DE4003137A1

DE4003137A1 - Verzweigungsgetriebe, insbesondere fuer walzenmuehlen

Info

Publication number: DE4003137A1
Application number: DE19904003137
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Ing Arndt
Original assignee: Renk Tacke GmbH
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 1990-02-02
Filing date: 1990-02-02
Publication date: 1991-08-08
Also published as: CH682464A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verzweigungsgetriebe, insbesondere für Walzenmühlen, mit einer Eingangswelle und mindestens zwei Ausgangswellen.

Walzenmühlen dieser Art, wie sie auch als "Gutbett"- Walzenmühlen bekannt sind, bestehen im wesentlichen aus zwei gegensinnig umlaufenden Walzen. Beide Walzen werden angetrieben. Durch das Mahlgut können größere Unterschiede der Walzenmomente auftreten. Das Mahlgut befindet sich auf den Walzen und wird zwischen den Walzen durchgequetscht. Bei einer bekannten Antriebsanlage für eine solche Walzenmühle sind zwei Elektromotoren vorgeshen, von welchen jeder eine der beiden Walzen antreibt. Die Drehmomente der beiden Elektromotoren sind gegeneinander abgestützt, damit die beiden Walzen ungefähr mit gleicher Drehzahl, jedoch entgegengesetzter Drehrichtung, sich drehen. Diese Art eines Antriebssystems ist in sich instabil, so daß die beiden Walzen nicht dauernd mit gleicher Drehzahl und mit gleichem Drehmoment angetrieben werden. Dies führt zu Schwierigkeiten bei der Lagerung der Getriebe und zu einem großen Verschleiß von Bandagen der Mahlwalzen. Das Wechseln der Bandagen ist sehr kompliziert und benötigt viel Zeit.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, das Verzweigungsgetriebe so auszubilden, daß seine Abtriebswellen auch bei unterschiedlicher Belastung, beispielsweise durch das Mahlgut einer Walzenmühle, im wesentlichen stets mit gleicher Drehzahl und mit gleichem Drehmoment angetrieben werden. Die Drehzahl und die Drehmomente der beiden Abtriebswellen sollen auch dann konstant gehalten werden, wenn das Mahlgut wechselnden Widerstand auf die beiden Mahlwalzen und damit auf die Abtriebswellen des Verzweigungsgetriebes ausübt. Das Verzweigungsgetriebe soll in sich stabil sein und auf einem Fundament fest montierbar sein. Gleichzeitig soll das Verzweigungsgetriebe konstruktiv einfach sein und einen schnellen Wechsel von Bandagen einer Walzenmühle ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst:
1.1. ein Differentialgetriebe mit einem von der Eingangswelle antreibbaren Eingangselement und mit zwei Ausgangselementen,
1.2. das eine Ausgangselement ist über einen Getriebezug mit der einen Ausgangswelle und das andere Ausgangselement ist über einen anderen Getriebezug mit der anderen Ausgangswelle je trieblich verbunden,
1.3. die beiden Getriebezüge sind über einen Verbindungs-Getriebezug trieblich miteinander verbunden.

Das Verzweigungsgetriebe nach der Erfindung stellt sicher, daß seine beiden Ausgangswellen mit gleicher Drehzahl und mit gleichem Drehmoment angetrieben werden, auch wenn sich die Belastung der von ihnen angetriebenen Anlage an den beiden Ausgangswellen unterschiedlich ändert. Das Getriebe kann, im Gegensatz zu einem bekannten reitenden Getriebe, getrennt von der anzutreibenden Anlage auf einem Fundament ortsfest angebracht werden. Das Getriebe ist in sich stabil, womit gemeint ist, daß bei sich ändernder Belastungsgröße keine Drehzahlpendelungen auftreten. Bei der Verwendung für eine Walzenmühle bedeutet dies, daß der Verschleiß von Bandagen der Mahlwalzen wesentlich reduziert werden und dadurch weniger häufig gewechselt werden müssen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen enthalten.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform als Beispiel beschrieben. Darin zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung des Verzweigungsgetriebes nach Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Stirnansicht eines Verzweigungsgetriebes von Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische weitere Darstellung des Verzweigungsgetriebes von Fig. 1 in der Draufsicht,

Fig. 4 eine schematische Stirnansicht des Verzweigungsgetriebes von Fig. 1, wobei die Drehachsen von zwei Ausgangswellen des Verzweigungsgetriebes in einer Vertikalebene übereinander dargestellt sind, im Gegensatz zu den in den Fig. 1 und 2 dargestellten tatsächlichen Positionen der Drehachsen, damit die Drehzahlen, Umfangsgeschwindigkeiten in den Teilkreisen und die Kräfte zwischen den Zähnen der einzelnen Zahnräder in den Teilkreisen schematisch in Fig. 5 übersichtlich dargestellt werden können, und

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Drehzahlen, Geschwindigkeiten und Kräfte der einzelnen Zahnräder in deren Teilkreis.

Das Verzweigungsgetriebe nach der Erfindung für eine Doppelwalzenmühle enthält gemäß der Erfindung ein Differentialgetriebe 2 mit einem von einer Eingangswelle 4 antreibbaren Eingangselement 6 in Form eines zentralen Sonnenrades und mit zwei Ausgangselementen 8 in Form eines Planetenträgers und eines Hohlrades 10, von welchen das eine Ausgangselement 8 über einen Getriebezug 12 mit einer Ausgangswelle 14 und das andere Ausgangselement 10 über einen anderen Getriebezug 16 mit einer anderen Ausgangswelle 18 je trieblich verbunden ist, und die beiden Getriebezüge 12 und 16 sind über einen Verbindungs- Getriebezug 20 trieblich miteinander verbunden. Das Differentialgetriebe 2 ist ein Planetengetriebe mit Planetenrädern 22, welche je mit dem zentralen Sonnenrad 6 und dem sie umgebenden Hohlrad 10 in Eingriff sind. "In Eingriff" bedeutet hierbei, daß die Zähne dieser Zahnräder 6, 10 und 22 ineinander greifen. Die Planetenräder 22 werden je drehbar vom Planetenträger 8 getragen, welcher aus einem eingangsseitigen Trägerteil 24, welcher die Eingangswelle 4 konzentrisch umgibt, einem ausgangsseitigen Trägerteil 26, und die beiden Trägerteile 24 und 26 durch die Planetenräder 22 hindurch miteinander verbindenden Lagerbolzen 28 besteht. Auf der von der Eingangswelle 4 abgewandten Ausgangsseite ist zentrisch am ausgangsseitigen Trägerteil 26 ein Wellenabschnitt 30 drehfest befestigt. Der Wellenabschnitt 30 und der ausgangsseitige Trägerteil 26 bilden vorzugsweise zusammen ein einstückiges Teil. Auf dem Wellenabschnitt 30 ist mit axialem Abstand vom ausgangsseitigen Trägerteil 26 ein erstes Zahnrad 32 des einen Getriebezuges 12 drehfest befestigt, welches mit einem zweiten Zahnrad 34 dieses einen Getriebezuges 12 in Eingriff ist, indem ihre Zähne 36 und 37 ineinander greifen. Das zweite Zahnrad 34 ist drehfest mit der einen Ausgangswelle 14 verbunden und besteht vorzugsweise mit ihr aus einem einstückigen Teil, deren Drehachse 38 parallel zur Drehachse 40 des Wellenabschnittes 30 angeordnet ist.

Ein erstes Zahnrad 42 des anderen Getriebezuges 16 ist zwischen dem ausgangsseitigen Trägerteil 26 und dem ersten Zahnrad 32 des einen Getriebezuges 12 koaxial zum Wellenabschnitt 30 angeordnet, welcher sich, ohne Drehverbindung, durch eine zentrale Öffnung 44 dieses ersten Zahnrades 42 des anderen Getriebezuges 16 hindurch erstreckt. Die Zähne 46 dieses ersten Zahnrades 42 des anderen Getriebezuges 16 sind mit den Zähnen 48 eines zweiten Zahnrades 50 in Eingriff, welches zentrisch und drehfest auf der Ausgangswelle 18 befestigt ist. Deren gemeinsame Drehachse 52 ist parallel zu den Drehachsen 38 und 40 der einen Ausgangswelle 14 und des einen Getriebezuges angeordnet, von welchen die Drehachse 40 gleichzeitig die zentrale Drehachse des Differentialgetriebes 2 ist.

Der Verbindungs-Getriebezug 20 besteht aus einem Zahnrad 54, welches auf der vom Differentialgetriebe 2 abgewandten Seite des zweiten Getriebezuges 16 auf der anderen Ausgangswelle 18 koaxial angeordnet und mit ihr drehfest verbunden ist, und aus einem Zwischenrad 56, dessen Zähne 58 mit den Zähnen 60 des auf der anderen Ausgangswelle 18 angeordneten Zahnrades 54 und mit den Zähnen 36 des ersten Zahnrades 32 des einen Getriebezuges 12 je in Eingriff ist. Das Zahnrad 54 des Verbindungs-Getriebezuges 20 bildet mit der anderen Ausgangswelle 18 vorzugsweise ein einstückiges Teil.

Die Eingangswelle 4 des Differentialgetriebes 2 ist an ihrem vom Sonnenrad 6 abgewandten Ende drehfest mit einem Planetenträger 70 eines zweiten Planetengetriebes 72 drehfest verbunden, dessen Planetenräder 74 einerseits mit einem gehäusefesten äußeren Hohlrad 76 und andererseits mit einem zentralen Sonnenrad 78, welches von einer Antriebswelle 80 antreibbar ist.

Die Drehrichtung der Antriebswelle 80 und der zu ihr axialen Eingangswelle 4 ist durch einen Pfeil 82 angegeben, und die einander entgegengesetzt gerichteten Drehrichtungen der beiden Ausgangswellen 14 und 18 sind durch Pfeile 84 und 86 angegeben.

Alle Zahnräder können einfach verzahnte Stirnräder sein.

Die Planetenräder 22 des Differentialgetriebes 2 rotieren um Drehachsen 90, die Planetenräder 74 des Planetengetriebes 72 rotieren um Drehachsen 92, und das Zwischenrad 56 des Verbindungs-Getriebezuges 20 rotiert um eine Drehachse 94, welche alle parallel zu den Drehachsen 38, 52 und 40 des Differentialgetriebes 2, des Planetengetriebes 72 und der beiden Ausgangswellen 14 und 18 angeordnet sind.

In Fig. 3 ist durch Doppellinien-Pfeile der Kraftfluß, und damit auch der Drehmomentfluß, des Verzweigungsgetriebes angegeben. Daraus ist ersichtlich, daß sich Kraft und Drehmoment 96 des antreibenden Sonnenrades 6 des Differentialgetriebes 2 aufteilen in einen Teil 97, welcher vom Planetenträger 8 über den einen Getriebezug 12 zur einen Ausgangswelle 14 verläuft, und einen gleich großen anderen Teil 98, welcher vom Hohlrad 10 des Differentialgetriebes 2 über den anderen Getriebezug 16 zur anderen Ausgangswelle 18 verläuft. Wenn die eine Ausgangswelle 14 langsamer wird, dann wird der Planetenträger 8 des Differentialgetriebes 2 langsamer, wodurch das Hohlrad 10 des Differentialgetriebes 2 entsprechend schneller wird, was über den anderen Getriebezug 16 und den Verbindungs-Getriebezug 20 zu einem Drehzahlausgleich und einem Drehmomentausgleich in den beiden Getriebezügen 12 und 16 führt. Wenn die andere Ausgangswelle 18 langsamer wird, dann wird auch das Hohlrad 10 des Differentialgetriebes 2 langsamer, wodurch der Planetenträger 8 schneller wird und über den einen Getriebezug 12 und den Verbindungs-Getriebezug 20 ein Drehzahlausgleich und Drehmomentausgleich zwischen den beiden Getriebezügen 12 und 16 erfolgt. In analoger Weise erfolgt ein Drehmomentausgleich und Drehzahlausgleich, wenn eine der beiden Ausgangswellen 14 oder 18 schneller wird als die andere Ausgangswelle. Durch den sofortigen Ausgleich von Drehzahlunterschieden und Drehmomentunterschieden der Ausgangswellen 14 und 18 über das Differentialgetriebe 2 ist praktisch nie ein echter Unterschied vorhanden, sondern nur der Ansatz für einen Unterschied.

In den Zeichnungen angegebene Pfeile geben die Drehrichtung des ihnen zugeordneten Zahnrades an. Selbstverständlich können alle Drehrichtungen umgedreht werden.

Gemäß der Erfindung wird erreicht, daß auch bei ungleichmäßiger Belastung der beiden Ausgangswellen 14 und 18, also auch bei stärkerer oder geringerer Belastung der einen Welle als der anderen Welle, die Drehzahl und das Drehmoment der einen Welle 14, 18 stets gleich der Drehzahl und dem Drehmoment der anderen Welle 18, 14 ist. Damit erfüllt die Erfindung die Bedingungen

T₁₄ = T₁₈ und n₁₄ = n₁₈.

Dies errechnet sich aus den Formeln

Die Kräfte, Drehmomente, Drehzahlen und Geschwindigkeiten der einzelnen Elemente des Verzweigungsgetriebes sind in den Fig. 2, 4 und 5 graphisch dargestellt.

In dieser Beschreibung und den Zeichnungen gelten folgende Definitionen und Beziehungen:

F: Kraft
T: Drehmoment
n: Drehzahl
v: Geschwindigkeit
a: Abstand zwischen der Drehachse 40 des zentralen Sonnenrades 78 vom Teilkreis des innen verzahnten Hohlrades 76 des vorgeschalteten Planetengetriebes 72
D: Teilkreisdurchmesser des innen verzahnten Hohlrades 10 des Differentialgetriebes 2
d: Teilkreisdurchmesser des zweiten Zahnrades 50 des anderen Getriebezuges 16
c: Teilkreisdurchmesser des außen verzahnten ersten Zahnrades 42 des anderen Getriebezuges 16
r: Radius des Teilkreisdurchmessers des durch eine Bezugszahl bei "r" definierten Zahnrades

Bezugszahl bei einem der Buchstaben F, T, n, v, a, D, d, c, r: Das betreffende Zahnrad; für den Planetenträger 8 des Differentialgetriebes 2 bedeuten diese Buchstaben den betreffenden Wert des Planetenträgers 8 an der Stelle der Drehachsen 90 seiner Planetenräder 22.

Claims

1. Verzweigungsgetriebe, insbesondere für Walzenmühlen, mit einer Ausgangswelle und mindestens zwei Ausgangswellen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
1.1. ein Differentialgetriebe (2) mit einem von der Eingangswelle (4) antreibbaren Eingangselement (6) und mit zwei Ausgangselementen (8, 10),
1.2. das eine Ausgangselement (8) ist über einen Getriebezug (12) mit der einen Ausgangswelle (14) und das andere Ausgangselement (10) ist über einen anderen Getriebezug (16) mit der anderen Ausgangswelle (18) je trieblich verbunden,
1.3. die beiden Getriebezüge (12, 16) sind über einen Verbindungs-Getriebezug (20) trieblich miteinander verbunden.

2. Verzweigungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (2) durch ein Planetengetriebe gebildet ist.

3. Verzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenabschnitt (30) des einen Getriebezuges (12) mit dem einen Ausgangselement (8) des Differentialgetriebes (2) drehfest verbunden ist und sich axial durch eine zentrische Durchgangsöffnung (44) eines ersten Zahnrades (42) des anderen Getriebezuges (16) hindurch erstreckt, ohne mit diesem ersten Zahnrad (42) drehfest verbunden zu sein, daß das andere Ausgangselement (10) des Differentialgetriebes (2) über einen Hohlwellenabschnitt (11), welcher koaxial zum Wellenabschnitt (30) des einen Getriebezuges (12) angeordnet ist, mit dem ersten Zahnrad (42) des anderen Getriebezuges (16) drehfest verbunden ist, und daß die beiden Getriebezüge (12, 16) auf der vom Differentialgetriebe (2) abgewandten Seite des ersten Zahnrades (42) des anderen Getriebezuges (16) miteinander durch den Verbindungs-Getriebezug trieblich verbunden sind.

4. Verzweigungsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (42) des anderen Getriebezuges (16) mit einem zweiten Zahnrad (50) dieses anderen Getriebezuges (16) in Eingriff ist, und daß dieses zweite Zahnrad (50) axial zur anderen Ausgangswelle (18) angeordnet und mit ihr drehfest verbunden ist.

5. Verzweigungsgetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenabschnitt (30) des einen Getriebezuges (12) ein erstes Zahnrad (32) drehfest trägt, daß dieses erste Zahnrad (32) sich auf der vom Differentialgetriebe (2) abgewandten Seite des ersten Zahnrades (42) des anderen Getriebezuges (16) befindet, daß das erste Zahnrad (32) des einen Getriebezuges (12) mit einem zweiten Zahnrad (34) dieses einen Getriebezuges (12) in Eingriff ist, und daß dieses zweite Zahnrad (34) mit der zu ihr axial angeordneten einen Ausgangswelle (14) drehfest verbunden ist.

6. Verzweigungsgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungs-Getriebezug (20) ein auf der anderen Ausgangswelle (18) angeordnetes und mit ihr drehfest verbundenes Zahnrad (54) und ein Zwischenrad (56) aufweist, welche miteinander in Eingriff sind und von welchen das Zwischenrad (56) auch mit dem ersten Zahnrad (32) des einen Getriebezuges (12) in Eingriff ist.

7. Verzweigungsgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnkreisdurchmesser der ersten und zweiten Zahnräder (32, 34) des einen Getriebezuges (12) und der Zahnkreisdurchmesser des Zahnrades (54) und des Zwischenzahnrades (56) des Verbindungs-Getriebezuges (20) gleich groß sind.

8. Verzweigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangselement (6) des Differentialgetriebes (2) über die Eingangswelle (4) über ein weiteres Planetengetriebe (72) mit einer Antriebswelle (80) trieblich verbunden ist, welche axial zu ihr angeordnet ist.