DE60014945T2

DE60014945T2 - Verfahren zur staerkung eines getriebezahnrades und getriebezahnrad

Info

Publication number: DE60014945T2
Application number: DE60014945T
Authority: DE
Inventors: Bjorn Eilertsen
Original assignee: Eng & Drilling Machinery As; Engineering and Drilling Machinery AS
Current assignee: Eng & Drilling Machinery As; Engineering and Drilling Machinery AS
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: EP1226002A2; NO993835L; EP1226002B1; ATE279296T1; NO993835D0; WO2001011261A3; WO2001011261A2; NO311678B1; AU6484400A; DE60014945D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verstärken eines Zahnrades nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise aus DE-A-3831627 bekannt ist.
Die Erfindung bezieht sich ebenso auf ein Zahnrad nach dem Oberbegriff von Anspruch 4.
Zahnräder in Kranen und Hubvorrichtungen sind hochbeanspruchte Bauteile. Die Erfahrung hat gezeigt, dass beispielsweise Antriebszahnräder in Hubsystemen für Hub-Offshore-Plattformen, Antriebszahnräder, die mit vertikalen Zahnstangen zusammenwirken, eine überraschend kurze Nutzlebensdauer besitzen. Ihre Nutzlebensdauer ist beträchtlich kürzer als diejenige der mitwirkenden Zahnstangen, was durch die Tatsache kommt, dass die Zahnradzähne ziemlich natürlich einer größeren Anzahl wechselnder Lasten ausgesetzt sind, als die Zähne der Zahnstange.
Studien haben gezeigt, dass die Zähne von Antriebszahnrädern in großen Strukturen Bewegungen ausgesetzt sind, die schließlich einen Bruch in der Wurzel des Zahns verursachen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren oder eine Vorrichtung zum Verstärken von Zahnrädern bereitzustellen, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für große Antriebszahnräder, die in Kranen und Hubvorrichtungen verwendet werden.
Basierend auf der Erkenntnis der Tatsache, dass die Zähne einem Bruch als Folge wechselnder Bewegungen in dem Zahn selbst unterworfen sind, insbesondere in den Wurzeln der Zähne, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, jeden einzelnen Zahn in dem Zahnrad in der Umfangsrichtung zu fixieren, um hierdurch den Zahnbewegungen während des Betriebes entgegenzuwirken, d.h. dass jeder einzelne Zahn wie ein theoretischer, an beiden Enden festgehaltener Balken sein wird.
Daher wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Verstärken eines Zahnrades nach Anspruch 1 vorgeschlagen.
Es ist besonders vorteilhaft, falls die Ringe entlang des Zahnrades derart gesichert sind, dass die Ringe fest auf das Zahnrad aufgeschrumpft sein werden, und zwar mit einer materialtechnischen Zug-/Druckspannung innerhalb von 80% der elastischen 0,2%-Dehnungsgrenze des Materials (Stahl).
Gemäß der Erfindung wird ebenso ein Zahnrad nach Anspruch 4 vorgeschlagen.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Verstärkungsringe auf solche Weise aufgeschrumpft sind, dass die Ringe fest auf dem Zahnrad aufgeschrumpft bleiben werden, und zwar bei einer materialtechnischen Zug-/Druckspannung innerhalb von 80% der elastischen 0,2%-Dehnungsgrenze des Materials (Stahl).
Jeder einzelne Verstärkungsring ist im Prinzip wie ein Zahnring ausgelegt, der Zähne besitzt, die zum Eingriff in den Zahntaschen des Zahnrades vorgesehen sind, und zwar mit Spalten zu dem Zahngrund des Zahnrades oder Spalten zu dem Zahngrund sowohl des Zahnrades als auch des Rings.
Die Erfindung kann in besonders vorteilhafter Weise durch Vorsehen des Zahnkranzes des Antriebszahnrades in einen entsprechend größeren Kreis gedehnt ausgeführt werden, wobei die Schrumpfpassungen für diesen Kreis in Übereinstimmung mit den Iso-Tabellen der Grenzwerte und Passungen ausgewählt werden, und indem ähnliche Überlegungen für den Ring vorgenommen werden.
Die Erfindung wird nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 zeigt ein Zahnrad in einer Betrachtungsrichtung zu den Zähnen hin;
2 ist eine Seitenansicht eines Zahnrades;
3 ist eine Schnittansicht von 1;
4 ist eine Schnittansicht von 2;
5 ist eine Schnittansicht eines Zahnrades und eines Rings in dem Bereich, in welchem diese aneinander befestigt sind; und
6 ist eine weitere Schnittansicht eines Zahnrades und eines Ringes in einem Bereich, in welchem diese aneinander befestigt sind.
Das in 1 und 2 gezeigte Zahnrad 1 besitzt eine Mehrzahl von Zähnen 2 um seinen Umfang herum. Auf jeder Endseite des Zahnrades 1 ist ein Verstärkungsring 3 bzw. 4 aufgeschrumpft. Jeder Ring 3, 4 ist in der Form eines Zahnringes mit (inneren) Zähnen 5 ausgeführt. Die Zähne sind derart geformt, um zu den Zähnen 2 an dem Zahnrad 1 zu passen, vgl. insbesondere 4.
Wie anhand von 1 und anhand des Schnitts in 3 zu sehen ist, wird jeder Zahn 2 des Zahnrades 1 wie ein Balken zwischen zwei Verstärkungsringen 3 und 4 fixiert sein, und die Ringe 3, 4 werden Bewegungen jedes einzelnen Zahns in der Umfangsrichtung entgegenwirken, wenn die Zähne Kräften in Interaktion mit einem anderen Satz von Zähnen an einem Zahnrad oder einer Zahnstange (nicht gezeigt) unterworfen werden.
Wie in 4 gezeigt, ist ein Spalt 6, 7 zwischen den Zahnspitzen und dem Zahngrund an/in dem Zahnrad und dem Ring vorgesehen. Dies stellt einen bestmöglichen Flankenkontakt zwischen den Zähnen 2 und 5 sowie eine Verminderung der Spannungen durch radiale Kräfte bereit, vgl. auch 5 und 6. In 5 gibt es einen Spalt 8 nur zwischen der Zahnring-Zahnspitze und dem Zahnring-Zahngrund.
Um die bestmögliche Wirkung zu erzielen, ist jeder einzelne Verstärkungsring 3, 4 auf/um das Zahnrad 1 durch Erzeugen/Nutzen einer Zugkraft innerhalb von 80% der Dauerdehngrenzen des Materials (Stahl) aufgesetzt. Dies wird durch geeignetes Kalibrieren jedes einzelnen Rings vor dem Aufsetzen erzielt.
In diesem Zusammenhang ist es besonders nützlich, falls es möglich ist, sich den Zahnkranz als einen entsprechend größeren Kreis vorzustellen, wobei die Schrumpfpassungen für diesen Kreis in Übereinstimmung mit den ISO-Tabellen der Grenzwerte und Passungen ausgewählt werden. Ähnliche Überlegungen werden für die Verstärkungsringe angestellt.
Die Erfindung erlaubt eine Verminderung der Gefahr von Ermüdungsbrüchen, ohne die Notwendigkeit, die Abmessungen und somit den Materialverbrauch zu erhöhen.

Claims

Verfahren zum Verstärken eines Zahnrades (1), bei welchem Verstärkungsringe (3, 4) um das Zahnrad platziert und mit den Zahnradzähnen (2) verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zahn (2) wie ein theoretischer Balken zwischen zwei Extrempunkten befestigt wird, indem zwei Verstärkungsräder (3, 4), die jeweils auf ihrer Innenseite in Übereinstimmung mit den Zahnradzähnen (2) geformt sind, um das Zahnrad aufgeschrumpft werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsringe (3, 4) um das Zahnrad (1) derart aufgeschrumpft sind, dass die Verstärkungsringe (3, 4) fest auf das Zahnrad (1) mit einer materialtechnischen Zug-/Druckspannung innerhalb von 80% der elastischen 0,2%-Dehnungsgrenze des Materials (Stahl) aufgeschrumpft sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Kalibriervorganges der Zahnkranz des Antriebszahnrades (3) als entsprechend größerer Kreis ausgedehnt vorgestellt wird, wobei die Schrumpfpassungen für diesen Kreis in Übereinstimmung mit den ISO-Tabellen der Grenzwerte und Passungen ausgewählt werden, und dass ähnliche Überlegungen für jeden Verstärkungsring (3, 4) angestellt werden.
Zahnrad (1), das umgebende Verstärkungsringe (3, 4) besitzt, die mit den Zahnradzähnen (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zahn (2) wie ein theoretischer Balken zwischen zwei Extrempunkten befestigt ist, indem zwei Verstärkungsringe (3, 4), die auf ihren Innenseiten in Übereinstimmung mit den Zahnradzähnen (2) geformt sind, um das Zahnrad aufgeschrumpft sind.
Zahnrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsringe (3, 4) derart aufgeschrumpft sind, dass die Verstärkungsringe (3, 4) fest auf das Zahnrad (1) mit einer materialtechnischen Zug-/Druckspannung innerhalb von 80% der elastischen 0,2%-Dehngrenze des Materials (Stahl) aufgeschrumpft sind.