Leistungsverdichtung bei Stirnradgetriebemotoren

Aufgepresst und eingelegt

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Getriebemotoren dienen heute in unzähligen Anwendungsbereichen als Antrieb. Der Beitrag beschreibt, wie die Entwicklungsziele nach erhöhter Leistungsdichte, Laufruhe, Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit bei der neuen zwei- und dreistufigen Stirnradgetriebemotorenbaureihe Nordbloc, auch auf Basis eines neuen Blockgehäusekonzeptes, erreicht werden.

Der Autor Dr.-Ing. Bernhard Bouché ist Technischer Leiter bei der Getriebebau Nord GmbH & Co. KG, Bartgeheide

Anforderungen an Stirnradgetriebemotoren
Der Stirnradgetriebemotor stellt die Einheit eines Elektromotors – meist eines Drehstrom-Asynchronmotors – mit einem koaxialen Stirnradgetriebe dar, bei der sich direkt auf der Motorwelle das Ritzel der ersten Getriebestufe befindet. Durch den Fortfall der Motorkupplung oder des Riementriebes haben Stirnradgetriebemotoren bei höchstem Wirkungsgrad und größter Zuverlässigkeit ein sehr günstiges Preis-Leistungsverhältnis.
Die folgenden Eigenschaften werden heute von Getriebemotoren erwartet:
n Absolute Betriebssicherheit
n Hohe Leistungsdichte bei gutem Preis-Leistungsverhältnis
n Hohe Laufruhe
n Geringes Verdrehflankenspiel
n Zuverlässige Lieferfähigkeit bei sehr hoher Variantenzahl
Das Blockgehäusekonzept
Bereits Anfang der achtziger Jahre hat Getriebebau Nord das Blockgehäusekonzept entwickelt, auf den Markt gebracht und konsequent nahezu alle Getriebe der Unternehmensgruppe nach diesem Gehäuseprinzip konstruiert. Heute – rund 20 Jahre später – haben fast alle namhaften Getriebemotorenhersteller das Blockgehäusekonzept übernommen.
Als Blockgehäuse wird ein ungeteiltes Getriebegehäuse bezeichnet, bei dem alle Bohrungen der Getriebelagerstellen in einem einteiligen Gehäuseblock integriert sind, während der zentriert angeschraubte Motor die Motorwellenlager aufnimmt. Die Fertigbearbeitung der Bohrungen dieses Gehäuseblocks erfolgt in einer Aufspannung, wodurch sich eine sehr genaue Lage der Achsen ergibt. Fluchtungsfehler aufgrund einer Gehäuseteilfuge können nicht vorkommen. Kraft- und drehmomentbelastete Trennfugen und Dichtungen gibt es nicht.
Das Blockgehäusekonzept hat für den Anwender die Vorteile:
n Größte Betriebssicherheit selbst bei hohen Radial- und Axialbelastungen der Abtriebswelle, da es keine im Kraftfluss liegenden Dichtflächen gibt, die sich setzen und undicht werden können
n Höchste Abtriebsdrehmomente, da optimales Breitentragen der Verzahnung durch die absolut genaue Fluchtung der Wellen sichergestellt ist. Das extrem steife, trennfugenlose Blockgehäuse gewährleistet die genaue Fluchtung der Wellen sogar noch unter hoher Last
n Lange Lebensdauer, da die absolut genaue Fluchtung der Wellen nicht nur einen „Kantenträger“ der Verzahnung ausschließt, sondern auch eine schädliche Verkippung der Wälzlager verhindert
n Geräusch- und spielarm, weil die Fertigung aller Lagerbohrungen des Gehäuseblocks in einer Aufspannung die Einhaltung der exakten Achsabstände gewährleistet
Nordbloc – das neue Blockgehäusekonzept
Zur Verbeserung des Montageprozesses hat Getriebebau Nord mit der neuen Stirnradgetriebemotorenbaureihe Nordbloc ein neues patentiertes Blockgehäusekonzept entwickelt, bei dem die Wälzlager und das Antriebsrad außerhalb vom Gehäuse auf die Ritzelwelle (Zwischenwelle) aufgepresst werden. Anschließend lässt sich die fertig zusammengefügte Ritzelwelle in das Blockgehäuse einfach einlegen und es entfällt die üblicherweise zum Montieren der Ritzelwelle im Gehäuse benötigte Verschlusskappe auf der Abtriebswellenseite bei 2-stufigen Nordbloc-Stirnradgetriebemotoren.
Der Schlitz des geschlitzten Lagerauges des Nordbloc-Blockgehäusekonzeptes, der nicht in der Lastzone liegt, ist dafür so breit, dass gerade die Buchse zwischen motorseitigem Ritzelwellenlager und Antriebszahnrad hindurchpasst.
Die zusätzlichen Vorteile für den Anwender sind:
n Günstiges Preis-Leistungsverhältnis aufgrund vereinfachter Montage
n Verbesserte Servicefreundlichkeit durch vereinfachte Demontage
n Optimale Qualitätssicherung durch Zusammenfügen der Ritzelwelle außerhalb des Blockgehäuses unter Sichtkontrolle
n Glattes Design ohne Verschlusskappen bei der 2-stufigen Ausführung
Das neue Nordbloc-Blockgehäusekonzept ist in gleicher Weise bei 3-stufigen Stirnradgetriebemotoren und bei Flachgetrieben anwendbar. Der 3-stufige Nordbloc-Stirnradgetriebemotor hat die gleichen Außenabmessungen wie bei zwei Getriebestufen. Die Montage der dritten hinzugekommenen Stufe erfordert einen zusätzlichen Montagedeckel.
Optimierte Stirnradverzahnungen
Von modernen Getriebemotoren wird eine erhöhte Leistungsdichte erwartet. Diese wird durch verbesserte Werkstoffe der einsatzgehärteten Verzahnungen und vergrößerte Zahnbreiten erreicht. Damit die Zahnbreiten insbesondere unter Last bei elastischen Formänderungen effektiv nutzbar sind, optimieren genau dosierte Feinkorrekturen in Höhen- und Breitenrichtungen das gleichmäßige Lasttragen der Zahnflanken.
Hierbei und bei der Verzahnungsauslegung wurde auch der Wunsch nach immer geräuschärmeren Getrieben durch:
n vergrößerte Schrägungs-winkel
n verzahnte Motorwellen – ermöglicht durch das bei Getriebebau Nord entwickelte Zahnflanken-Formschleifverfahren mit CBN Schleif-scheiben
n durch Einbeziehung aktueller Ergebnisse von Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.
berücksichtigt. Dabei vergrößern die verzahnten Motorwellen gleichzeitig auch den Übersetzungsbereich eines Getriebes deutlich, wodurch sich oft eine Getriebestufe einsparen lässt.
Ein ausgeklügeltes Getriebebaukastensystem des Herstellers gewährleistet hohe Lieferfähigkeit bei sehr hoher Variantenzahl durch eine ausgeprägte Teilemehrfachverwendung. So lassen sich mit einem Minimum an erprobten Bauteilen viele Varianten bauen und ausgereifte Stirnradgetriebemotoren kurzfristig liefern. Nichtsdestoweniger wird Getriebebau Nord durch stetige Forschungs- und Entwicklungsarbeit bei Getriebemotoren auch zukünftig weitere Innovationen auf den Markt bringen.
Ausführliche Informationen
Getriebemotoren allgemein
KEM 291
Nordloc Getriebe-motoren
KEM 292
Frequenzumrichter
KEM 293
Internet
Verbesserte Getriebemontage bei Nordbloc
Trennfugenlose steife Blockgehäusekonstruktionen füh-ren zu sehr genauen Achslagen und sind daher die Basis für eine weitere Leistungsverdichtung. Das neue Blockgehäusekonzept der Nordbloc-Getriebebaureihe ermöglicht, Zwischenwellen mit Zahnrädern und Lagern außerhalb vom Gehäuse fertig zu fügen und dann in den einteiligen Gehäuseblock einzulegen. Das erhöht die Prozesssicherheit und die Wirtschaftlichkeit bei der Getriebemontage.
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