大型变速齿轮和制造大型变速齿轮的方法_2

文档序号:8323274阅读:来源:国知局
优选1500至1700N/mm2的齿面强度。
[0025] 此外,射束焊接方法进而根据本发明的方法本身是适合批量生产的并且可以检测 连接过程的过程文档。射束焊接是相对适合批量生产的方法,因为其是可自动化的,但是尤 其具有过程数据监控。这是质量管理的行业要求,其能够利用该工艺简单地描绘出来。
[0026] 在此,本发明利用这样的事实,即获得在这期间足够大的真空腔,为此而应用了对 于优选地制造大型变速齿轮的射束焊接方法。此外,通过射束焊接方法的新的应用而获得 了这样的可能性,即制造技术的方面和焊缝预加工彼此这样地协调,即其为装配和车削工 艺提供优点。此外,焊接的齿环的强度调整产生积极影响并且可以同时是适合批量生产的, 因为组合了成本有利的制造技术。
[0027] 通过表面硬化,该表面硬化包括加工步骤渗碳、淬火和退火,实现了最大的齿面和 齿根硬度。根据当今的现有技术,仅仅利用这样的表面硬化就实现了最高的特定的功率密 度和安全性,如其在高负载的、此外长时间运行的大型齿轮中能够被要求的那样。
[0028] 优选的是,在步骤c)中,将电子束焊接作为射束焊接方法使用。良好的适合于批 量生产的电子束焊接是相对具有较少扭曲的。由此能够获得特别良好的结果。
[0029] 根据本发明的另一个设计方案,同样以令人惊讶的方式在真空或部分真空下使用 激光束焊接。在此,在较为成本有利的真空腔中具有附加的优点,因为与电子束焊接的情况 相比仅需要实现更加费用低廉的真空压力。
[0030] 根据本发明的方法的一个设计方案,在步骤e)中执行的硬加工的框架下实现淬 火车削和切齿磨削。通过这种方式能够制造较高质量的齿部。
[0031] 有利的是,盘轮具有至少一个外部中间地布置的空隙,尤其是具有多个外部中间 地布置的空隙。这种类型的空隙用于良好的穿过渗碳气和淬火介质以及排出蒸汽和彻底冲 洗能力和清洁能力。
[0032] 根据本发明的方法的一个设计方案,通过盘轮的不对称设计来调整大型变速齿轮 的扭曲。也通过不对称的轮体构型来影响齿轮扭曲,也就是说,轮结构的设计方案可以影响 扭曲。轮体结构可以设计为导致较小的扭曲。这可以例如通过间隙的不同于圆形的轮廓来 实现。盘轮可以具有至少一个外部中间地布置的空隙,其中空隙分别具有彼此不同的形状 并且不对称地分布在盘轮上。在表面硬化期间不能避免的组件扭曲可以通过适当选择间隙 的形状和位置来最小化。这些间隙用于在渗碳期间按照规定地穿过渗碳气。此外,在淬火 工艺中,淬火剂这样地均匀分布,即在渗碳或者淬火期间,在大型变速齿轮的各个区域中的 温度分布是均匀的,由此有效地对由于局部温度差造成的组件扭曲产生相反作用。这样的 一个事实,即通过在淬火时相关于齿环的非对称肋条的影响而作为避免扭曲起作用的温度 曲线,能够经济地制造齿轮,因为占成本很大部分的后续磨削被基本上消减。
[0033] 优选的是,盘轮非对称地设计,从而尤其使得大型变速齿轮的强度与在应用上特 定的负荷相匹配并且用于影响承载性能。通过这种方式能够在较宽的负荷范围中实现均匀 的承载性能。因此,在一侧上的齿环厚度例如可以为了加固的目而相对于另一侧提高。
[0034] 根据本发明的方法的一个设计方案,单一部件具有两个盘轮,其在轴向上彼此保 持间距地布置。
[0035] 盘轮为了加固的目的可以通过制管带钢彼此连接。
[0036] 优选的是,两个盘轮相关于齿环从一侧安装,并且该齿环之前在步骤b)中同样从 相同一侧内部处理压紧,借此使得两个盘轮在齿环中的位置上彼此对齐。利用两侧处理实 现的包夹可能使其变得困难。相应地可以有利地放弃在制造期间对工件进行的包夹,由此 更加简单和廉价地设计方法流程。然后两侧地在焊接方向上实现焊接,参见图5。因此,通 过射束焊接方法的新的应用而获得了这样的可能性,即制造技术的方面和焊缝预加工彼此 这样地协调,即其为装配和车削工艺提供优点。
[0037] 根据本发明的方法的一个设计方案,通过齿环的厚度的非对称构型来调整所述大 型变速齿轮的刚度,由此能够在较宽的负荷范围上实现均匀的承载性能。齿环的非对称构 型允许基于混合型构造方式对齿承载特性的修改。为此,射束焊接首次允许通过非必要的 V-坡口加工来利用狭长的焊缝导引的结构性自由度。通过局部地减小齿环在边缘区域中的 厚度,尤其可以避免使用角承载件。用于齿轮厚度修改的另外的细节参考图4至6描述。
[0038] 优选的是,根据本发明的方法的一个设计方案,在焊接方向上看,至少一个焊接连 接位置的后端部通过径向上突出的凸起部形成,凸起部是待彼此焊接在一起的部件的一部 分。在焊接位置的端部的这样的凸出部作为焊池支承使用并且简化了焊接方法的实施。
[0039] 为了实现上述的目的,本发明还提出了一种大型变速齿轮,其由多个彼此焊接的 单一部件构成,这些单一部件包括至少一个毂、盘轮以及表面硬化的齿环,其中,该齿轮尤 其根据前述权利要求中任一项所述的方法制成。在此需要再次指出的是,在本发明的范畴 中,概念大型变速齿轮应该被理解成具有大于600_的外直径的齿轮。作为根据本发明的 大型变速齿轮的基本优点是,在较小材料投入时的自重较小、以及1250N/mm 2和更多的、优 选超过1500N/mm2的齿面强度。该齿轮适用于必须持续地承受最高负载的大型变速箱,例 如风力发电变速箱或类似物。
[0040] 盘轮优选地具有至少一个外部中间地布置的空隙,尤其是具有多个外部中间地布 置的空隙,这些空隙尤其具有不同于圆形的轮廓。如前所述的那样,这种类型的空隙支持和 简化了淬火和清洁过程。
[0041] 优选的是,齿环具有:带有连接面的连接部段,齿环沿着连接面与盘轮焊接在一 起;以及齿环部段,齿部形成在齿环部段上,其中在连接部段和齿环部段之间设置有至少一 个过渡半径,该过渡半径以间距相对于将齿环和盘轮彼此连接在一起的焊缝布置。在过渡 半径和焊缝之间的间距用于对通过焊缝产生的应力集中进行退耦。
[0042] 根据本发明的齿轮的设计方案设置有两个盘轮,其被彼此保持间距地布置。
[0043] 两个盘轮优选地为了进行加固通过制管带钢彼此连接。
【附图说明】
[0044] 本发明的其他特征和优点根据接下来参考附图对本发明的实施例的机进一步描 述来说明。图中示出:
[0045] 图1是根据本发明的一个设计方案的大型变速齿轮的示意性侧视图;
[0046] 图2是图1中示出的大型变速齿轮沿着图1中的线II-II的横截面;
[0047] 图3是图2中的截面III的放大图;
[0048] 图4是原理图,其示出了齿环的斜齿部的齿形;
[0049] 图5是根据本发明的第二设计方案的大型变速齿轮的齿环的适意性部分横截面 图;
[0050] 图6是图表,其示出了图5中示出的齿环在齿环宽度上的强度曲线;
[0051] 图7是根据本发明的第三设计方案的大型变速齿轮的盘轮和齿环之间的过渡部 的示意性放大截面图,其示出了可能的焊池支承;
[0052] 图8是根据本发明的第四设计方案的大型变速齿轮的盘轮和齿环之间的过渡部 的示意性放大截面图,其示出了可能的焊池支承;
[0053] 图9是根据本发明的第五设计方案的大型变速齿轮的盘轮和齿环之间的过渡部 的示意性放大截面图,其示出了可能的焊池支承;
[0054] 图10是根据本发明的第六设计方案的大型变速齿轮的示意图,其中,齿环和盘轮 在径向上彼此焊接;以及
[0055] 图11是根据本发明的第七设计方案的大型变速齿轮的示意图。
【具体实施方式】
[0056] 图1至3示出了根据本发明的第一设计方案的大型变速齿轮1。该大型变速齿
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