ITTO990982A1 - Disposizione di macchine. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell ' invenzione industriale dal titolo: "Disposizione di macchine”

DESCRIZIONE

L’invenzione riguarda una disposizione di macchine con una prima macchina che presenta un primo collegamento di rotazione, una seconda macchina che presenta un secondo collegamento di rotazione, e un albero per trasmettere una coppia, essendo l'albero collegato senza possibilità di rotazione ad entrambi i collegamenti di rotazione.

Il termine "macchina" si riferisce a qualsiasi apparecchio che produce una coppia, per esempio ai motori, che assorbe una coppia, ad esempio le pompe, generatori o macchine, trascinate, che trasforma una coppia per esempio ingranaggi ed elementi di guida o semplicemente che permette una coppia, per esempio gli alberi.

Per motivi di chiarezza, la seguente descrizione della invenzione si basa su di una disposizione di macchine che comprende un motore idraulico e una trasmissione, e l'albero trasmette la coppia dal motore idraulico alla trasmissione.

In una disposizione di macchine di questo genere, l'involucro della trasmissione è collegato in modo fisso all'involucro del motore. Normalmente, il fissaggio viene effettuato per mezzo di flange. A questo proposito, si deve garantire che l'albero di uscita del motore e l'albero di ingresso della trasmissione siano allineati, ossia che abbiano un asse di rotazione in comune. Quando non esiste questo allineamento, viene praticamente ridotta la durata di una delle due macchine, ad esempio a causa di una sollecitazione errata dei cuscinetti. Le variazioni di posizionamento si possono verificare ad esempio per il fatto che le macchine sono montate spostate in senso laterale l'una rispetto all'altra, per cui gli assi di rotazione dell'albero di uscita del motore e dell'albero di ingresso-della trasmissione sono spostati in senso laterale, pur rimanendo paralleli l'uno all'altro. Un altro errore di posizionamento potrebbe essere dovuto al fatto che i due assi di rotazione formano tra di loro un angolo. Naturalmente possono essere anche combinate insieme entrambe queste possibilità di errore.

I problemi provocati da un allineamento sbagliato si possono anche evitare per il fatto di realizzare l'albero come una trasmissione cardanica. Tuttavia questo processo è complicato e costoso.

La presente invenzione ha lo scopo di fornire un modo semplice per contenere gli effetti negativi degli errori di allineamento.

In una. disposizione di macchine come viene citata nel preambolo, questo problema viene risolto per il fatto che l'albero presenta, su almeno una estremità, 'una dentatura esterna la quale si impegna in una dentatura interna della macchina e questa estremità e detta dentatura esterna permette un movimento di rotazione dell'albero, e i denti di detta dentatura esterna sono provvisti di fianchi che si sviluppano con un profilo concavo, e le loro estremità assiali sono meno incurvate rispetto alla loro superficie del centro assiale.

Questa esecuzione, alla fine dell'albero in oggetto realizza un giunto universale tra l'albero e la macchina relativa, ossia un giunto che permette un movimento di rotazione dell'albero rispetto alla macchina durante la rotazione. Un giunto universale di questo genere applicato ad una estremità è già in grado di equilibrare gli errori angolari. Anche una struttura con una dentatura corrispondente ricavata su entrambe le estremità dell'albero è in grado di equilibrare gli errori di allineamento che sono provocati da uno sfalsamento laterale delle due macchine. Utilizzando una struttura dentata è possibile introdurre l'albero nella macchina corrispondente. Quindi il montaggio diventa particolarmente semplice. Malgrado l'opportunità di realizzare un movimento di rotazione dell'albero rispetto alla macchina, la forma dei denti illustrata è in grado di resistere a sollecitazioni relativamente elevate.

Il profilo incurvato dei fianchi dei denti viene realizzato in modo tale per cui la superficie disponibile aumenta verso l’estremità assiale dei denti. Quindi, la pressione superficiale dei denti, ossia il carico specifico dei fianchi dei denti, si riduce verso le estremità assiali. Verso il centro assiale viene ridotta la superficie e quindi anche la pressione superficiale, ossia aumenta la forza divisa per la superficie. In questo caso tuttavia il dente ha uno spessore maggiore, per cui può resistere meglio a questa sollecitazione. Nelle dentature note dalle macchine ' idrauliche per esempio nel US 3.973.880, queste condizioni in pratica sarebbero esposte. In questo caso la pressione superficiale dovrebbe aumentare verso le estremità assiali dei denti, e questo naturalmente comporterebbe un maggior rischio di danni. Il fatto che i fianchi dei denti siano incurvati con profilo concavo quindi rende superfluo realizzare un bordo interno a spigolo vivo. Questo fatto riduce il rischio di un effetto di intaglio il che a sua volta aumenta la capacità di resistere alle sollecitazioni. Un vantaggio ulteriore che si ottiene in questo modo riguarda un comportamento con bassa usura e con funzionamento stabile, dal momento che, a parità di tutte le altre condizioni, i denti e i corrispondenti ingranaggi di collegamento appoggiano l'uno sull'altro con una pressione superficiale ridotta. Di conseguenza, con questa nuova esecuzione si può praticamente raddoppiare il carico, ritenendo invariate tutte le altre dimensioni. Ciò è dovuto in primo luogo alla riduzione dell'effetto di intaglio, la quale contribuisce in modo sostanziale a ridurre il livello di sollecitazione. Un altro contributo importante proviene dal miglior comportamento di supporto e sostegno del profilo a confronto con un profilo che presenta denti "a spigolo vivo" sull'albero intermedio.

I fianchi denti adiacenti sono di preferenza collegati l'uno all'altro per mezzo di un profilo che si sviluppa in modo continuo nei vani tra i denti. Quindi, anche il fondo del vano del dente può venire incorporato nella curva dei fianchi dei denti. Ciò produce un collegamento privo di gradini e di piegature dei fianchi dei denti e migliora le proprietà di funzionamento e la resistenza all'usura aumentando la capacità di sostenere il carico.

Ciascuna posizione assiale del profilo presenta convenientemente la stessa curva dei fianchi dei denti. Quindi, ciascuna sezione verticale rispetto alla direzione assiale mostra una curva differenziale continua sulla quale possono spostarsi agevolmente i denti di accoppiamento corrispondenti della dentatura interna.

In una esecuzione particolarmente preferita, si fa in modo che la forma dei vani tra i denti sia effettuata praticamente da parti della superficie circonferenziale di tronchi di cono rivolti l’uno verso l’altro. Quando una sezione viene realizzata parallelamente all'asse dell'albero intermedio, il fondo dei vani dei denti è formato da due linee con inclinazione opposta. Per motivi tecnici di produzione, sono naturalmente permesse leggere deviazioni rispetto alla forma di una linea precisa. Tuttavia, nella direzione assiale il profilo non è provvisto di curve distinte. L'unica condizione per questo consiste nel fatto che le inclinazioni sono adattate all'angolo di rotazione dell'albero intermedio rispetto all'elemento di spostamento o all'albero di uscita rispettivamente. Il' carico viene quindi distribuito in modo relativamente facile e regolare su metà dello sviluppo assiale di ciascun fianco dei denti, per cui si ottiene nuovamente una minore pressione superficiale. Le parti dei denti hanno una sezione di forma conica.

La parte di fondo a metà del vano tra i denti ha convenientemente una inclinazione compresa entro un intervallo tra 1° e 10°, in particolare tra 1° e 3,5° con riferimento all'asse dell'albero intermedio. Tali angoli si sono~dimostrati i più adeguati. In molti casi essi sono assolutamente sufficienti per permettere il movimento orbitale dell’elemento di spostamento.

La dentatura esterna ha convenientemente una pluralità di denti compresi tra tre e venti e in particolare tra otto e dodici. Ciò comporta angoli di ingranamento compresi tra 30° e 45°. Con tali angoli di ingranamento i denti hanno la massima durata. Normalmente ne risulta un comportamento relativamente stabile in funzionamento.

La dentatura interna ha convenientemente una forma costante in direzione assiale. A causa della esecuzione della dentatura esterna dell'albero intermedio, la dentatura interna dell'elemento di spostamento o dell’albero di uscita rispettivamente può ora avere una forma tale per cui essa non cambia in direzione assiale. E’ quindi possibile ottenere un adattamento ancora migliore della dentatura interna alla dentatura esterna.

A questo riguardo, è particolarmente preferito che la forma dei denti della dentatura interna sia praticamente costituita da una parte della superficie circonferenziale di un corpo conico, ad esempio un cilindro. Un corpo conico si forma mediante la proiezione nelle tre'dimensioni di una sezione conica. In questa situazione si può verificare una piegatura nel passaggio dal fianco del dente al vano tra i denti e questo potrebbe provocare un effetto di intaglio. Tuttavia questo non è così grave come nel caso dell'albero intermedio, poiché in questo caso i componenti possono venire dimensionati in modo corrispondentemente elevato e con una resistenza proporzionata.

Di preferenza l'albero sporge almeno con una estremità provvista della dentatura esterna dentro la macchina corrispondente, con parte della sua lunghezza sviluppata al di là della dentatura esterna. E' quindi possibile aumentare ulteriormente lo sfalsamento permesso dal momento che si dispone di una lunghezza maggiore per il movimento di rotazione, con la conseguenza che può rimanere ridotto l'angolo di rotazione.

La prima macchina è formata di preferenza da un motore idraulico. In un motore idraulico i problemi dovuti allo sfalsamento hanno effetti negativi in particolare per quanto riguarda la tenuta della macchina. Tuttavia l'inserimento dell'albero con la dentatura riduce notevolmente questo problema.

L'invenzione verrà descritta nel seguito sulla base di una esecuzione preferita e relativamente ai disegni, nei quali:

la figura 1 è una vista schematica di una disposizione di macchine

la figura 2 è una vista in prospettiva di una estremità di un albero intermedio provvista di una dentatura esterna.

Nel caso attuale, una disposizione di macchine 1 è provvista di un motore idraulico 2 il quale è collegato a una trasmissione 3. La trasmissione 3 ha un albero di uscita 4. La struttura della trasmissione 3 non è illustrata in dettaglio. La trasmissione può ad esempio essere costituita come un'riduttore epicicloidale.

Il motore 2 e la trasmissione 3 sono collegati reciprocamente per mezzo di un albero 5. Sulle due estremità assiali l’albero 5 è provvisto di una dentatura esterna 6, 7, e la dentatura esterna 6 si impegna con una dentatura interna 8 illustrata schematicamente sul motore 2, e la dentatura esterna 7 si impegna con una dentatura interna 9 illustrata schematicamente nella trasmissione 3.

La trasmissione 3 può venire montata direttamente sul motore 2. In questo caso, tuttavia, viene disposta una piastra intermedia 20 tra il motore 2 e la trasmissione 3. Il motore 2, la piastra intermedia 20 e la trasmissione 3 sono tenute insieme in direzione assiale per mezzo di bulloni filettati 21 e 22 sviluppati in senso assiale, dei quali vengono illustrati solamente due.

Per motivi di chiarezza di illustrazione è indicato con una grandezza eccessiva uno sfalsamento laterale della trasmissione 3 rispetto al motore 2, il che significa che la trasmissione è spostata in senso laterale secondo una ridotta distanza d rispetto al motore 2. Di conseguenza, gli assi di rotazione 23 del motore 2 e 24 della trasmissione 3 non si intersecano più. Essi quindi sono spostati in senso laterale l'uno rispetto all'altro.

Per questo motivo l'albero 5 deve essere in grado di compiere movimenti articolati in relazione a ciascun giro. Quindi, esso è provvisto di un collegamento articolato con il motore 2 e anche con la trasmissione 3.

A questo scopo viene impiegata una forma speciale delle dentature esterne 6, 7. Questa forma permette che da una parte si possano trasmettere coppie relativamente elevate per mezzo dell'albero 5, per cui dall'altra parte tuttavia l'usura rimanga contenuta.

La forma della dentatura esterna verrà ora spiegata in base alla figura 2. Tuttavia, si deve osservare che le condizioni per spiegare in particolare gli angoli di inclinazione sono illustrate con dimensioni eccessivamente elevate.

La dentatura esterna 6 dell'albero intermediario 5 illustrato in figura 2 è provvista di una pluralità di denti 10 con i relativi fianchi 11, 12. I fianchi 11, 12 dei denti sono incurvati con profilo concavo. I fianchi 11, 12 dei denti adiacenti sono collegati ossia la forma concava della curva continua anche sul fondo 13 dei vani tra i denti.

La curva dei fianchi 11, 12 dei denti e il fondo 13 del vano tra i denti hanno una forma tale per cui essa si sviluppa a partire dal centro assiale 14 della struttura di un dente verso le estremità assiale 15, 16. Questo viene illustrato in dettaglio per il fatto che le distanze tra le linee 17 che si sviluppano praticamente in senso assiale, e che illustrano la curva, sono maggiori in corrispondenza delle estremità assiali 15, 16 rispetto al centro assiale 14 della dentatura esterna 6. Quindi anche la superficie disponibile dei fianchi 11, 12 dei denti si allarga verso le estremità assiali 15, 16 della dentatura, per cui a parità di forze si riduce la pressione superficiale. Le forme delle sezioni normali dei denti possono venire normalmente descritte per mezzo di sezioni coniche, per esempio mediante iperboli, ellissi o parabole.

In ciascun punto assiale del profilo del vano tra i denti che circonda i fianchi 11, 12 dei denti e il fondo 13 si può ottenere una curva praticamente costante. Se in questo punto venisse effettuata una sezione in senso perpendicolare alla direzione assiale, questo profilo nella sezione avrebbe praticamente la forma di un cerchio. La superficie che copre i fianchi 11, 12 dei denti e il fondo 13 è formata da una parte delle superfici circonferenziali di due tronchi di coni disposti in posizione opposta l'uno rispetto all'altro.

Questo comporta che il fondo 13 a metà posizione tra due denti 10 presenta una determinata inclinazione rispetto all'asse dell'albero intermedio 5. In questo caso l'angolo di inclinazione è compreso tra 1° e 3,5°. Esso dipende dalla inclinazione che assume l'albero intermedio 5 rispetto all'asse dell'albero 4 durante il funzionamento. Nella figura 2 tuttavia come è stato detto le condizioni sono illustrate con una grandezza esagerata.

La dentatura di accoppiamento che coopera con la dentatura esterna, ossia ad esempio la dentatura interna 8 dell'elemento di spostamento 2, può venire formata semplicemente mediante denti che hanno la forma di cilindri, i quali sono parzialmente incassati nell'elemento di spostamento 2. La loro forma non cambia quindi in direzione assiale. Grazie alla loro forma essi cooperano bene con bassa usura e con capacità di carico con la dehtatura esterna illustrata in figura 2.

In via alternativa, la dentatura esterna 6, 7 ha tra otto e dodici denti.

L'albero 5 sporge all'incirca fino al centro assiale della trasmissione. La distanza rispetto al motore 2 è relativamente aumentata per effetto della piastra intermedia 20. Quindi, l'angolo di rotazione che l’albero 5 deve compiere durante il suo funzionamento è inferiore rispetto a quello relativo ad una minore distanza in senso assiale tra il punto di contatto dell'albero 5 e la trasmissione, con il corrispondente punto di contatto con il motore 2

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. - Disposizione di macchine, con una prima macchina provvista di un primo collegamento di rotazione, una seconda macchina provvista di un collegamento di rotazione e un albero per trasmettere una coppia, e l’albero è collegato senza possibilità di rotazione a entrambi i collegamenti di rotazione, caratterizzata dal fatto che l'albero (5) presenta, almeno ad una estremità, una dentatura esterna (6) la quale si impegna con una dentatura interna (8, 9) della macchina in questa estremità, e detta dentatura esterna permette un movimento di articolazione dell'albero (5), e i dènti (10) di detta dentatura esterna (6) sono provvisti di denti (11, 12) sviluppati con un profilo concavo, e le estremità assiali (15, 16) sono meno incurvate rispetto alla loro superficie del centro assiale. 2. - Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i fianchi (11, 12) di denti adiacenti (10) sono collegati l'uno all'altro per mezzo di un profilo che si sviluppa in modo continuo nei vani tra i denti. 3. - Macchina secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che ciascuna posizione assiale del profilo ha la stessa curva dei fianchi (11, 12) dei denti. 4. - Macchina secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che la forma dei vani tra i denti è praticamente costituita da parti della superficie circonferenziale di tronchi di cono che sono disposti l'uno di fronte all'altro. 5. - Macchina secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzata dal fatto, che il fondo (13) presenta a metà del vano tra i denti una inclinazione compresa tra 1° e 10°, e in particolare tra 1° e 3,5°, rispetto all'asse dell'albero intermedio (5). 6. - Macchina secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzata dal fatto che la dentatura esterna (6, 7) ha un numero di denti compreso tra 3 e 20, e in particolare tra 8 e 12. 7. - Macchina secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzata dal fatto la dentatura interna (8, 9) ha una forma costante in direzione assiale. 8. - Macchina secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che la forma dei denti della dentatura interna (8, 9) è praticamente costituita da una parte della superficie circonferenziale di un corpo conico. 9. - Macchina secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzata dal fatto che l'albero (5) sporge, almeno con una estremità provvista della dentatura esterna (6, 7) entro la corrispondente macchina (3), con parte della sua lunghezza che si sviluppa al di là della dentatura esterna (6, 7). 10. - Macchina secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzata dal fatto, che la prima macchina (2) è formata da un motore idraulico.