Reibrad-Planetengetriebe

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Aber ich brauche doch einen Kontakt zur Sonnenwelle, oder? Ich versteh's gerade nicht.

Wenn Du den Abtrieb über den/die Grundkörper machst, brauchst Du keinen Kontakt der Sonnenräder mit einem Abtrieb per Welle. Die Übersetzung ist dann aber eine geringere. Die Sonnenräder laufen im Außenrohr und sind auf einem Träger montiert, der sie auch mit einer gewissen Vorspannung versorgt.

Die Räder treiben also den Grundkörper an, an dem sie befestigt sind, nicht die Welle. Daher müssen sie auch nicht exakt zwischen Sonnenwelle und Außenrohr passen. Der Abtrieb kann eine schon auch eine Welle sein, die jedoch zentrisch am Grundkörper befestigt ist und keinen Kontakt zu den Planetenrädern hat, so wie auf dem Bild und den CAD-Skizzen.

lg
Niki
 
Niki, so ganz habe ich es noch nicht.
Was meinst Du mit Grundkörper? Den Träger der Planetenräder (Kugellager)?

Also mein Planetengetriebe war so gedacht, dass die Welle, die zwischen den Planetenrädern (Kugellagern) eingeklemmt ist, angetrieben wird und der Aussenring dabei feststeht. Dadurch dreht sich dann der Träger mit den Kugellagern.

Ich könnte mir noch eine Variante mir drei weiteren Kugellagern vorstellen, die zwischen den äußeren drei Kugellagern ebenfalls auf einem Träger sitzen, der gegenüber dem Träger der äußeren Kugellager verschoben werden kann. Ist wahrscheinlich auch nicht einfach das passend hinzubekommen.

Gruß + CS
Guido
 
Also mein Planetengetriebe war so gedacht, dass die Welle, die zwischen den Planetenrädern (Kugellagern) eingeklemmt ist, angetrieben wird und der Aussenring dabei feststeht. Dadurch dreht sich dann der Träger mit den Kugellagern.

Man kann Antrieb und Abtrieb eigentlich beliebig festlegen, man kann auch den Grundkörper (= Träger der Planetenräder) am Gehäuse festmachen und den Aussenring als Abtrieb nehmen. Kommt drauf an, was für eine Übersetzung man erzielen möchte und wie man den Abtrieb einsetzt. Wenn sich zB der Außenring langsam dreht, kann man hier genauso eine weitere Reibradstufe (ohne Planeten) zur RA-Achse realisieren oder es zweistufig machen, da muss man mehrere Ideen mal durchdenken.

Letztlich soll das Ganze ja den Vorteil gegenüber den üblichen Getrieben behalten, keinen Schneckenfehler zu haben etc., und nicht neue Problem einführen. :)

lg
Niki
 
Gibt es Laufrollen mit engeren Radien als R500? So etwas in klein wäre nicht schlecht.
Mir gefällt die Idee das in einem Aussenring eines Kegelrollenlagers laufen zu lassen.

Gruß + CS
Guido
 
Moin,

welche Wellenbohrung, welcher Außendurchmesser?

Da wird man recherchieren müssen, ich hab mal bei SKF nachgesehen, die fangen mit 32mm Durchmesser an. Also zu groß.

CS
Jörg
 
32mm Aussendurchmesser? Ginge vielleicht noch. Hast Du einen Link dazu?
Je nach zentraler Welle käme man auf 70mm Innenradius des Aussenrings.
Kleiner wäre mir lieber. 6-8mm Wellenbohrung.

CS
Guido
 
Hallo Jörg,

Ich sehe zB das hier. Das hat aber auch noch R400. Ich glaube mit "normalen" Laufrollen kommen wir nicht weiter.
Nein, die ekugellager Seite kannte ich noch nicht.

Gruß + CS
Guido
 
Moin,

echt schwierig, SBN hat kleinere Rollen, aber immer dieser riesen Radius - bin da grad auch ratlos.

CS
Jörg
 
Ich finde die Idee von oben mit den Kugeln sehr interessant.
Zumindest bei meinem Okularauszug ist die Kraftübertragung enorm.
Da rutscht nichts durch bei Last.
 
Martin, wie werden die Kugeln gehalten? Die müssen ja in einem Käfig laufen. Da wird es dann sicher Spiel geben.
Ich muss mir mal Bilder von dem Mechanismus anschauen.

Gruß + CS
Guido
 
Moin,

das könnte ja ein einfacher Käfig sein. 3D Druck meinetwegen.

CS
Jörg
 
Die Kugeln laufen in einem leicht kegelförmigen Lager.
Über Andruck wird das etwas vorgespannt.
Sicher nicht einfach herzustellen, und wahrscheinlich gehärtet, weil sonst die Kugeln einlaufen würden (denke ich).

Bei Interesse zerlege ich das nochmal und mache ein paar Bilder.
 
Hier gibt es Bilder zu so einem Mechanismus.

Also bei einem Planetengetriebe gibt es die Eingangswelle, den Aussenring und den Träger der Planetenräder. Eins dieser drei Dinge muss festgehalten werden. Typischerweise der Aussenring. Jedenfalls bei mir.
Hat der Kugelkäfig, also unser Träger der Planetenräder, Spiel, so hat das ganze Planetengetriebe Spiel.
Aber vielleicht kann man einen Kugelkäfig so konstruiren, dass er praktisch spielfrei ist. Vielleicht die Kugeln in Bronzebuchsen lagern?

Gruß + CS
Guido
 
Jedoch müssten die Kugeln schon groß sein, oder die Welle recht dünn, um eine nennenswerte Untersetzung zu bekommen.

Ich fand noch das hier. Leider ohne Angabe des Radius. Ich denke das ist so etwas, wie das Innenteil eines Stehlagers. Die Aussenseite als Lauffläche zu misbrauchen war wahrscheinlich nicht wirklich vorgesehen.

Gruß + CS
Guido
 
Hm...

sollte aber eigentlich gehen. Du baust ja keinen Industrieantrieb... Und ich denke die sind an allen Oberflächen hart. Bei so kleinen Teilen macht doch keine eine Schichthärtung nur auf den Kugellaufbahnen...

CS
Jörg
 
Bei dem Preis kann man es jedenfalls mal ausprobieren. Ich muss mal ein passendes Kegelrollenlager heraussuchen, so dass der Aussenring dazu passt. Leider findet man nicht die genauen Abmessungen der Ringinnenseite. In meiner Montierung verbaute ich aber welche mit 35mm Innen- und 72mm Aussendurchmesser. Da dürfte der Aussenring sogar fast passen. Jedenfalls könnte ich da einmal nachmessen.

Meine Idee wäre ja, das gleich zweistufig zu bauen. Und zwar so, dass man die beiden Planetengetriebe durch die schrägen Aussenringe aufeinander presst. Ich stelle mir ein Axialrollenlagen zum Trennen der beiden Teile vor.

Ich weiss aber nicht wie bald ich dazu komme. Im Moment baue ich an einen Motorfocuser der mit OnStep betrieben werden soll.

Gruß + CS
Guido
 
Ich fand noch netterweise CAD Daten zu Kegelrollenlagern bei Schaeffler. Für die zwei günstigsten (72mm und 80mm Aussendurchmesser) habe ich das mal gezeichnet. Damit es passt musste ich die Wellen entsprechend wählen, was natürlich einen großen EInfluß auf das Untersetzungsverhältnis hat.
Planetary_Friction_Gear.png

Die "Balligkeit" der CS200-2RS ergeben einen Kreis. Bei 9mm Dicke ergibt sich am Rand ein Winkel von 17°. Die Winkel der Aussenringe der Kegelrollenlager sind 12° und 13°. Der Kontaktpunkt liegt also gut innerhalb der Aussenfläche.

Es gibt sicher noch andere Kegelrollenlager dazwischen, aber diese beiden sind mit Abstand am günstigsten.

Ich tendiere dazu die kleinere Variante zu probieren.

Gruß + CS
Guido
 
Die rechte Variante mit 4mm Welle geht nicht weil sich die Kugellager berühren. Fiel mir natürlich erst auf, als ich das stirnseitig zeichnen wollte. Ich habe noch was probiert und habe mir jetzt eine Variante mit 6mm Welle und einem Aussenring eines 32009 Kegelrollenlagers überlegt. Da würden die Kugellager ungefähr in der Mitte laufen und die Untersetzung wäre dann 1:12. Perfekt!

Noch eine Frage an die Konstrukteure. Wie befestige ich eine 6mm Stahlwelle in eine 5-6mm dicke Aluscheibe? Reicht kleben? Es gibt da ja spezielle Metallkleber für solche Fälle.
Für meinen Versuch am Anfang nahm ich etwas Loctite Schraubensicherungskleber.

Gruß + CS
Guido
 
Die Idee Reibrad-Planetengetriebe ließ mich irgendwie nicht los.

Hier ein Teaser meines zweistufigen Planetengetriebes basierend auf CS200-2RS Gehäuselagereinsätzen (Aussendurchmesser 30mm) und Aussenringe eines 32009 Kegelrollenlagers (Aussendurchmesser 75mm) :
PA241221.jpg

PA241222.jpg


Davon zwei Stück mit einem Axialrollenlager kombinieren:
PA241223.jpg

PA241224.jpg


Schliesslich kommt das Paket dann in die beiden kegelförmigen Aussenringe:
PA241226.jpg

Der Eingang des Getriebes ist oben.

Es fehlt noch ein passendes Rohr mit 75mm Innendurchmesser und entsprechende Endscheiben mit Kugellagern für die Eingangs- und Ausgangswelle.
Die Endscheiben sollen so verschraubt werden können, dass sie dabei die Aussenringe zueinanderpressen. Damit soll dann der nötige Druck auf den Planetenträger aufgebaut werden.

Das Ganze macht soweit einen robusten Eindruck. Mal schauen...

Gruß + CS
Guido
 
So, nochmal ein Update.

Die beiden Läufer habe ich in ein Stück Alurohr verfrachtet und Endplatten aus Plexiglas gefräst. Dabei drücken vorne und hinten je ein Aluring auf die kegelförmigen Aussenringe. Das Alurohr ist dafür minimal kürzer. Das sieht dann so aus:
Planetengetriebe_ein.jpg
Planetengetriebe_aus.jpg

So sieht's innen aus:
Planetengetriebe_innen.jpg


Leider hatte ich mir keine Gedanken gemacht, wie ich den Schrittmotor eigentlich befestigen will. :rolleyes:
Dazu muss ich mir noch eine Halterung überlegen.

Meine ersten Erkenntnisse:
  • Schon mit nur ganz leicht (mit den Fingern) angedrehten Schrauben läßt sich die 6mm Eingangswelle schwer drehen. Das hätte ich nicht gedacht. Die kegelförmigen Aussenringe können also bei geringer Aussenkraft eine erhebliche Kraft auf die Welle in der Mitte ausüben.
  • Die Kraft auf die 6mm Wellenstücke ist groß genug, dort eine Lauffläche einzuprägen. Ich hatte dazu die Eingangswelle in einen Akkuschrauber eingespannt und das Planetendoppelgetriebe etwas hin und her laufen gelassen.
Die Welle sah nach kurzer Betätigung so aus:
Welle_eingelaufen.jpg

Ich weiss nicht, ob die Welle gehärtet war. Sie sah jedenfalls blank aus. Anders als eine eher matte Edelstahlwelle.
Auf dem Bild kann man es schlecht sehen, aber wenn ich die Welle mit der Messuhr abfahre, misst man zunächst einen 1/100mm Hügel, dann die Delle von 1/100mm und dann wieder einen Hügel.
Sicher nicht viel, aber dafür, dass ich das nur ca. eine Minute bewegt habe...
OK, das erhöht natürlich die Lauffläche und irgendwann kann soviel Material nicht mehr verdrängt werden.

Aber was sagt die Schwarmintelligenz hier im Forum? Soll ich eine gehärtete Welle nehmen? Oder ist da nur die Oberfläche gehärtet und die würde sich trotzdem eindrücken? Oder vielleicht Federstahl? Welches Material wäre empfehlenswert?

Gruß + CS
Guido
 
Moin,

da die Wälzlagerbestandteile sehr hart sind sollte ein passendes Material für die Welle gewählt werden und eine entsprechende Härtung erfahren. Das bedeutet aber dass die Welle geschliffen werden sollte wie die Wälzkörper.

-> Material 1.3501 ff.

Bezugsquelle z.B. HSM.

CS
Jörg
 
Oder ist da nur die Oberfläche gehärtet und die würde sich trotzdem eindrücken?

Härtungen sind eigentlich immer oberflächlich. Man möchte ja die Zähigkeit des Stahls beibehalten und nur die Oberfläche behandeln. Das genügt auch völlig, denn die gehärtete Schicht "in den darunterliegenden Stahl zu drücken" ist bei der gegebenen Belastung nicht möglich, da bleiben wir insgesamt erst mal im elastischen Bereich, und eine harte Lauffläche sollte eine lange Standzeit haben.

Was mich wundert, ist, dass es sich bei leichter Spannung bereits recht schwer dreht... oder auch nicht, falls die Lager eher für Radialkräfte ausgelegt sind und axiale nicht gut aufnehmen... sind ja jetzt Kegelrollenlager (und sicher richtig herum eingebaut).

lg
Niki
 
Hallo Guido

Du kannst als Wellen Zylinderstifte / Passstifte nehmen (Größe d1 anklicken). Die sind gehärtet und geschliffen. Die Toleranz m6 ist für Preßsitz ( ca. +0,005- +0,010 ) in einer H7-Bohrung und die Toleranz h6 für Gleitsitz ( -0,001- -0,010 )

Alternativ nimmt man durchgehärtete Auswerfer oder deren Abfallstücke (Größe d1 anklicken). Die liegen in der Toleranz bei -0,007- -0,010.
Auswerfer gibt es auch in allen möglichen Zwischengrößen und nicht nur in vollen MM. Ich hatte immer die Reststücke gesammelt und dadurch ein sehr extrem reichhaltiges Sortiment. das fing bei 0,5 MM an und reichte mit hunderten von Zwischengrößen bis hinauf zu 16 MM. Meistens werden die Reststücke weg geschmissen aber ich habe die Reste immer gesammelt, sortiert und tausendfach gebraucht. Ich bin nun aber seit einigen Jahren in Rente und habe keinen Zugriff mehr dazu aber man kann solche Sachen in jedem Werkzeugbau bekommen. Ob die großen Firmen wie Meusburger auch Privatpersonen beliefern weis ich nicht, eher nicht. Genau so ist zu beachten das bei Bestellungen immer einen Mindestbetrag von mindestens ca. 100€ in Rechnung gestellt wird. Der Bestellwert sollte also entsprechend hoch sein (siehe Geschäftsbedingungen).

Gruß Peter
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo Guido

Noch einige Anmerkungen
- Die Bohrungen der Kugellagerachsen müssen absolut präzise, auf´s Hundertstel genau, auf einem Bohrwerk / Fräsmaschine positioniert werden.
- Schrauben als Kugellagerachsen das ist zu ungenau. Hier sollte man Paßstifte nehmen und die Teile pressend zusammen fügen.
Wenn man akurat gearbeitet hat sollte die ganze Geschichte dann leichter laufen. Mit der viel zu ungenauen Verschraubung wird nur alles verwürgt und verspannt!
Ich habe mir diese Arbeit nicht gemacht. Für meinen Fokusierer am Schiefspiegler habe ich ein Planetengetriebe von einer Radmotoreinheit aus einem Automover / Grasmäher vewendet.

Gruß Peter
 
Hallo Jörg, Hallo Peter,

danke für die Hinweise für die Welle. Wieder was gelernt. Dann probiere ich erst einmal Paßstifte oder Auswerfer bevor ich selber versuche eine Welle zu härten. :)

Hallo Niki,
Richtig, die Kugellager (bzw Gehäuselagereinsätze) werden ja jetzt 12° schräg belastet. Die Welle ist jetzt aber auch nicht mehr super glatt, sondern etwas "holprig". Vielleicht hakt es da schon.

Peter, den Aufbau sieht man hoffentlich in #51. Die Kugellager werden von diesen kleinen Zylindern (im ersten Bild neben den Schrauben) gehalten und passen genau in die Vertiefungen der beiden Platten. Die Schraube hält das nur zusammen, definiert aber nicht die Position der Kugellager. Die Platten habe ich auf meiner CNC-Maschine gefräst. Die Position der Vertiefungen sollte also im Rahmen der Genauigkeit der Maschine sein. Die Position der Kugellager wird aber auch hauptsächlich über den Aussenring und der Welle definiert. Dafür ist die Halterung der Kugellager ja sogar minimal flexibel gestaltet.

Ein klein wenig Pfusch muss ich jedoch zugeben: Innenfräsungen haben bei mir oft minimal Untermaß (Umkehrspiel). Die Zylinder passten nicht in die Vertiefungen und ich musste die Enden leicht anschrägen.

Das Ganze ist nur eine Machbarkeitsstudie. Gedacht als potentieller Antrieb einer Montierungsachse. Interessant halt weil es hoffentlich keinen periodischen Fehler und kein Umkehrspiel gibt. Zur Achse hin bräuchte man aber noch eine Untersetzung.

Gruß + CS
Guido
 
In der Tat, mit Paßstiften ist es deutlich besser. Ich kann sogar die Schrauben etwas fester anziehen. Keinerlei Eindellung mehr.

Den Anpressdruck einzustellen scheint aber immer noch recht kritisch zu sein. Mit den 6 Schrauben bewege ich ja die Plexiglas Endscheiben aufeinander zu. Dabei drückt auf jeder Seite ein Aluring auf den konischen Aussenring in dem die balligen Kugellager laufen. Ich nehme an, dass der konische Aussenring durch den flachen Winkel von 12° diese Kraft vervielfacht (Stichwort Schiefe Ebene).

In einem ersten Versuch konterte ich die Schrauben und drehte die Muttern mit einer Nuß, nur mit Finger und Daumen gehalten, fest. Also mit relativ wenig Kraft (bin kein Bodybuilder :) ). Trotzdem fühlte es sich jetzt "holprig" an, wenn man die Eingangswelle drehte. Also quasi eine Art Rastmoment. Wie kommt der Effekt zustande? Werden die Kugellager schon soweit deformiert, dass es einen Unterschied macht, ob eine Kugel genau auf der Linie Aussenring-Kugellagermitte-Eingangswelle liegt, als wenn nicht und das Kugellager minimal nachgeben kann?

Das würde aber bedeuten, dass der Anpressdruck schon viel zu hoch ist, oder? Wenn dem so ist, bräuchte ich eine feinfühligere Einstellmöglichkeit für den Anpressdruck.

Gruß + CS
Guido
 
Ich nehme an, dass der konische Aussenring durch den flachen Winkel von 12° diese Kraft vervielfacht (Stichwort Schiefe Ebene).

Das ist korrekt. Wenn Du Dir das Kräfteparallelogramm einzeichnest mit der Normalkraft als Resultierende, dann zerlegt sich diese in eine kleine horizontale Komponente (die Kraft, mit der Du vorspannst) und eine große senkrechte. Je flacher der Winkel des Konus, umso größer ist die Kraft, die man bei einer geringen Vorspannung erzeugt.

lg
Niki
 
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