DD247731A1 - Antrieb fuer maschinen mit kinematisch bedingter periodisch veraenderlicher belastung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antrieb fuer Maschinen mit kinematisch bedingter periodisch veraenderlicher Belastung infolge des bei Kettengetrieben auftretenden Polygoneffektes. Ziel der Erfindung ist es, durch ein Ausgleichsgetriebe die Ungleichmaessigkeit der Kettenbewegung und die damit verbundene Schwingungsgefaehrdung des Antriebssystems wirkungsvoll herabzusetzen. Dazu wird ein aus einem Antriebskettenrad, einer Antriebskette und einem dem Antriebsturas der Arbeitskette geometrisch aehnlich gestalteten Abtriebskettenstern bestehendes Kettengetriebe benutzt (Fig. 1). Indem die Sehnen des Antriebskettensterns die Unterbringung gleichzeitig mehrerer Antriebskettenglieder gestatten, gelingt bei entsprechender Phasenlage des Abtriebskettensterns zum Antriebsturas der Arbeitskette eine erhebliche Vergleichmaessigung der Arbeitskettenbewegung sowie gleichzeitig eine betraechtliche Reduzierung der Beschleunigung und damit der Kettenbeanspruchung, wobei ein nicht unbedeutender Vorzug in der Moeglichkeit liegt, auf oekonomische Weise auch grosse Kraefte und Momente zu uebertragen. Das Anwendungsgebiet erstreckt sich daher insbesondere auf Becherwerke (Elevatoren), Gliederband- und Kettenfoerderer sowie Raupenlaufwerke von Baggern und anderen Foerdergeraeten.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Maschinen mit kinematisch bedingter^periodisch veränderlicher Belastung, der die insbesondere in Becherwerken und Plattenbandförderem durch Kettengetriebe hervorgerufene Ungleichmäßigkeit der Bewegung und Kräfte herabsetzt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Innerhalb von Antriebssystemen angeordnete ungleichmäßig übersetzende Getriebe führen zu periodisch schwankenden Kräften und Momenten, die dann Torsionsschwingungen und zusätzlichen Verschleiß verursachen, wodurch die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschinen begrenzt wird und/oder sich die Lebensdauer der Antriebselemente verringert. Dafür charakteristisch ist das Kettengetriebe mit seinem periodisch veränderlichen Übersetzungsverhältnis infolge der Tatsache, daß die Kette mit ihrer Teilung das Kettenrad als Vieleck umschließt und dadurch eine periodische Änderung des wirksamen Durchmessers am Rad verursacht /1 /. Diese auch mit Polygoneffekt bezeichnete Erscheinung hat vor allem bei kleinen Zähnezahlen und konstruktiv bedingter Langgliedrigkeit der Ketten besonders dann unerwünschte Wirkungen auf Antriebsmaschine und Übertragungselemente eines Systems, wenn—wie zum Beispiel bei Eimerkettenbaggern große Massen verhältnismäßig rasch zu bewegen sind.

Die bekannten Lösungen /2,3,4/ zur vollständigen oder teilweisen Kompensation der Kettengeschwindigkeitsschwankungen durch vorgeschaltete Ausgleichsgetriebe haben den Nachteil, daß die dazu benutzten Mechanismen einen getriebetechnisch komplizierten Aufbau besitzen und daher praktikable Ausführungen insbesondere beim Übertragen großer Leistungen einen enorm hohen technisch-ökonomischen Aufwand erfordern. Ähnliches trifft auch auf einen Raupenfahrwerksantrieb (DD-PS 14765J) zu, mit dessen Hilfe die Geschwindigkeitsdifferenzen dadurch reduziert werden, daß viergliedrige Koppelgetriebe unterschiedlicher Struktur für eine im Ketteneingriffstakt erfolgende Schwenkbewegung des Raupenfahrwerk-Getriebes sorgen.

Eine elastische Kettenspannvorrichtung für Raupenfahrwerk-Antriebe (DE-PS 2030019) gestattet die Anpassung der Vorspannung an unterschiedliche Betriebsbedingungen, was in geringem Maße zu einer Verminderung der Stöße und einem Abbau der Belastungsspitzen führt. Das Auftreten unerwünschter Schwingungen wird jedoch ursächlich nicht beseitigt, weil ein Ausgleich der Geschwindigkeitsschwankungen damit nicht erzielbar ist.

Weitere Möglichkeiten zur Herabsetzung des Ungleichmäßigkeitsgrades der Kettenbewegung sowie zusätzlich auch der dynamischen Belastung infolge periodisch veränderlicher Arbeitswiderstände beruhen auf dem Prinzip der Schwingungstilgung durch Abstimmung von Federsteife und Massenträgheitsmomenten einzelner Antriebselemente auf die Kreisfrequenz der dominierenden Harmonischen des periodisch veränderlichen Anteils der Antriebsb'elastung. Die dazu existierenden Vorschläge (DD-PS 137455; DD-PS 132515) — sie beziehen sich in erster Linie auf die spezifischen Gegebenheiten bei Eimerkettenbaggern — bereiten in konstruktiver Hinsicht besondere Schwierigkeiten. Das betrifft vor allen die Aktivierung und Ankopplung großer Zusatzmassen über relativ komplizierte Getriebe und Mechanismen sowie die Realisierung einer sehr weichen Federung mit durchgehend linearer Kennlinie, um den schwingungstechnischen Erfordernissen in unterschiedlichen Arbeitsbereichen gerecht zu werden. Jede Geschwindigkeitsänderung zieht eine Verstimmung nach sich, deren Behebung umständlich ist. Das gilt in gleicherweise auch für den in DD-PS 222060 A1 unterbreiteten Vorschlag, die gesamte Masse des Eimerkettenantriebs

herkömmlicher Bauart auf einer elastisch abgestützten Schwinge drehbar um die Antriebswelle des -turas anzuordnen und als aktive Tilgermasse zu nutzen. Darüber hinaus besteht eine weitere unerwünschte Erscheinung im Auftreten und Durchfahren kritischer Schwingungszustände, die während der Einschaltphase auftreten und durch Einleiten geeigneter Maßnahmen abzuwenden sind.

Die bekannten Lösungen zur Herabsetzung der in Maschinenantrieben auftretenden kinematisch bedingten periodisch wechselnden Belastungsschwankungen infolge des bei Kettengetriebe auftretenden Polygoneffektes haben im wesentlichen folgende Nachteile:

Bei einer Verwendung von Ausgleichsgetrieben auf der Basis der bekannten Prinzipe erfordert die praktische Verwirklichung einen hohen Konstruktionsaufwand, was insbesondere bei einer Umsetzung großer Kräfte unökonomische Bauweisen zur Folge

Eine Benutzung von Schwingungstilgern ist vielfach mit einer Ankopplung von großen Zusatzmassen und der Realisierung einer äußerst weichen Federung verbunden. Beides bereitet meist erhebliche Fertigungsprobleme. In der Verstimmungsempfindlichkeit und der nicht unkomplizierten Beherrschung kritischer Schwingungszustände während der Anlaufphase liegen weitere Gründe für die nur äußerst begrenzte Anwendbarkeit dieser aus ökonomischer Sicht gleichfalls aufwendigen Konstruktionsvariante.

/1/ Strümpfel, H.: Zur Kinematik der Kettengetriebe. Wiss. Z. d. TH Karl-Marx-Stadt 26 (1984) 6, S.885-892

/2/ Frost, H.: Durch Vieleck angetriebene langgliedrige Förderketten, Freiberger Forschungsheft A167 der Bergakademie 1960, S. 28-47

IZI Rankers, H.: Ausgleich der ungleichförmigen Bewegung langgliedriger Ketten. Industrieanzeiger 89. Jahrgang Nr.34 vom 28.4.1967, S.723

IAI Poocza, A.: Planetenrad-Nockengetriebe zum Ausgleich der Ungleichförmigkeit in Kettengetrieben. VDI-Zeitschrift 101 (1959) 24, S. 1130-1143

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die kinematisch bedingten Belastungsschwankungen von Maschinenantrieben infolge des bei Kettengetrieben auftretenden Polygoneffekts auf wirkungsvolle Weise durch ein Ausgleichsgetriebe herabzusetzen, das konstruktiv unkompliziert ist, eine ökonomische Bauweise erlaubt, bei Kettengetrieben allgemein angewendet wird und zur Übertragung von Kräften und Momenten geeignet ist, wie sie bei Elevatoren und anderen Fördergeräten vorkommen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei einem Antrieb vorzugsweise von Becherwerken und Plattenbandförderem auftretenden Weg-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsdifferenzen mit kinematisch bedingter periodischer Veränderlichkeit infolge der bei Kettengetrieben auftretenden unterschiedlichen Ketteneingriffsabstände zum Drehpunkt der Polygonscheiben zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verbindung zwischen einer Antriebswelle eines Antriebsturasses für eine Arbeitskette beispielsweise eines Becherwerkes und einem Hauptgetriebe oder einer Antriebsmaschine durch ein Kettengetriebe erfolgt, das aus einem Antriebskettenrad mit einer vorzugsweise die Antriebsturas-Eckenzahl übersteigenden Zähnezahl, einer möglichst kurzgliedrigen Antriebskette und einem dem Antriebsturas der Arbeitskette geometrisch ähnlich gestalteten Abtriebskettenstern mit einer sich über mehrere Antriebskettenglieder erstreckenden Sehnenlänge besteht. Wird zur Gewährleistung gleicher Ketteneingriffsverhältnisse zwischen Antriebskette und Abtriebskettenstern einer sowie Arbeitskette und Antriebsturas andererseits der Abtriebskettenstern derart gegenüber dem Antriebsturas angeordnet, daß in einer beliebigen Getriebestellung und damit zu jedem Zeitpunkt Übereinstimmung des von der Lasttrumgeraden jeder der beiden Ketten und der sich in Eingriffsbereitschaft befindenden Sehne des Abtriebskettensternes bzw. Antriebsturasses eingeschlossenen Ketteneingriffswinkels erzielt wird, gelingt nach den Regeln der Kinematik eine beträchtliche Vergleichmäßigung der Arbeitskettenbewegung. Besonders vorteilhaft wirkt sich die damit verbundene Verminderung der Beschleunigung auf das Verschleißverhalten vor allem der Kettengelenke aus, was eine nicht unbedeutende Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit zur Folge hat.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Beispiel erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigt Fig. 1 einen Turasantrieb mittels eines vorgeschalteten Kettengetriebes. Der Antrieb besteht gemäß Fig. 1 aus einem Kettengetriebe mit einer vorzugsweise kurzgliedrigen Antriebskette 2, das antriebsseitig über ein einen kleinen Teilungswinkel aufweisendes Antriebskettenrad 1 mit einem Hauptgetriebe oder direkt mit einer Antriebsmaschine und abtriebsseitig durch einen Abtriebskettenstern 3 über ein Antriebszahnrad 4 sowie ein Abtriebszahnrad 5 mit einem eine Arbeitskette 7 tragenden Antriebsturas 6 verbunden ist. Erfindungsgemäß wird eine Verminderung der Kettenwegdifferenzen sowie eine Herabsetzung des Ungleichmäßigkeitsgrades der Arbeitskettenbewegung und darüber hinaus gleichzeitig auch der Beschleunigung dadurch erreicht, daß sich die Sehne des Abtriebskettenstemes 3 über mehrere Glieder der Antriebskette 2 erstreckt und die beiden Ketteneingriffswinkel δ gemäß Fig. in jeder Getriebestellung gleich groß sind. Dabei kann das aus den Zahnrädern 4 und 5 bestehende und hauptsächlich der Drehrichtungsumkehr dienende Stirnradgetriebe gegebenenfalls auch entfallen oder durch mehrere auch andersgeartete Getriebestufen ersetzt werden, die jedoch allesamt ein zeitlich konstantes Übersetzungsverhältnis vom Betrag Eins verwirklichen.

Claims (3)

Erfindungsanspruch:

1. Antrieb für Maschinen mit kinematisch bedingter periodisch veränderlicher Belastung für insbesondere Becherwerke und Gliederbandförderer zur Herabsetzung der bei Kettengetrieben infolge des Polygoneffektes auftretenden stoß- und ruckartigen Beanspruchungen mit Hilfe eines Ausgleichsgetriebes, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindung zwischen einem Hauptgetriebe oder einer Antriebsmaschine und einem eine Kette (7) tragenden Antriebsturas (6) durch ein Kettengetriebe erfolgt, das aus einem Antriebskettenrad (1) mit einer vorzugsweise die Eckenzahl des Antriebsturas (6) übersteigenden Zähnezahl, einer Antriebskette (2) sowie einem dem Antriebsturas (6) geometrisch ähnlich gestalteten Abtriebskettenstern (3) mit einer ein ganzzahliges Mehrfaches der Antriebskettenteilung betragenden Sehnenlänge besteht und innerhalb des Antriebssystems derart angeordnet ist, daß in einer und damit in jeder Getriebestellung der Ketteneingriffswinkel, den die verlängerte Lasttrumgerade der Antriebskette (2) mit der sich in Eingriffsbereitschaft befindenden Sehne des Abtriebskettensterns (3) einschließt, mit dem zwischen der Lasstrumgeraden der Arbeitskette (7) und der in Eingriffsbereitschaft befindlichen Sehne des Antriebsturas (6) auftretenden Ketteneingriffswinkel übereinstimmt.

2. Antrieb nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in vorteilhafter Ausgestaltung des Kettengetriebes (1; 2; 3) der Abtriebskettenstern (3) verhältnismäßig groß gegenüber dem Antriebsturas (6) und die Teilung der Antriebskette (2) sowie insbesondere der Teilungswinkel des Antriebskettenrades (1) klein ausgeführt sind.

3. Antrieb nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß eine in erster Linie zur Drehrichtungsumkehr zwischen Abtriebskettenstern (3) und Antriebsturas (6) angeordnete und sich einfacherweise aus einem Antriebszahnrad (4) sowie einem gleich großen Abtriebszahnrad (5) zusammensetzende Stirnrad-Getriebestufe auch entfallen oder auch durch ein andersgeartetes Getriebe mit einem zeitlich konstantem Übersetzungsverhältnis vom Betrag Eins ersetzt wird.