DE102014013169A1

DE102014013169A1 - Method and device for determining optimum operational parameters of bucket wheel excavators and cutting drums.

Info

Publication number: DE102014013169A1
Application number: DE102014013169.6A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-03-10

Abstract

Verdeutlicht wird eine Lösung zum Bewerten der Schwingungsanfälligkeit von Schaufelradbaggerwerkzeugen als Funktion der Konstruktions-, Betriebs- und Stoffparameter. Das Schwingungsverhalten aller mit dem rotierenden Werkzeugrahmen verbundenen rotierenden Werkzeuge wird anhand eines solchen Werkzeuges, das mit einem Schwingerrahmen verbunden ist, bewertet. Der einen Schwingungsaufnehmer positionierende Schwingerrahmen stützt sich über ein Federgelenk und eine Gerätefeder an einem sehr steif ausgebildeten, translatorisch bewegten Messwagen oder an dem rotierenden Werkzeugrahmen des restlichen muldenförmigen Werkzeuges ab.A solution for evaluating the vibration susceptibility of bucket wheel excavator tools as a function of design, operating and material parameters is illustrated. The vibration behavior of all rotating tools associated with the rotating tool frame is evaluated by means of such a tool connected to a vibrating frame. The oscillator frame, which positions a vibration sensor, is supported by a spring joint and a device spring on a very stiff, translatory moving measuring carriage or on the rotating tool frame of the rest of the trough-shaped tool.

Description

Die Erfindung ist zur Ermittlung optimaler Einsatzparameter von Gewinnungsmaschinen mit rotierenden Werkzeugen, wie Schaufelradbaggern, Schneidwalzen und Auslegerfräsen nutzbar, die zur Erz- und Kohlegewinnung zum Einsatz kommen und in unerwünschtem Maße während des Einsatzes zum Schwingen angefacht werden.The invention can be used to determine optimal operational parameters of mining machines with rotary tools such as bucket wheel excavators, cutting drums, and jib cutters used for ore and coal production, and are fanned to vibrate undesirably during use.

Die Schwingungsanfachung bei diesen Maschinen, deren Einsatz z. B. in dem Buch [1] Stell, R. D.; Niemann-Delias, C, Drebenstadt, C.; Müllensiefen, K.: Der Braunkohlentagebau, Bedeutung, Planung, Betrieb, Technik, Umwelt. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg beschrieben wird, wird durch Einsatz einer Drehzahlstelleinrichtung realisiert, die für eine fortlaufende Änderung der Umfangsgeschwindigkeit an den einzelnen Werkzeugschneiden sorgt. Damit wird zu einem permanenten Unterdrücken der Schwingungen, die verschiedene Nachteile haben, beigetragen. Entgegengesetzt zu ihrer Drehrichtung gesehen haben die beiden Seitenwände der muldenförmigen Aufnahmewerkzeuge mit den betreffenden dazwischen angeordneten Werkzeugschneiden jeweils die Form eines U's.The Schwingungsfachung in these machines whose use z. In the book [1] Stell, RD; Niemann-Delias, C, Drebenstadt, C .; Müllensiefen, K .: The brown coal mining, importance, planning, operation, technology, environment. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg is described is achieved by using a speed control device, which ensures a continuous change in the peripheral speed of the individual tool cutting edges. This contributes to a permanent suppression of the vibrations, which have various disadvantages. Opposite to see their direction of rotation, the two side walls of the trough-shaped receiving tools with the respective interposed tool cutting each have the shape of a U's.

Die Analyse zum Stand der Technik zeigt im VDI-Bericht 2155, S. 25–37 und im VDI-Bericht 2191, S. 1–12 , dass die Bewertung des Widerstandes, der beim Einsatz an diesen Werkzeugen wirkt, unzureichend untersucht ist. In der Landtechnik und Verarbeitungstechnik kommen mit dem DDR-Patent DD 133997 und der DE-Offenlegungsschrift 4223161.2 Versuchseinrichtungen zum Einsatz, die auf einen einfachen Schwinger rückführbar sind. An den Schwingern, die als Dreh- oder Translationsschwinger ausgebildet sind, werden einfache keilförmige Werkzeuge befestigt und die Schwingbewegung beim Einsatz untersucht. Durch zusätzliche Positionierung einstellbarer Feder- und Dämpfer-Elemente ist die Feder-Dämpfer-Kennlinie des Verarbeitungsgutes, das mit den Werkzeugen in Wechselwirkung steht, bestimmbar. In dem Buch [2] Seidel, B.: Das Phänomen der selbsterregten Schwingungen in der Technik. Kovac-Verlag, Hamburg, 1996 werden die schwingungstheoretischen Grundlagen geschaffen. In diesem Buch sind auch Grundlagen zur Konstruktion solcher einfacher Schwinger enthalten. Weiterhin wird ein Bespiel der Versuchsdurchführung mit einem Versuchsstand zum Untersuchen starrer und durch Kurbelantrieb erzwungen schwingender Bodenlockerungswerkzeuge verdeutlicht. Das, mit einem Stiel verbundene, Schar hat eine Scharplatte, die über eine diese Platte umfassende Keilzwinge und Keilen mit einer horizontal positionierten Schwinge starr verkoppelt ist. Durch Lockern der Keilverbindung wird der Schwingwinkel am vorderen Scharpunkt eingestellt. Mit diesem Versuchsstand konnte ein breites Einsatzspektrum von Bodenlockerungswerkzeugen unter Laborbedingungen untersucht werden. Diese Erkenntnisse bildeten die Basis zum überschlagmäßigen Bewerten der Anfälligkeit anderer keilförmiger Werkzeuge zu selbsterregten Schwingungen. Hierbei wurde auch die Rolle von Staukörpern, die sich an der Werkzeugschneide ausbilden und durch den Boden gezogen werden, erkannt. Das Werkzeug kann dabei Systemeigenschaften eines spitzen oder eines stumpfen Keiles annehmen.The analysis of the prior art shows in VDI Report 2155, pp. 25-37 and in VDI Report 2191, pp. 1-12 in that the evaluation of the resistance acting on these tools has been insufficiently investigated. In agricultural engineering and processing technology come with the GDR patent DD 133997 and the DE-Offenlegungsschrift 4223161.2 Experimental devices are used, which are traceable to a simple oscillator. On the vibrators, which are designed as a rotary or translational oscillator, simple wedge-shaped tools are attached and examined the oscillating motion during use. By additional positioning of adjustable spring and damper elements, the spring-damper characteristic of the processed material, which interacts with the tools, can be determined. In the book [2] Seidel, B .: The phenomenon of self-excited vibrations in technology. Kovac-Verlag, Hamburg, 1996 The fundamentals of vibration theory are created. This book also includes the basics of constructing such simple vibrators. Furthermore, an example of the experimental procedure with a test stand for examining rigid and forced by cranking forced swinging soil loosening tools is illustrated. The, connected to a stem, crowd has a share plate, which is rigidly coupled via a plate comprising this wedge clamp and wedges with a horizontally positioned rocker. By loosening the wedge connection, the oscillation angle is adjusted at the front point of focus. With this test stand, a wide range of soil loosening tools was tested under laboratory conditions. These findings formed the basis for a rough assessment of the susceptibility of other wedge-shaped tools to self-excited vibrations. Here, the role of bluff bodies, which are formed on the tool cutting edge and pulled through the ground, was recognized. The tool can assume system properties of a pointed or a blunt wedge.

Auf dem Gebiet der Gewinnungsmaschinen mit rotierenden Werkzeugen fehlen solche entsprechenden umfassenden Aussagen.In the field of mining machines with rotating tools such corresponding comprehensive statements are missing.

Ziel der Erfindung ist es für die eingangs genannten Gewinnungsmaschinen konstruktive Grundlagen zur Optimierung ihrer Antriebs-, Übertragungs- und Stützelemente für die Arbeitsorgane zu schaffen, von denen das Hauptmaß der Schwingungserregung ausgeht. Das soll durch Bestimmung der schwingungsanfälligen und im minimalen Maße zur Schwingungsanfachung beitragenden Keil- und Schwingungsparameter der Werkzeuge als Funktion der Betriebsparameter, der Betriebsweise und den Stoffparametern geschehen. Damit ist zur Senkung der Investitionen, zur Erhöhung der Standzeit und zur Reduzierung der Gewinnungskosten beizutragen.The aim of the invention is to provide for the above-mentioned extraction machines constructive basis for the optimization of their drive, transmission and support elements for the work organs, of which the main measure of vibration excitation emanates. This is done by determining the vibration prone and contributing to the vibration amplification wedge and vibration parameters of the tools as a function of operating parameters, the mode of operation and the material parameters. This will help to reduce investment, increase service life and reduce extraction costs.

Bei den oben genannten rotierenden Werkzeugen der Gewinnungsmaschinen sind mehrere Einzelwerkzeuge mit einer Antriebswelle verbunden und gleichmäßig am Umfang, der durch ihre Schneiden gebildet wird, verteilt. Die Untersuchungen in dem oben genannten Buch [2] zeigen, dass das Schwingungsverhalten all dieser Werkzeuge gemeinsam durch ein einzelnes Werkzeug näherungsweise simulativ im Experiment erfasst werden kann, das translatorisch bewegt wird, wobei die Spanbildung näherungsweise mit dem praktischen Einsatzfall übereinstimmt. Die Gesamtbelastung wird durch Überlagern der Erregung der einzelnen Werkzeuge bestimmt. Auch wird die Mitnahme der Schwingbewegung durch die Mitnahme der rotierenden Werkzeuge durch den vereinfacht dreieckförmig anzusetzenden Grabwiderstand, d. h. als Funktion der Drehzahl der rotierenden Werkzeugwelle, simuliert, so, wie es bereits mit der Regeleinrichtung geschieht. Das Wesentliche ist, dass mit der Versuchsdurchführung im Extremfall die Keilparameter ermittelt werden, bei denen die Eigenbewegung durch die Entdämpfung des Schwingsystems minimal ist.In the above-mentioned rotary tools of the mining machines, a plurality of individual tools are connected to a drive shaft and distributed uniformly on the circumference formed by their cutting edges. The investigations in the above-mentioned book [2] show that the vibration behavior of all these tools can be detected together by a single tool approximately simulatively in the experiment, which is moved translationally, the chip formation corresponds approximately to the practical application. The total load is determined by superimposing the excitement of the individual tools. Also, the entrainment of the oscillatory motion by the entrainment of the rotating tools by the simplified triangular to be applied grave resistance, d. H. as a function of the speed of the rotating tool shaft, simulated, as it already happens with the control device. The essential thing is that with the experiment in extreme cases, the wedge parameters are determined, in which the proper motion is minimal by the damping of the vibration system.

Entsprechend des 1. Patentanspruchs besteht das Verfahren darin, das ein einfacher Schwinger realisiert wird, an dem Werkzeuge mit den in Frage kommenden Keilparametern, die mit den rotierenden Arbeitsorganen übereinstimmen, befestigt werden. Der Schwinger stützt sich über eine Gerätefeder, die zur Änderung der Eigenfrequenz austauschbar ist, an einem ungewöhnlich steifen Messwagenrahmen ab. Zusätzlich wird zwischen dem Schwingerrahmen und dem steifen Messwagenrahmen ein einstellbarer Dämpfer zum Ermitteln der Dämpferkennlinie des mit dem Werkzeug in Wechselwirkung stehenden Verarbeitungsgutes positioniert. Auch wird am Schwingerrahmen ein Schwingungserreger befestigt, der eine Federkraft-, Stützen- oder Unwuchterregung mit den einstellbaren Parametern Erregeramplitude und Erregerfrequenz verursacht (siehe [3] Seidel, Bernd: Beitrag zur Entwicklung eines schwingenden Bodenlockerungswerkzeuges. TU Dresden, Dissertation A, 1980 ). Der Messwagen wird translatorisch bewegt. Über geeignete Schwingungsaufnehmer wird die Werkzeugbewegung erfasst und daraus im vereinfachten Fall eine mittlere Frequenz und Amplitude des Schwingwegs ermittelt. Auch sind das Signalspektrum und die Signalleistung bewertbar. Zum Realisieren sehr tiefer Frequenzen der entdämpften Eigenschwingungen sind am Schwingerrahmen zusätzliche Massen positionierbar. Alle im Zusammenhang mit dem Schwingerrahmen stehenden Bauteile gewährleisten eine einfrequente Schwingbewegung an den zu untersuchenden Werkzeugen. Diesen Untersuchungen geht eine messtechnische Ermittlung der Schwingrichtung der einzelnen, untersuchten Werkzeuge voraus.According to the first claim, the method is that a simple oscillator is realized, are attached to the tools with the relevant wedge parameters that match the rotating work organs. The oscillator is supported by a device spring, which can be exchanged to change the natural frequency is off on an unusually stiff measuring car frame. In addition, an adjustable damper is positioned between the oscillator frame and the rigid measuring carriage frame to determine the damper characteristic of the processing material interacting with the tool. Also, a vibration exciter is attached to the oscillator frame, which causes a spring force, support or imbalance excitation with the adjustable exciter amplitude and excitation frequency parameters (see [3] Seidel, Bernd: Contribution to the development of a vibratory soil loosening tool. TU Dresden, Dissertation A, 1980 ). The measuring carriage is moved translationally. By means of suitable vibration sensors, the tool motion is detected and, in the simplified case, an average frequency and amplitude of the vibration path are determined therefrom. Also, the signal spectrum and the signal power can be evaluated. To realize very low frequencies of the attenuated natural oscillations, additional masses can be positioned on the oscillator frame. All in connection with the Schwingerrahmen components guarantee a einfrequente swinging motion on the tools to be examined. These investigations are preceded by a metrological determination of the direction of oscillation of the individual tools studied.

Die Eigenfrequenz des Werkzeuges stimmt etwa mit der Frequenz des rotierenden und unerwünscht schwingenden Werkzeugs überein (Anspruch 2). Diese Eigenfrequenz kann auch der Eingrifffrequenz der einzelnen, am rotierenden Werkzeugträger befestigten Arbeitsorgane entsprechen, sich dieser Frequenz annähern oder diesen Wert überschreiten. Bei der Drehzahl n des Werkzeugträgers und n* daran befestigten muldenförmigen Werkzeugen errechnet sich die Eingriffsfrequenz zu f* = n mal n*The natural frequency of the tool coincides approximately with the frequency of the rotating and undesirable oscillating tool (claim 2). This natural frequency can also correspond to the intervention frequency of the individual working members fastened to the rotating tool carrier, approaching this frequency or exceeding this value. At the speed n of the tool carrier and n * attached trough-shaped tools, the engagement frequency is calculated to be f * = n times n *

Aus der ermittelten Kennlinie des Einzelwerkzeuges wird durch Simulation auf die gesamte Dämpferkennlinie der rotierenden Werkzeuges geschlossen. Im Prinzip besteht hiermit auch die Möglichkeit, aus der Abweichung zwischen der Eigenfrequenz ohne Eingriff in das Verarbeitungsgut und mit Eingriff im statisch und harmonisch linearisierten Sinn die Federkennlinie des Verarbeitungsgutes zu bewerten (Anspruch 3).From the determined characteristic curve of the single tool, the entire damper characteristic of the rotating tool is closed by simulation. In principle, there is also the possibility of evaluating the spring characteristic of the material to be processed from the deviation between the natural frequency without intervention in the material to be processed and with intervention in the static and harmonic linearized sense (claim 3).

Realisierbar ist hierbei ein ebener Schwingungszustand, bei dem die Schwingungsebene des untersuchten Einzelwerkzeugs senkrecht auf der Arbeitsgutoberfläche in Richtung des Vektors der Translationsgeschwindigkeit des Messwagens orientiert ist, oder ein räumlicher Schwingungszustand (Anspruch 4).In this case, a plane oscillation state can be realized, in which the oscillation plane of the individual tool under investigation is oriented perpendicularly to the working material surface in the direction of the vector of the translation speed of the measuring carriage, or a spatial oscillation state (claim 4).

Das Verarbeitungsgut wird ebenfalls entsprechend so präpariert, dass ein ähnlicher Span wie der Originalspan an der originalen Gewinnungsmaschine abgetragen wird (Anspruch 5). Es ist jedoch auch ein Abtragen des Verarbeitungsgutes im ebenen Feld oder an einer Schräge, die das Befüllen der Werkzeugmulde unterstützt, möglich.The processed material is also prepared accordingly so that a chip similar to the original chip is removed from the original mining machine (claim 5). However, it is also possible to remove the material to be processed in a flat field or on a slope which supports the filling of the mold cavity.

Im Prinzip kann der Schwinger auch an einer Originalantriebswelle der betreffenden Gewinnungsmaschine mit rotierenden Werkzeugen befestigt werden, die den sehr steif ausgebildeten Messwagen realisiert (Anspruch 6).In principle, the oscillator can also be attached to an original drive shaft of the relevant extraction machine with rotating tools, which realizes the very stiff trained measuring car (claim 6).

Es sind auch Ähnlichkeitsbetrachtungen realisierbar, aus denen die Konstruktionsparameter ableitbar sind. Die Versuche werden dann mit einem modellmäßig ähnlichen, jedoch masseärmeren Werkzeug im Vergleich zu den am rotierenden Werkzeugrahmen befestigten muldenförmigen Werkzeugen bei den gewünschten Parametern durchgeführt (Anspruch 7).Similarity considerations can also be realized, from which the design parameters can be derived. The experiments are then carried out with a model similar, but lower-mass tool compared to the trough-shaped tools mounted on the rotating tool frame at the desired parameters (claim 7).

Es werden die Keilparameter bestimmt, bei denen die Entdämpfung des Schwingsystems minimal ist (Anspruch 8). Es sind natürlich auch die den Verschleißzustand während des Einsatzes beschreibenden Parameter realisierbar. Dabei ist anfänglich ein Werkzeug mit Systemeigenschaften des spitzen Keiles realisierbar. Ein sehr intensiver Verschleißzustand der Werkzeugschneide wird mit großer Sicherheit durch Systemeigenschaften eines stumpfen Keiles beschrieben.The wedge parameters are determined in which the damping of the oscillating system is minimal (claim 8). Of course, the parameters describing the state of wear during use can also be realized. Initially, a tool with system properties of the pointed wedge can be realized. A very intensive state of wear of the tool cutting edge is described with great certainty by system properties of a blunt wedge.

Es werden die Bereiche der Schwingrichtung ermittelt, bei denen die Entdämpfung des Schwingsystemes minimal ist. Diese Richtung wird dann am Ort der Wechselwirkung zwischen den rotierenden Werkzeugen und dem Verarbeitungsgut realisiert (Anspruch 9). Bewertet wird die Schwingrichtung am Ort des Energieschwerpunktes des Spanes, bezogen auf die Werkzeugschneide.The areas of the oscillation direction are determined in which the damping of the oscillation system is minimal. This direction is then realized at the location of the interaction between the rotating tools and the processing material (claim 9). The oscillation direction is evaluated at the location of the energy center of gravity of the chip, relative to the tool cutting edge.

Die Vorrichtung ist durch den Einsatz einer separaten Werkzeugschneide gekennzeichnet. Diese Schneide stützt sich an ihren beiden Stirnseiten an dem Schneiden- oder Schwingerrahmen ab. Durch Gummizwischenlagen zwischen den beiden Werkzeugteilen, d. h. zwischen Werkzeugschneide und Schneidenrahmen einerseits und der U-förmigen Stirnseite des restlichen muldenförmigen Aufnahmewerkzeugs, wird der ungehinderte Weitertransport des Verbeitungsguts in dem restlichen, festpunktbildend wirkenden, muldenförmigen Werkzeug hinein realisiert (Anspruch 10).The device is characterized by the use of a separate cutting tool. This cutting edge is supported on its two end faces on the cutting or oscillating frame. By rubber pads between the two tool parts, d. H. between tool cutting edge and cutting frame on the one hand and the U-shaped end face of the rest of the trough-shaped receiving tool, the unimpeded further transport of the Verbeitungsguts in the remaining, festpunktbildend acting, trough-shaped tool is realized (claim 10).

Die Erfindung soll näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail.

Die –15 im Buch [1] verdeutlicht die Parameter des vertikalen Spanes bei Schaufelradbaggern. Am Eingriff des in Betracht kommenden Werkzeuges ist die Spandicke t Null. Durch den U-förmigen Schneidenbereich der an einem rotierenden Werkzeugträger befestigten muldenförmigen Werkzeuge wird ein Span mit der Breite b aus dem Abbauraum bzw. Verarbeitungsgut herausgeschnitten. Die Schwingungsebene x-y des erfindungsgemäß einzusetzenden und zu untersuchenden Werkzeuges wird durch die Umfangsebene der rotierenden Werkzeuge gebildet, dessen, mit der Führungsgeschwindigkeit v_f des zu definierenden Energieschwerpunktes I im Sinne des Buches [2] identische, Umfangsgeschwindigkeit v_u ist. Dieser Geschwindigkeit im Punkt I wird der Vektor x eines Koordinatensystems x-y-z zur Bewertung der Schwingrichtung der Werkzeugschneide zugeordnet. Die Schwingrichtung ist durch den Winkel zwischen maximaler Schwinggeschwindigkeit der auf eine translatorische Bewegung reduzierten Schwingung und x-Achse festgelegt. Im Fall eines ebenen Schwingzustandes mit der Schwingebene x-y wird die Schwingrichtung im Punkt I durch den Winkel φ [2] gekennzeichnet. Als Bezugspunkt für die Kennzeichnung der Schwingrichtung des rotierenden Werkzeugträgers, bewertet an der Schneide eines speziellen Werkzeugs kann der Werkzeugeingriff-, -ausgriff- oder ein beliebig anderer Punkt im Bereich der Wechselwirkung festgelegt werden. Der Winkel φ kann bei den in Frage kommenden Eigenschwingformen im Bereich von 0 bis 180° liegen. Die Schneide des zu untersuchenden Werkzeuges soll durch den Schnittwinkel δ, den Spanwinkel γ und den Freiwinkel ω gebildet werden. Bei dem Schnittwinkel δ < 90° liegt ein Werkzeug mit Systemeigenschaften eines spitzen Keiles und bei δ > 90° ein solches Arbeitsorgan mit Systemeigenschaften eines stumpfen Keiles vor. Die Festlegung des Energieschwerpunktes bildet eine Grundlage für die Festlegung der Parameter. Durch die Realisierung des Versatzes der Spanbreite und die zu realisierende Spanbreite handelt es sich bei dem zu untersuchenden Werkzeug um einen räumlichen Keil, der zu räumlichen Schwingungen anfachbar ist. Vereinfachend wird jedoch ein Werkzeug mit der Schwingebene x-y unterstellt.The -15 in the book [1] illustrates the parameters of the vertical span in bucket wheel excavators. At the intervention of the tool in question, the chip thickness t is zero. Through the U Shaped cutting area of the trough-shaped tools mounted on a rotating tool carrier a chip is cut out with the width b from the working space or processing material. The plane of oscillation xy of the tool to be used according to the invention and to be examined is formed by the circumferential plane of the rotating tools whose circumferential velocity v _u is identical to the guide point v _{f of} the energy center I to be defined in the sense of Book [2]. This velocity at point I is assigned the vector x of a coordinate system xyz for evaluating the direction of oscillation of the cutting edge. The oscillation direction is determined by the angle between the maximum oscillation speed of the oscillation reduced to a translatory movement and the x-axis. In the case of a plane oscillation state with the rocking plane xy, the oscillation direction in point I is characterized by the angle φ [2]. As a reference point for the marking of the oscillating direction of the rotating tool carrier, evaluated on the cutting edge of a special tool, the tool engagement, ejection or any other point in the region of the interaction can be defined. The angle φ may be in the range of 0 to 180 ° in the case of the natural vibration modes in question. The cutting edge of the tool to be examined is to be formed by the cutting angle δ, the rake angle γ and the clearance angle ω. At the cutting angle δ <90 °, there is a tool with system properties of a pointed wedge and at δ> 90 ° such a working member with system properties of a blunt wedge. The definition of the energy focus forms a basis for the definition of the parameters. Due to the realization of the offset of the chip width and the chip width to be realized, the tool to be examined is a spatial wedge which can be hammered into spatial oscillations. For simplicity, however, a tool is assumed with the rocking plane xy.

Das Bild 15 in [2] verdeutlicht den sehr steif ausgebildeten Messwagen, an dem das Gelenk zur Aufnahme des Schwingerrahmens mit der Schwingebene x-y befestigt ist. Über einen Schwingungsaufnehmer wird die Eigenbewegung des Schwingerrahmens erfasst. An diesem sich über die Gerätefeder abstützenden Schwingerahmen stützt sich über eine Keilverbindung und einem Adapter, wie in [2], Bild 8, für ein durch einen Kurbelantrieb aktiv schwingendes Werkzeug gezeigt, das muldenförmige Werkzeug mit den betreffenden Winkeln, die in [2] im Bild 2b verdeutlicht sind, ab. Die Translationsgeschwindigkeit v_t, die der Führungsgeschwindigkeit v_f entspricht, soll über ein Raupenfahrzeug realisiert werden. Durch Lösen der Keilverbindung und Verschieben an dem horizontalen Teil des Schwingerrahmens soll die Schwingrichtung wahlweise verändert werden können. Bei Umkehr der Fahrtrichtung und Drehung des Werkzeuges um 180° ist ein betreffender Schwingwinkel φ > 90° einstellbar. In entsprechender Weise kann an dem Schwingerrahmen ein Schwingantrieb, so wie in [3] Seidel, Bernd: Beitrag zur Entwicklung eines schwingenden Bodenlockerungswerkzeuges. TU Dresden, Dissertation, 1980 , Bild 2 schematisch verdeutlicht, positioniert werden. Der in [1], –15, ausgezogen gezeichnete Span kann, wie in [2], Bild 28c schematisch verdeutlicht, als Modellgut auf eine ebene Arbeitsgutoberfläche projiziert abgelegt und verdichtet bzw. freigelegt sowie anschließend mit dem Werkzeug abgetragen werden. Die Versuche können jedoch näherungsweise auch bei konstanter Spantiefe realisiert werden. Auch sind entsprechende Versuche an einer Schräge unter einem bestimmten Böschungswinkel realisierbar, weil hierbei eine bessere selbständige Befüllung des muldenförmigen Werkzeuges erfolgt.Figure 15 in [2] illustrates the very stiff measuring carriage, to which the joint for mounting the oscillator frame with the oscillating plane xy is attached. About a vibration sensor, the proper motion of the transducer frame is detected. At this on the device spring supporting the oscillating frame is supported via a spline connection and an adapter, as shown in [2], Figure 8, for a tool actively oscillating by a crank drive, the trough-shaped tool with the relevant angles, in [2] in Figure 2b are clarified, from. The translation speed v _t , which corresponds to the guide speed v _f , is to be realized via a tracked vehicle. By loosening the spline connection and moving on the horizontal part of the oscillator frame, the direction of oscillation should be able to be changed optionally. When reversing the direction of travel and rotation of the tool by 180 °, a respective swing angle φ> 90 ° is adjustable. In a corresponding manner, a vibratory drive can be attached to the oscillator frame as in [3]. Seidel, Bernd: Contribution to the development of a vibratory soil loosening tool. TU Dresden, Dissertation, 1980 , Figure 2 illustrates schematically, are positioned. The one in [1], -15, solid drawn chip can, as in [2], Figure 28c schematically illustrated stored as a model good on a flat Arbeitsgutoberfläche and compacted or exposed and then removed with the tool. However, the experiments can be realized approximately even with constant depth of cut. Also, corresponding tests on a slope under a certain slope angle can be realized, because in this case a better independent filling of the trough-shaped tool.

Ein konkreter Einsatzfall wird durch den Schaufelradbagger mit rotierendem, originalen Werkzeugrahmen und mehreren daran befestigten Werkzeugen entsprechend [1], –17, und [2], Bild 2b, repräsentiert. Ein Werkzeug wird in einem Schwingerrahmen und die Aufnahmemulde getrennt. Der Schwingerrahmen nimmt die Schneide zum Abtrennen des Spanes mit den Parametern b und t auf. Der Schwingwinkel an dem Werkzeugpunkt I ist φ. Zwischen dem Schwingerrahmen und der Aufnahmemulde werden Gummizwischenlagen montiert, die den ungehinderten Weitertransport der Kohle ermöglichen.A concrete application is made by the bucket wheel excavator with rotating, original tool frame and several attached tools according to [1], -17, and [2], Figure 2b. A tool is separated in a Schwingerrahmen and the receiving trough. The oscillator frame picks up the cutting edge to separate the chip with the parameters b and t. The oscillation angle at the tool point I is φ. Between the swing frame and the receiving trough rubber pads are mounted, which allow the unimpeded further transport of coal.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DD 133997 [0003]
DD 4223161 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Stell, RD; Niemann-Delias, C, Drebenstadt, C .; Müllensiefen, K .: The brown coal mining, importance, planning, operation, technology, environment. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg [0002]
VDI Report 2155, pp. 25-37 [0003]
VDI Report 2191, pp. 1-12 [0003]
Seidel, B .: The phenomenon of self-excited vibrations in technology. Kovac-Verlag, Hamburg, 1996 [0003]
Seidel, Bernd: Contribution to the development of a vibratory soil loosening tool. TU Dresden, Dissertation A, 1980 [0007]
Seidel, Bernd: Contribution to the development of a vibratory soil loosening tool. TU Dresden, Dissertation, 1980 [0019]

Claims

Method for determining optimum operational parameters of bucket wheel excavators and cutting rollers, characterized in that a) a simple oscillator is realized, on which tools with the candidate in question b) the oscillator via a low-friction joint and a device spring, which is interchangeable to change the natural frequency, supported on an unusually rigid measuring carriage frame, c) in addition between the oscillator frame and the rigid measuring carriage frame an adjustable damper for determining the damper characteristic of the interacting with the tool processing material is positioned, d) a, a spring, unbalance or support excitation causing oscillatory drive on Is fastened to the oscillator frame, e) the tool is supported on the oscillator by means of a splined connection for setting the direction of the oscillations on the tool cutting edge, f) the measuring carriage is moved in translation and g) the tool movement is detected by means of suitable oscillation sensors approx.

A method according to claim 1, characterized in that the natural frequency of the tool corresponds approximately to the frequency of the rotating and undesirable oscillating tool.

The method of claim 1 and 2, characterized in that from the determined damper characteristic of the individual tool by simulation on the entire damper characteristic of the rotating tool closed and from the deviation between the natural frequency without interference with the processed material and with intervention in the static and harmonic linearized sense the spring characteristic of the Be evaluated

Method according to claims 1 to 3 characterized in that in this case a plane vibration state in which the vibration plane of the examined individual tool is oriented perpendicular to the Arbeitsgutoberfläche in the direction of the vector of the translation speed of the measuring carriage, or a spatial vibration state can be realized.

A method according to claims 1 to 4, characterized in that in the experimental procedure, the processed material is prepared so that a similar chip as the original chip is removed on the original mining machine.

A method according to claims 1 to 5, characterized in that the vibrator is attached to an original drive shaft of the relevant extraction machine with rotating tools.

Method according to claims 1 to 6, characterized in that the experiments are carried out with a reduced by similarity considerations tool.

Method according to claims 1 to 7, characterized in that the wedge parameters are determined, in which the damping of the vibration system is minimal.

Method according to claims 1 to 8, characterized in that the regions of the oscillation direction of the energy center of gravity of the chip relative to the tool surface are determined, in which the damping of the oscillation system is minimal.

Device according to claims 1 to 9, characterized in that the separate tool cutting edge is designed as a vibrator, which is supported on the rest, forming a solid point, trough-shaped tool.