DE10235144C1 - Mechanical drive for open-caste mining device has central drive unit and distribution drive for driving external drives at either side of grab drum - Google Patents
Mechanical drive for open-caste mining device has central drive unit and distribution drive for driving external drives at either side of grab drumInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen mechanischen Antrieb für die Grabtrommel eines kontinuierlichen Tagebaugewinnungsgerätes, die in Gewinnungsrichtung vor dem Gerät angeordnet ist, bei dem die Antriebsleistung gleichmäßig von beiden Seiten eingeleitet wird.The invention relates to a mechanical drive for the digging drum Continuous opencast mining device, which is in the mining direction in front of the device is arranged, in which the drive power is introduced evenly from both sides becomes.
Für den Grabtrommelantrieb eines Continous Surface Miners wird im Verhältnis zum Gesamtenergiebedarf des Gerätes viel Energie benötigt. Der Anteil beträgt ca. 80%. Deshalb soll die Leistungsübertragung von der zentralen Antriebseinheit zur Grabtrommel so verlustarm wie möglich erfolgen. Die Grabtrommel kann einseitig oder beidseitig angetrieben werden. Ein einseitiger mechanischer Antrieb ist aus der Offenlegungsschrift DE 199 32 396 A1 für eine Straßenbaumaschine mit einer Frästrommel bekannt. Von einem Verbrennungsmotor wird die Antriebsenergie über einen Riementrieb auf die Frästrommel übertragen. Durch diese einseitige Kraftübertragung müssen der gesamte Antrieb mit der Lagerung und die Frästrommel stabil ausgeführt werden.For the digging drum drive of a continuous surface miner, in relation to the Total energy requirement of the device requires a lot of energy. The proportion is approximately 80%. Therefore, the power transmission from the central drive unit to the digging drum as low loss as possible. The digging drum can be one-sided or two-sided are driven. A one-sided mechanical drive is from the published application DE 199 32 396 A1 for a road construction machine with a milling drum is known. Of In an internal combustion engine, the drive energy is transferred to the belt drive Transfer milling drum. Due to this one-sided power transmission, the entire Drive with the bearing and the milling drum are stable.
Bei einem beiderseitigen Antrieb einer solchen Trommel werden günstigere kinematische Verhältnisse erreicht. Dabei haben sich wegen der günstigen Lastverteilung insbesondere hydraulische Antriebe durchgesetzt. Bei dieser Art von Antrieben werden die auf beide Grabtrommelseiten einwirkenden Kräfte in einfacher Weise gleichmäßig verteilt. Bei unterschiedlichen Grabwiderständen auf beiden Seiten der Grabtrommel erfolgt ein selbsttätiger Druckausgleich.When such a drum is driven on both sides, cheaper kinematic ones become Conditions reached. They have in particular because of the favorable load distribution hydraulic drives enforced. With this type of drives, they are used on both Forces acting on the drum side evenly distributed in a simple manner. at different digging resistances occur on both sides of the digging drum automatic pressure equalization.
Gleichartige Antriebslösungen sind auch aus den Druckschriften US 4,536,037 A und US 4,690,461 A bekannt.Similar drive solutions are also from the publications US 4,536,037 A and US 4,690,461 A known.
Zweiseitige Grabtrommelantriebe werden in Folge des notwendigen Lastausgleiches vorzugsweise hydraulisch ausgeführt. So ist aus der Druckschrift DE 199 41 800 A1 eine Lösung für einen Antrieb und eine Verlagerung der Grabtrommel eines Continous Surface Miners bekannt, bei der sowohl als Antrieb als auch zur Lagerung Hydraulikmotore vorgesehen sind, die mit einem Getriebe eine gemeinsame Baueinheit bilden. Feststehende und drehbare Antriebsgruppe sind jeweils mit einem Flansch versehen, wobei der Flansch mit der feststehenden Antriebsgruppe durch einen Träger mit dem Gerätechassis und der Flansch mit der drehbaren Antriebsgruppe mit dem Trommelmantel verbunden ist. Dabei ist die Lagerung der Hydraulikantriebe zwischen dem Motor- und dem Getriebegehäuse zugleich die Lagerung der Grabtrommel. Die beiderseits an der Grabtrommel angeordneten Hydraulikmotore werden von einem gemeinsamen Druckerzeuger gespeist.Two-sided digging drum drives are due to the necessary load balancing preferably carried out hydraulically. So is from the document DE 199 41 800 A1 Solution for a drive and a relocation of the digging drum of a continuous Surface miners known for both as a drive and for storage Hydraulic motors are provided which are a common structural unit with a gearbox form. Fixed and rotatable drive groups are each with a flange provided, the flange with the fixed drive group by a carrier with the device chassis and the flange with the rotatable drive group with the Drum jacket is connected. The storage of the hydraulic drives is between the bearing of the digging drum to the motor and the gear housing. The hydraulic motors arranged on both sides of the digging drum are driven by a fed common pressure generator.
Weiterhin ist aus der Patentschrift DE 100 59 841 C1 ein Antrieb für die Grabtrommel eines Continous Surface Miners bekannt, der aus beiderseits im Inneren der Grabtrommel koaxial angeordneten Einzelantrieben besteht. Von je einem feststehenden, auf hydraulischer Grundlage arbeitenden Radialkolbenmotor wird die Drehbewegung von einem Ritzel auf die mit dem Grabtrommelmantel in Verbindung stehenden Planetenräder übertragen. Durch dieses Planetenradgetriebe wird eine gleichmäßige Kraftübertragung erreicht. Die Lagerung des Trommelmantels ist zwischen der rohrförmig ausgebildeten Motoraufnahme und dem äußeren Getriebegehäuse untergebracht. Da dieses Getriebegehäuse den Trommelmantel an seinen beiden Enden noch verstärkt, wird eine biegesteife stabile Lagerung erreicht. Beide Radialkolbenmotoren sind an einer gemeinsamen Hydraulikpumpe angeschlossen.Furthermore, from the patent specification DE 100 59 841 C1 is a drive for the digging drum of a continuous surface miner known from both sides inside the Digging drum consists of coaxially arranged individual drives. From one each fixed radial piston motor working on a hydraulic basis Rotational movement from a pinion to the in connection with the digging drum casing stationary planet gears. Through this planetary gear uniform power transmission achieved. The storage of the drum jacket is between the tubular engine mount and the outer Gearbox housed. Because this gear housing on the drum shell reinforced at both ends, a rigid, stable bearing is achieved. Both radial piston motors are on a common hydraulic pump connected.
Der Wirkungsgrad dieser vorstehend beschriebenen bekannten hydraulischen Grabtrommelantriebe beträgt ca. 75%. Mit mechanischen Grabtrommelantrieben hingegen werden höhere Wirkungsgrade von ca. 90% erreicht.The efficiency of this known hydraulic described above Digging drum drives is approx. 75%. With mechanical digging drum drives however, higher efficiencies of around 90% are achieved.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen mechanischen beiderseitigen Grabtrommelantrieb eine Lösung für eine verlustarme Leistungsübertragung vom Zentralantrieb zu schaffen und für beide Seiten einen perfekten und einfachen Lastausgleich zu gestatten.The invention is based, for a mechanical mutual Digging drum drive a solution for low-loss power transmission from To create central drive and a perfect and simple for both sides Allow load balancing.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die auf zwei Gelenkwellen geführte Antriebsbewegung der zentralen Antriebseinheit auf beiden Seiten symmetrisch von der Höhe des Chassis des Gerätes hinunter bis zur der Grabtrommel-Drehachse durch ein Außengetriebe und ein Innengetriebe übertragen wird. Die Außengetriebe sind mit mehreren Stirnradstufen zur Untersetzung der Drehzahl und Überbrückung der Höhendifferenz bis zur Grabtrommel ausgerüstet. Die Abtriebswelle eines jeden der beiden Außengetriebe wird von der Seite in den oberen Bereich der Grabtrommel bis zu einer Zahnkupplung geführt. Jede der Zahnkupplungen steht mit einem Innengetriebe in funktioneller Verbindung steht, das ein Gehäuse aufweist und mit zwei parallelen Stirnradstufen ausgerüstet ist. Das obere Zahnradpaar ist in der verlängerten Achse der Abtriebswelle des Außengetriebes und das mit diesem in funktioneller Verbindung stehenden Zahnradpaar auf der Flanschwelle der Grabtrommel angeordnet. Die Zahnräder der beiden parallelen Stirnradstufen sind mit gegenläufigen Schrägverzahnungen versehen. Das obere Zahnradpaar ist auf einer schwimmenden Ritzelwelle angeordnet. Die Gehäuse des Außen- und des Innengetriebes sind durch ein rohrförmiges Verbindungsstück miteinander verbunden. Dieses rohrförmiges Verbindungsstück nimmt im Inneren die Abtriebswelle mit der Zahnkupplung auf. Das Gehäuse des Außengetriebes ist oberhalb durch Koppelwangen pendelnd an der Seite des Gerätechassis aufgehangen. Vorn am Chassis befindet sich in der Gerätemitte ein senkrechter Lagerbolzen. Er nimmt einem Pendelträger auf, dessen Länge größer als die Breite des Gerätes ist. Außen ist der Pendelträger durch je eine Koppelstange mit den beiden Außengetrieben verbunden. Mit diesem mechanischen Grabtrommelantrieb wird vom Hauptantrieb zur Grabtrommel eine verlustarme Leistungsübertragung erreicht. Weitere Vorteile bestehen in der hohen Leistungsdichte durch die vier parallel liegenden Endstufen und dem perfekten und einfachen Lastausgleich. Durch die Anordnung der Innengetriebe in der Grabtrommel und die Anordnung des rohrförmigen Verbindungsstücks, das alle zwischen dem äußeren und den inneren Getriebe angeordneten Maschinenelemente in ihrem Inneren aufnimmt, stehen unterhalb der Drehachse der Grabtrommel keine Antriebs- oder Tragelemente über, so dass die Grabtrommel bei der Gewinnungsarbeit bis zu ihrem halben Durchmesser in den Boden eintauchen kann.This problem is solved in that the guided on two cardan shafts Drive movement of the central drive unit symmetrically on both sides of the Height of the chassis of the device down to the axis of rotation of the digging drum External gear and an internal gear is transmitted. The external gears are with several spur gear stages for reducing the speed and bridging the Height difference equipped up to the digging drum. The output shaft of each of the The two external gears are up from the side in the upper area of the digging drum led to a tooth coupling. Each of the tooth clutches stands with one Internal gear is in functional connection, which has a housing and with two parallel spur gear stages. The upper gear pair is in the extended axis of the output shaft of the external gear and with this in Functionally connected gear pair on the flange shaft of the Digging drum arranged. The gears of the two parallel spur gear stages are included provide opposite helical gears. The upper gear pair is on one floating pinion shaft arranged. The housing of the exterior and the Internal gears are connected to each other by a tubular connecting piece. This tubular connector takes the output shaft with the inside Tooth clutch on. The housing of the external gear is through Coupling cheeks suspended on the side of the device chassis. In front on The chassis has a vertical bearing pin in the middle of the device. He takes one Pendulum carrier on, whose length is greater than the width of the device. Outside is the Pendulum carrier connected to the two external gears by a coupling rod. This mechanical digging drum drive turns the main drive into a digging drum low-loss power transmission achieved. Other advantages are the high Power density through the four parallel power amplifiers and the perfect and easy load balancing. Due to the arrangement of the internal gear in the digging drum and the arrangement of the tubular connector, all between the outer and the inner gear arranged machine elements in their interior records, there are no drive or below the axis of rotation of the digging drum Support elements over, so that the digging drum during the extraction work up to her half diameter in the ground.
Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes sind anhand der nachfolgenden Beschreibung und den dazugehörigen Zeichnungen erläutert, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigenFurther advantages of the subject of the invention are based on the following Description and the accompanying drawings, in which a preferred Embodiment is shown. Show it
Fig. 1 die Draufsicht eines mechanischen Antriebes mit einer Lastverteilung für die Grabtrommel eines Tagebaugewinnungsgerätes in einer schematischen Darstellung und Fig. 1 is a plan view of a mechanical drive with a load distribution for the digging drum of an opencast mining device and
Fig. 2 eine Vorderansicht einer Hälfte des mechanischen Antriebes nach Fig. 1 in einer schematischen, teilweise geschnittenen Darstellung. Fig. 2 is a front view of one half of the mechanical drive according to Fig. 1 in a schematic, partially sectioned representation.
Das Tagebaugewinnungsgerät ist ein beispielsweise nach der Offenlegungsschrift DE 199 41 799 A1 bekannter Surface Miner. Er ist mit einer Grabtrommel 1 ausgerüstet, die sich vor einem gesteuerten Zweiraupenfahrwerk befindet. Der Dieselmotor 2 ist nach Fig. 1 als zentrale Antriebseinheit in Längsrichtung in dem oberhalb des Fahrwerkes auf dem Chassis 3 befindlichen Maschinenraum angeordnet. Er treibt über eine Gelenkwelle 4 und eine nachfolgend angeordnete Schaltkupplung 5 ein Kegelradgetriebe 6 an, das einen rechten und linken Abgang aufweist. Jeder der beiden Abgänge ist über eine Gelenkwelle 7 mit einem Außengetriebe 8 funktionell verbunden. Beide Außengetriebe 8 sind mit ihrem Gehäuse mittels Koppelwangen 9 am Chassis 3 des Gerätes pendelnd aufgehangen. Jedes der beiden Außengetriebe 8 ist nach Fig. 2, in der nur eine Seite des symmetrischen Antriebes dargestellt ist, mit mehreren Stirnradstufen zur Untersetzung der Drehzahl und Überbrückung der Höhendifferenz ausgerüstet. Die Abtriebswellen der beiden Außengetriebe 8 führen von außen seitlich in die obere Hälfte der Grabtrommel 1 hinein. Sie sind über eine Zahnkupplung 10 mit dem Innengetriebe 11 verbunden, das auf der Flanschwelle 12 der Grabtrommel 1 gelagert ist. Zwischen den Gehäusen des Außengetriebes 8 und des Innengetriebes 11 ist jeweils ein rohrförmiges Verbindungsstück 13 zur Halterung vorgesehen. Durch die beiden Innengetriebe 11 wird die hohe Antriebsleistung von beiden Seiten der Grabtrommel 1 über insgesamt 4 parallele Stirnradstufen, bestehend aus den Ritzeln 14a, 14b und den Stirnrädern 15a, 15b, übertragen. Der Lastausgleich zwischen den beiden Stufen der Innengetriebe 9 erfolgt durch zwei gegenläufige Schrägverzahnungen der Ritzel 14a, 14b und der Stirnräder 15a, 15b sowie eine gemeinsame schwimmende Ritzelwelle 16. Die Grabtrommel 1 ist mit ihren beiden Flanschwellen 13 in den Lagern 19 drehbar angeordnet. Die Halterung, die die Lager 19 beiderseits mit dem Chassis 4 verbinden, sind in der Zeichnung nicht dargestellt.The opencast mining device is a surface miner known, for example, from the published patent application DE 199 41 799 A1. It is equipped with a digging drum 1 , which is located in front of a controlled two-crawler undercarriage. The diesel engine 2 is arranged according to FIG. 1 as a central drive unit in the longitudinal direction in the machine room located above the chassis on the chassis 3 . It drives a bevel gear 6 , which has a right and left outlet, via a cardan shaft 4 and a switching clutch 5 arranged downstream. Each of the two outlets is functionally connected to an external gear 8 via a cardan shaft 7 . Both external gears 8 are suspended with their housing by means of coupling cheeks 9 on the chassis 3 of the device. Each of the two outer gear 8 is shown in FIG. 2, in which only one side of the symmetric drive is shown, equipped with multiple spur gear stages for reduction of the speed and bridging the difference in height. The output shafts of the two external gears 8 lead laterally from the outside into the upper half of the digging drum 1 . They are connected via a tooth coupling 10 to the internal gear 11 , which is mounted on the flange shaft 12 of the digging drum 1 . Between the housings of the external gear 8 and the internal gear 11 , a tubular connecting piece 13 is provided for holding. The two internal gears 11 transmit the high drive power from both sides of the digging drum 1 via a total of 4 parallel spur gear stages, consisting of the pinions 14 a, 14 b and the spur gears 15 a, 15 b. The load balancing between the two stages of the internal gear 9 takes place by means of two counter-rotating helical gears of the pinions 14 a, 14 b and the spur gears 15 a, 15 b as well as a common floating pinion shaft 16 . The digging drum 1 is rotatably arranged with its two flange shafts 13 in the bearings 19 . The bracket that connects the bearings 19 on both sides to the chassis 4 are not shown in the drawing.
Der Lastausgleich zwischen der rechten und linken Antriebsseite erfolgt nach Fig. 1 über einen am Chassis 3 des Surface Miners angeordneten Pendelträger 17 und zwei Koppelstangen 18, die mit dem Gehäuse des Außengetriebes 8 verbunden sind. Hierbei stellt sich der Pendelträger automatisch so ein, dass beide Koppelstangen 18 gleichgroße Kräfte übertragen. Da beide Getriebeeinheiten drehbar auf der Flanschwelle der Grabtrommel 1 verlagert und die Gehäuse als Drehmomentenhebel agieren, sind automatisch beide Drehmomente gleich groß.The load balancing between the right and left drive side takes place according to FIG. 1 via a pendulum support 17 arranged on the chassis 3 of the surface miner and two coupling rods 18 which are connected to the housing of the external gear 8 . The pendulum support automatically adjusts itself so that both coupling rods transmit 18 equally large forces. Since both gear units are rotatably displaced on the flange shaft of the digging drum 1 and the housings act as torque levers, both torques are automatically the same.
Claims (1)
- - von der zentralen Antriebseinheit (2) führt eine Gelenkwelle (3) in Richtung der Grabtrommel (1) bis zu einem als Kegelradgetriebe (6) ausgebildeten Verteilergetriebe mit zwei Abtriebswellen, deren Längsachsen parallel zur Fräswalzenachse verlaufen,
- - von den beiden Abtriebswellen führt jeweils eine Gelenkwelle (7) bis zu einem in Fahrtrichtung auf der rechten und linken Geräteseite angeordneten Außengetriebe (8),
- - das Außengetriebe (8) ist mit seinem Gehäuse mittels Koppelwangen (9) am Chassis (3) des Gerätes pendelnd aufgehangen,
- - das Außengetriebe (8) ist mit mehreren Stirnradstufen zur Untersetzung der Drehzahl und Überbrückung der Höhendifferenz bis zur Grabtrommel (1) ausgerüstet,
- - von jedem der beiden Außengetriebe (8) führt jeweils eine Abtriebswelle von der Seite in den oberen Bereich der Grabtrommel (1) bis zu einer Zahnkupplung (10),
- - jede der Zahnkupplungen (10) steht mit einem Innengetriebe (11) in funktioneller Verbindung, das ein Gehäuse aufweist und mit zwei parallelen Stirnradstufen ausgerüstet ist, wobei sich das obere Zahnradpaar in der verlängerten Achse der Abtriebswelle des Außengetriebes (8) und das mit diesem in funktioneller Verbindung stehenden Zahnradpaar auf der Flanschwelle (12) der Grabtrommel (1) befindet,
- - jede der zwei parallelen Stirnradstufen weisen zwei gegenläufige Schrägverzahnungen auf, und das obere, aus den Ritzeln 14a, 14b bestehende Zahnradpaar ist auf einer schwimmenden Ritzelwelle (16) angeordnet,
- - zwischen dem Gehäuse des Außengetriebes (8) und dem Gehäuse des Innengetriebes (11) ist ein die Abtriebswelle mit der Zahnkupplung (10) umschließendendes rohrförmiges Verbindungsstück (13) angeordnet,
- - ein Pendelträger (17), dessen Länge größer als die Breite des Gerätes ist und der durch einen eine senkrechte Schwenkachse bildenden Bolzen mittig am Chassis (3) des Tagebaugewinnungsgerätes pendelnd angeordnet und beiderseits durch je eine Koppelstange (18) gelenkig mit dem Gehäuse des Außengetriebes (8) verbunden ist, ist vorgesehen.
- - From the central drive unit ( 2 ), a cardan shaft ( 3 ) leads in the direction of the digging drum ( 1 ) to a transfer case designed as a bevel gear ( 6 ) with two output shafts, the longitudinal axes of which run parallel to the milling drum axis,
- - A drive shaft ( 7 ) leads from each of the two output shafts to an external gear ( 8 ) arranged on the right and left side of the device in the direction of travel,
- - The outer gear ( 8 ) is suspended with its housing by means of coupling cheeks ( 9 ) on the chassis ( 3 ) of the device,
- - The external gear ( 8 ) is equipped with several spur gear stages for reducing the speed and bridging the height difference up to the digging drum ( 1 ),
- - From each of the two external gears ( 8 ), an output shaft leads from the side into the upper area of the digging drum ( 1 ) to a tooth coupling ( 10 ),
- - Each of the toothed clutches ( 10 ) is functionally connected to an internal gear ( 11 ) which has a housing and is equipped with two parallel spur gear stages, the upper gear pair in the extended axis of the output shaft of the external gear ( 8 ) and with it is a functionally connected gear pair on the flange shaft ( 12 ) of the digging drum ( 1 ),
- - Each of the two parallel spur gear stages have two opposing helical gears, and the upper gear pair consisting of the pinions 14 a, 14 b is arranged on a floating pinion shaft ( 16 ),
- - Between the housing of the external gear ( 8 ) and the housing of the internal gear ( 11 ) there is a tubular connecting piece ( 13 ) surrounding the output shaft with the tooth coupling ( 10 ),
- - A pendulum support ( 17 ), the length of which is greater than the width of the device and which is arranged in a pendulum manner by means of a bolt which forms a vertical pivot axis in the center of the chassis ( 3 ) of the mining equipment and is articulated on both sides by a coupling rod ( 18 ) to the housing of the external gear ( 8 ) is connected is provided.
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