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Zahnkranzantrieb für Schaufelräder, Eimerkettenturasse, Schwenk- und
Windwerke von hydraulisch betätigten Baggern und ähnlichen Geräten Die Erfindung
betrifft einen Zahnkranzantrieb für Schaufelräder, Eimerkettenturasse, Schwenk-
und Windwerke von hydraulisch betätigten Baggern und ähnlichen Geräten, bei dem
mehrere Antriebsritzel über den Umfang des Zahnkranzes verteilt angeordnet sind.
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Bei einem Zahnkranzantrieb dieser Art ist es bekannt, die über den
Umfang des. Zahnkranzes verteilt angeordneten Antriebsritzel mittels einer in sich
geschlossenen Antriebskette anzutreiben, die mit von den Antriebsritzeln gesondert
angeordneten Ritzeln zusammenwirkt. Derartige Ketten sind jedoch für große Leistungen
ungeeignet. Auch ist durch die Antriebskette nicht sichergestellt, daß die Zähne
der einzelnen Antriebsritzel die Antriebskraft einwandfrei übertragen. Ferner muß
die Antriebskette von einem besonderen Ritzel angetrieben werden, wozu ein Übersetzungsgetriebe
erforderlich ist. übersetzungsgetriebe benötigen aber ein der Größe des zu übertragenden
Drehmomentes entsprechend großes Zahnradvorgelege mit Antriebsmotor. Um hierbei
die Flankenpressung zwischen den Zähnen der Antriebsritzel und den Zähnen des Zahnkranzes
in wirtschaftlichen Grenzen zu halten und die Drehzahl des Antriebsmotors auf die
verhältnismäßig langsame Drehzahl des angetriebenen Geräteteiles herabzumindern,
muß das Zahnradvorgelege mit entsprechend breiten und daher schweren Zahnrädern
ausgestattet werden. Dies wiederum bedingt eine beachtliche Gewichtszunahme des
mit dem Zahnkranzantrieb ausgerüsteten Gerätes. So ist beispielsweise bei einem
Schaufelradantrieb ein entsprechend größeres Gegengewicht für den Schaufelradausleger
erforderlich, durch das nicht nur das Gewicht des Baggeroberbaues, sondern auch
das Gesamtgewicht des Gerätes zwangläufig vergrößert wird.
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Die Erfindung bezweckt, die Nachteile des bekannten Zahnkranzantriebes
zu vermeiden, und besteht darin, daß jedes Antriebsritzel von einem hydraulischen
Schubkolbenmotor angetrieben wird, der an einen Kurbelzapfen des Ritzels angreift,
und daß alle Schubkolbenmotoren an eine gemeinsame Druckmittelleitung angeschlossen
sind.
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Hierdurch wird erreicht, daß ein das Gesamtgewicht des Gerätes ungünstig
beeinflussendes übersetzungsgetriebe mit einem schweren Zahnradvorgelege nicht erforderlich
ist und außerdem eine gleichmäßige Verteilung der Antriebskraft auf beliebig viele
Antriebsritzel gewährleistet ist, wobei die Flankenpressung der Zahnräder unabhängig
von Bearbeitungsgenauigkeiten weitgehend ausgeglichen ist.
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Es ist zwar bei einem Zahnkranzantrieb für das Schwenkwerk eines Baggers
bereits bekannt, als Antrieb für den Ritzeltrieb Schubkolbenmotoren zu verwenden.
Dieser bekannte Zahnkranzantrieb besitzt je-
doch nur ein einziges Antriebsritzel
und zwei Schubkolbenmotoren, die gemeinsam an einem Kurbelzapfen des Antriebsritzels
angreifen. Es handelt sich demnach um einen Zahnkranzantrieb anderer Art, bei dem
das der Erfindung zugrunde liegende Problem nicht auftritt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsforin der Erfindung besteht darin, daß
in den Druckmittelleitungen hy-
dropneumatische Akkumulatoren angeordnet sind.
Mit diesen Akkumulatoren werden auf den Zahnkranzantrieb einwirkende, plötzlich
auftretende Stöße und Schläge aufgefangen, so daß die Zahnflankenpressung keine
verschleißerhöhenden Werte annimmt. Um in besonderen Fällen, beispielsweise bei
einem Schaufelradantrieb, plötzliche überbelastungen des Zahnkranzantriebes durch
Hängenbleiben des Schaufelrades in steinigem Boden zu verhindern, können in den
hydraulischen Schubkolbenmotoren bzw. Druckmittelleitungen überdruckventile od.
dgl. angeordnet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jeder Schubkolbenmotor
mittels mehrerer, wahlweise an-und abschaltbarer Druckmittelleitungen mit gegebenenfalls
unterschiedlichen Durchtrittsquerschnitten an die gemeinsame Druckmittelleitung
angeschlossen. Hierdurch ist es möglich, die Temperatur des von der Druckpumpe durch
die Druckmittelleitungen in die Hydraulikmotoren gedrückten Druckmittels, z. B.
des Drucköles, zu regeln; denn die auf das Druckmittel in den Druckmittelleitungen
einwirkenden Reibungswiderstände rufen eine Temperaturerhöhung im Druckmittel hervor,
die durch Zu- oder Abschalten
von Druckmittelleitungen beliebig
verändert werden kann. Eine solche Regelung der Taniperatur des Druckmittels trägt
aber wiederum zur Verbesserung bzw. Aufrechterhaltung der Arbeitsverhältnisse des
mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Zahnkranzantrieb versehenen Gerätes bei. Dies
ist beispielsweise bei vor Vereisung zu schützenden Schaufelrädern, Emierketten
u. dgl. wichtig.
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Zur besseren Antriebsregelung können einer Regelpumpe eine oder mehrere
nicht regelbare Druckpumpen zugeordnet sein, die über die Druckmittelleitung bzw.
Druckmittelleitungen mit den Schubkolbenmotoren verbunden sind. Damit stets ein
einwandfreier Zahneingriff gewährleistet ist, sind die Antriebsritzel mit den Schubkolbenmotoren
zweckmäßig in am Zahnkranz bzw. an einem mit dem Zahnkranz konzentrisch umlaufenden
Geräteteil radial abgestützten Pendelkörben öd. dgl. gelagert.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung
dargestellt. Es zeigt Ab b. 1 einen erfindungsgemäßen Zahnkranzantrieb eines
Schäufelrades im Längsschnitt nach Linie 14 in A b b. 2, A b b. 2
den Zahnkranzantrieb im Schnitt nach der Linie II-II in A b b. 1 und
Ab b. 3 eine Draufsicht auf einen Zahnkranzantrieb mit Außenverzahnung.
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Das Schaufelrad 1 ist auf einer im Schaufelradausleger 2 fest
angeordneten Achse 3 drehbar gelagert. Die Achse 3 trägt eine aufgekeilte
Buchse 4, auf welcher ein mit dem Schaufeltad 1 lösbar verbundenes Getriebegehäuse
5 drehbar gelagert ist.
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Die Buchse 4 besitzt drei radiale, am Umfang gleichmäßig verteilt
angeordnete gabelförmige Arme 6, in denen nach A b b. 1 je
ein Antriebsritzei 7
drehbar gelagert ist. Jedes Antriebsritzel
7 steht mit einem mit dem Schaufelrad 1 und dem Getriebegehaäuse
5 lösbar verbundenen Zahnkranz 8 mit Innenverzahnung im Eingriff und
ist mit seiner Ritzelwelle 7 a mit einem konzentrischen, im Gabelteil
6 a
des zugehörigen Armes 6 dreh-bar gelagerten Kurbeltrieb
verbunden, der aus einer Scheibe 9 und einem daran exzentrisch befestigten
Kurbelzapfen 10 besteht, an welchem die Kolbenstange 11 eines Schubkölbenmotors
12 angreift.
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Die Schubkolbenmotoren 12 sind jeweils mittels eines Flansches 4 a
und eines Bolzens 13 mit der Buchse 4 verbunden, so daß sie beim Antreiben
der Antriebsritzel 7 die durch die exzentrisch umlaufenden Kurbelzapfen
10 hervorgerufenen Pendelbewegungen um die Längsachse der Bolzen
13 ausführen können.
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Die Schubkolbenmotoren 12 sind über eine gemeinsame Druckmittelleitung
14 mit einer nicht dargestellten Druckpumpe verbunden. Die Druckpumpe kann als Regelpumpe
ausgebildet sein, so daß eine stufenlose Drehzahlregelung des Antriebes möglich
ist.
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Im Ausfühlungsbeispiel nach den Ab b. 1 und 2 sind drei sternförmig
angeordnete doppeltwirkende hydraulische Schubkolbenmotoren 12 vorgesehen. Es können
selbstverständlich auch in Blockfonn angeordnete Schubkolbenmotoren verwendet werden.
In den Druckmittelleitungen können hydropneumatische Akkumulatoren angeordnet werden,
mit denen Belastungsstöße vom Zahnkranzantrieb ferngehalten werden. Um außergewöhnlichen,
schlagartig auftretenden überbelastungen begegnen zu können, werden in den Hydraulikmotoren
bzw. Druckmittelleitungen überdruckventile angeordnet.
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Bei unter besonderen Betriebsbedingungen arbeitenden Geräten, beispielsweise
im Winter verwendeten Tagebaugeräten, ist es von Vorteil, jeden Schubkolbenmotor
mittels mehrerer, wahlweisä an- und ab-
schaltbarer Druckmittelleitungen mit
gegebenenfalk unterschiedlichen Durchtrittsquerschnitten an die geineinsatne Druckmittelleitung
anzuschließen. Durch geeignete Schaltung der Druckmittelleitungen kann dann im Bedarfsfall
die Strömungsgeschwindigkeit des Druckmittels verändert werden, was durch eine daraus
folgende Veränderung der Reibungswiderstände in den Druckmittelleitungen zu Temperaturänderungen
im Druckmittel führt. Durch Regelung der Temperatur des Druckmittels kann der Zahnkranzantrieb
auch bei tiefen Außentemperaturen betriebsbereit und eisfrei gehalten werden.
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In Ab b. 3 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Zahnkranzantrieb
mit Außenverzahnung angedeutet, Mit dem außenverzahnten Zahnkranz 8 a befinden
sich drei am Umfang gleichmäßig verteilte Antriebsritzel 7 b im Eingriff,
deren Ritzelwellen in einem nicht gezeichneten Gehäuseteil drehbar gelagert sind.
Die Antriebsritzel 7 b sind - wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel
- mit jeweils aus einer Scheibe 9 und einem Xurbelzapfen
10 bestehenden Kurbeltrieben verbunden, die in nicht gezeichneten, ortsfesten
Gehäuseteilen gelagert sind. An den Kurbelzapfen 10 greifen die Kölbenstangen
11 der Schubkolbenmotoren 12 an. Die Schubkolbenmotoren 12 sind mittels Bolzen
13 an einem feststehenden Geräteteil 15 so gelagert, daß sie beim
Antrieb der Antriebsritzel 7 b Pendelbewegungen um die Achsen der Bolzen
13 ausführen können.
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Bei beiden Ausführungsbeispielen werden erforderlichenfalls die Antriebsritzel
mit den Hydraulikmotoren in nicht dargestellten, am Zahnkranz bzw. an einem mit
dem Zahnkranz konzentrisch umlaufenden Geräteteil radial abgestützten Pendelkörben
ge-
lagert, um stets einen einwandfreien Zahneingriff zu gewährleisten.
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Beim Zahnkranzantrieb nach der Erfindung ist stets darauf zu achten,
daß die Totpunktlagen der Kurbeltriebe zueinander versetzt sind, wie in
Ab b# 2 und 3 angedeutet ist, damit das inbetriebsetzen des Zahnkranzantriebes
nicht bei ungünstigen Stellungen der Schubkolbenmotoren behindert wird.