DE2621261A1 - Schraemwalze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schrämwalze mit über die Länge ihrer Mitnehmerleisten und auf der abbaustoßseitigen Stirnfläche ihrer Mitnehmerleisten und auf der abbaustoßseitigen Stirnfläche ihrer Mitnehmerleisten angeordneten Schrämmeißeln, die auf den Mitnehmerstirnflächen mit unterschiedlichem Radialabstand von der Schrämwalzenachse sowie mit gleichem Folgeabstand angeordnet sind.

Schrämwalzen, deren Umfangsfläche mit Mitnehmerleisten ausgerüstet ist, gehören zum vorbekannten Stand der Technik (DBP 1 216 821). Bei diesen Schrämwalzen

sind auch die Mitnehmerstirnseiten abbaustoßseitig mit Schrämmeißeln besetzt, die unterschiedlichen Radialabstand von der Schrämwalzenachse haben und auf einer über die Walzenachse verlaufenden geraden Linie liegen.

Weiterhin sind Schlussscheiben für Schrämwalzen bekannt, die umfangs- und stirnseitig mit Schrämmeißeln besetzt sind und Ausnehmungen haben, in die die zwischen den schraubenlinienförmigen Mitnehmerleisten der Schrämwalze befindlichen Kanäle einmünden. Der Umfang einer solchen Schlussscheibe ist mit der Anzahl der Mitnehmerleisten entsprechenden, radial nach außen vorstehenden Flächenabschnitt versehen, die eine den Mitnehmerleistenstirnflächen entsprechende Form haben und deckungsgleich auf ihnen liegen. Auf diesen Flächenabschnitten befindet sich der Mießelbesatz, mehrreihig und teilweise auch mit unterschiedlichem Radialabstand. (DBGM 1 993 515)

Zur Verbesserung der Haufwerksaufnahme lässt man die zwischen den Mitnehmerleisten einer Schrämwalze verlaufenden Gänge mit möglichst großem Querschnitt in der abbaustoßseitigen Walzenstirnfläche austreten, um dadurch den stirnseitigen Haufwerkseintritt in die Mitnehmergänge zu erleichtern, eine weitere Zerkleinerung des vom stirnseitigen Walzenbesatz gelösten Gutes zu vermeiden und die Staubbildung zu reduzieren. Man muss dafür aber - bedingt durch die großen Gangöffnungen auf der Walzenstirnfläche - einen sehr großen Folgeabstand des stirnseitigen Meißelbesatzes in Kauf nehmen. Vor den die Gangöffnungen begrenzenden Schrämmeißeln stehen deshalb stets große Spandicken an, die die Laufruhe der Schrämwalze beeinträchtigen.

Ziel der Erfindung ist es, bei mit Mitnehmerleisten ausgerüsteten Schrämwalzen den Meißelbesatz auf der im Schramtiefsten befindlichen Walzenstirnseite so anzuordnen, dass trotz der durch die großen Gangquerschnitte bedingten Unterschiede in der Meißelfolge vor den einzelnen Schrämmeißeln stets gleiche Spandicken anstehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der eingangs beschriebenen Schrämwalze aus und schlägt vor, die gleichen Mittelpunktwinkel zwischen sich einschließenden Schrämmeißel jeder Mitnehmerstirnfläche in Schrämwalzenlaufrichtung von Schrämmeißel zu Schrämmeißel mit abnehmendem Radialabstand von der Schrämwalzenachse anzuordnen, wobei die konstante Abnahme des Radialabstandes beträgt,

und v [tief M] (m/min) der Vorschubgeschwindigkeit der Walzenschrämmaschine, n [tief W] (min [hoch -1]) der Walzendrehzahl, [Beta] (Grad) dem Winkel zwischen dem ersten Schrämmeißel einer Mitnehmerstirnfläche und dem letzten Schrämmeißel der benachbarten Mitnehmerstirnfläche, sowie z der Anzahl der auf einer Mitnehmerstirnfläche befindlichen Schrämmeißel und a (mm) der Spandicke entspricht.

Die Anzahl z der auf einer Schnittlinie jeder Mitnehmerstirnfläche befindlichen Schrämmeißel und auch der Windel [Beta] ist konstruktiv bedingt und abhängig von den Stirnflächenabmessungen, während die maximale Spandicke a durch den benutzten Schrämmeißeltyp bestimmt wird. Somit lässt sich mit Hilfe des Maschinenvorschubes v[tief M] und der Walzendrehzahl n[tief W] ohne weiteres das Maß [Delta] r´ berechnen. Ordnet man die einzelnen Schrämmeißel auf der abbaustoßseitigen Stirnfläche eines jeden Mitnehmers, wie vorgeschlagen, an, so steht bei maximaler Vorschubgeschwindigkeit einer Walzenschrämmaschine, trotz der großen Öffnungen der Mitnehmergänge, vor jeder Meißelschneide stets ein Span an, der nicht dicker als das Maß a ist. Das ist darauf zurückzu- führen, dass der erste Schrämmeißel jeder Mitnehmerstirnfläche gegenüber dem letzten Schrämmeißel der vorlaufenden Mitnehmerstirnfläche erheblich zurückspringt, also einen kleineren Radialabstand von der Walzenachse hat, so dass alle auf der Walzenstirnfläche befindlichen Schrämmeißel gleichmäßig belastet werden und die Standzeit der Schrämmeißel, aber auch die Laufruhe der Schrämwalze dadurch verbessert wird.

Zweckmäßigerweise ist die Schrämwalze mit einer die stirnseitigen Schrämmeißel tragenden, entsprechend dem Profil der Walzenstirnfläche geformten Schlussscheibe besetzt, deren die Schrämmeißel tragende Umfangsabschnitte dem radialen Meißelabstand entsprechend zurückgenommen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und im folgenden Teil der Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schrämwalze mit auf der abbaustoßseitigen Stirnfläche befindlicher Schlussscheibe,

Fig. 2 die Schlussscheibe als Einzelheit,

Fig. 3 die Bewegungsverhältnisse eines Schrämmeißels auf seiner Umlaufbahn,

Fig. 4 die Anordnung der auf der Walzenstirnfläche befindlichen Schrämmeißel in einer schematischen Abbildung.

Die Schrämwalze 1 besteht aus dem zylindrischen Grundkörper 2, den diesen Grundkörper 2 schraubenlinienförmig umlaufenden Mitnehmerleisten 3 sowie der Schlussscheibe 4, die auf der abbaustoßseitigen Stirnfläche des Grundkörpers 2 befestigt ist. Mitnehmerleisten 3 und Schlussscheibe 4 sind mit Meißelhaltern 5 besetzt, in denen Schrämmeißel 6 angeordnet sind (Fig. 1 ).

Wie aus der Figur 3 hervorgeht, ist bei einem Winkel [psi] = 0 Grad

die augenblickliche Bewegungskomponente des Schrämmeißels 6 in Richtung X v[tief x] = v[tief S] + v[tief M] und in Richtung Y v[tief Y] = 0, wobei v[tief S] für die Schnittgeschwindigkeit des Schrämmeißels 6 und v[tief M] für die Vorschubgeschwindigkeit der Walzenschrämmaschine steht.

Bei [psi] = 90 Grad wird v[tief X] = v[tief M] v[tief Y] = v[tief S]

[psi] = 180 Grad; v[tief X] = - v[tief S] + v[tief M]; v[tief Y] = 0

[psi] = 270 Grad; v[tief X] = v[tief M]; v[tief Y] = - v[tief S]

[psi] = 360 Grad; v[tief X] = v[S] + v[tief M]; v[tief Y] = 0

Diese Randbedingungen werden durch die Funktionen

v[tief V] = v[ tief S] mal cos [psi] + v[tief M] (1) und v [tief Y] = v[tief S] mal sin [psi] (2) erfüllt.

Bezogen auf das (X; Y) System ist daher, wenn der Winkel [psi] im Bogenmaß gemessen wird ds[tief X]/dt = v[tief X] und daher nach Gleichung (1)

ds[tief X] = (v[tief S] mal cos [psi] + v[tief M]) dt (3),

wobei s[tief X] den in Richtung X zurückgelegten Weg des Schrämmeißels darstellt. Außerdem ist bei einem Schrämwalzendurchmesser D[tief W]

v[tief S] = [hoch D] W [hoch mal omega]/2 und omega = d[psi]/dt, so dass v[tief S] = D[tief W] mal d[psi]/2 mal dt (4) wird und

man durch Umformen dt = D[tief W] mal d[psi]/2 mal v[tief S] sowie nach Einsetzten von

v[tief S] = D[tief W] mal [klein pi] mal n[tief W]/10[hoch 3] t = 10[hoch 3][psi]/2[klein pi]n[tief W] (5) erhält.

Dabei ist t[tief o] = 0; [psi tief o] 0 =, Integrationskonstante C = 0 aus Anfangsbedingung t ([psi] = 0 ) = 0, und n[tief W] steht für die Walzendrehzahl.

Bei konstanter Vorschubgeschwindigkeit v[tief M] einer Walzenschrämmaschine wird unter Berücksichtigung der Gleichungen (3) und (4)

ds[tief X] = D[tief W] mal d[psi]/2 mal dt mal cos[psi] dt + v[tief M] dt und s[tief X] = [hoch D]W/2 mal sin[psi] + 10[hoch 3] mal v[tief M] mal [psi]/ 2 mal n[tief W] mal [pi] (6),

wenn man nach der Integration für t die rechte Seite der Gleichung (5) einsetzt.

Geht man davon aus, dass der Walzendurchmesser D[tief W], die Vorschubgeschwindigkeit v[tief M] der Walzenschrämmaschine und die Walzendrehzahl n[tief W] konstat sind, so gilt für die Lage des Spantiefenmaximums als Funktion von [psi]

Es wird dann ds[tief X]/dpsi = D[tiefW]/2 cos psi + 10[hoch 3 mal v][tiefM]/2malpi mal n[tief W] = 0 und

cos psi = minus10[hoch 3] v[tief M]/n[tief W] mal D[tief W]mal pi (7)

Das Spantiefenmaximum tritt nach Gleichung 7 bei einem angenommenen v[tief M] von 15 m/min, n[tief W] = 44 u/min und D[tief W] = 1600 mm bei

cos[psi] = -0,06782, also einem Winkel [psi] = 93,89 Grad auf.

Ersetzt man D[tiefW]/2 durch R, so wird nach Abbildung 4 die Spantiefe

a = s[tief X] - (R - Delta s) und somit

s[tief X] = a + R-[Delta]s (8) Da[psi] = [pi] mal [psi] Grad/180 Grad, wird nach Gleichung 5 t[tief S] = 10[hoch 3] mal [psi]S [hoch Grad]/n[tief W] mal 360 Grad mal Mit [Delta]s = v[tief M] mal t[tief S] wird dann

[Delta]s = 10[hoch 3 mal v][tief M psi S] Grad/n[tief W] mal 360 Grad (9),

wobei [psi tief S] in Grad eingesetzt werden muss.

Bezogen auf das (X; Y) System ist

s[tiefX] = a + D[tiefW]/2 - 10[hoch 3] mal v[tiefM psi S] Grad/n[tief W]mal360 Grad (10)

Entsprechend Gleichung (6) wird dann bei [psi] = 90 Grad für den Schrämmeißel 6 der Fig. 4

s[tief X] = r + 10[hoch 3 mal v tief M mal pi]/2 pi mal n[tief W] mal 2 und somit

s[tief X] = r + 10[hoch 3 mal v tiefM]/4maln[tief W] (11)

Der Radius r in mm ergibt sich durch Gleichsetzen von Gleichung 10 und 11

r + 10[hoch 3 mal v tief M]/4 mal n[tiefW] = a + D[tiefW]/2 - 10[hoch 3 mal v tief M] mal psi s Grad]/n[tief W] mal 360 Grad und weiter

r = a + D[tiefW]/2 - 10[hoch3 mal v][tief M/4 mal n[tief W] mal (1 + [psi]s Grad/90 Grad (12)

In dieser Gleichung ist r der Radius bis zur Spitze des Meißels 6, D[tiefW] der Schnittkreisdurchmesser der Schrämwalze in mm, v[tief M] die Marschgeschwindigkeit der Maschinen in m/min,

n[tief w] die Walzendrehzahl in U/min.

Nach Fig. 4 ist der Winkel [psi][tief S] = [beta] - 90 Grad. Folglich wird r = a + D[tief W]/2 - 10[hoch3 mal v][tief M]/4mal n[tief W] mal (1 +[beta]- 90 Grad/90 Grad) und

r = a + D[tiefW]/2 - 10[hoch3 mal v][tiefM]/4 mal n[tief W] mal [beta]/90 Grad (13)

Mit Hilfe der Gleichung 13 lässt sich bei vorgegebener Spantiefe a und bekannter Walzendrehzahl n[tief W] und Vorschubgeschwindigkeit v[tief M] sowie bei konstruktiv festgelegtem Winkel [beta] r bestimmen und damit der Abstand der Spitze des Schrämmeißels 6 von der Drehachse der Schrämwalze 1 festlegen.

Da die auf der Walzenstirnfläche befindlichen Schrämmeißel

6, 6´, 6´´ gleiche Spandicke a schneiden sollen, muss a = a´ = a´´ sein.

Nach Fig. 4 ist [Delta] r = R - r.

Daher wird, wenn man für r in die Gleichung (13) (R-[Delta] r) einsetzt

R - [Delta] r = a + D[tief W]/2 - 10[Hoch 3 mal v][tief M]/4 mal n[tief W] mal [beta]/90 Grad (14)

und damit

[Delta]r = 10[hoch 3 mal v][tief M]/4 mal n[tief W] mal [beta]/90 Grad - a (15)

z ist die Anzahl der Schrämmeißel einer Mitnehmerstirnfläche; somit wird die Radiendifferenz [Delta]r´ benachbarter Schrämmeißel 6,6´ bzw. 6´, 6´´

[Delta]r´ = [Delta]r/z-1 (16) oder

[Delta]r´ (z-1) = [Delta]r

Nach Gleichung 15 wird daher [Delta]r´ (z-1) = 10[hoch 3 mal v] [tiefM]/4 mal n[tief W] mal [beta]/90 Grad - a

und (17)

Die vor den einzelnen Schrämmeißeln anstehende Spandicke a, a´, a´´ wird durch das Maß [Delta]r` und durch die Vorschubbewegung v[tief M] der Walzenschrämmaschine bestimmt.

Wenn [Delta] [psi] Grad die Winkeldifferenz zweier benachbarter Schrämmeißel auf einer Mitnehmerstirnfläche ist, dann ist der Vorschubweg S[tief X Delta psi phi], den die Walzenschrämmaschine zurücklegt, während der Schrämmeißel 6, 6´, 6´´ den Winkel [Delta] [psi] durchläuft, S[tief X Delta psi] Grad = v[tief M] mal t[tief Delta psi] Grad, wobei t [tief Delta psi] Grad = 10 [hoch 3] mal Delta psi/n[tief W] mal 360 Grad (18) ist.

Damit wird die Spandicke a = S[tief X Delta psi] Grad + [Delta] r´ oder

a = v[tief M] mal t[tief Delta psi] Grad + [Delta] r/z-1 (19)

Setzt man in Gleichung 19 die Gleichungen 15 und 18 ein, so wird

Aus Gleichung 20 lässt sich bei vorgegebener Schrämmeißelzahl z pro Mitnehmerstirnfläche die Spantiefe a errechnen oder aber bei bekannter Spantiefe a[Delta psi] Grad bzw. z festlegen.

Die Radien r von der Drehachse der Schrämwalze 1 bis zur jeweiligen Spitze des Meißels 6,6´ oder 6´´ bestimmen sich dann nach der Gleichung

r´ = r´´ -[Delta]r´

oder r = r´ - [Delta]r´

Claims (2)

1. Schrämwalze mit über die Länge ihrer Mitnehmerleisten und auf der abbaustoßseitigen Stirnfläche ihrer Mitnehmerleisten und auf der abbaustoßseitigen Stirnfläche ihrer Mitnehmerleisten angeordneten Schrämmeißel, die auf den Mitnehmerstirnflächen mit unterschiedlichem Radialabstand von der Schrämwalzenachse, aber mit gleichem Folgeabstand angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die gleiche Mittelpunktwinkel [Delta phi] zwischen sich einschließenden Schrämmeißel (6, 6´, 6´´) jeder Mitnehmerstirnfläche in Schrämwalzenlaufrichtung von Schrämmeißel zu Schrämmeißel abnehmenden Radialabstand von der Schrämwalzenachse haben, wobei die konstante Abnahme des Radialabstandes ist und v[tief M] der Vorschubgeschwindigkeit der Walzenschrämmaschinen, n[tief W] der Walzendrahzahl, [beta] dem Winkel zwischen dem ersten Schrämmeißel einer Mitnehmerstirnfläche und dem letzten Schrämmeißel der benachbarten Mitnehmerstirnfläche sowie z der Anzahl der auf einer Mitnehmerstirnfläche befindlichen Schrämmeißel und a der Spandicke entspricht.

2. Schrämwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer die stirnseitigen Schrämmeißel (6) tragenden, entsprechend dem Profil der Walzenstirnfläche geformten Schlussscheibe (4) besetzt ist, deren die Schrämmeißel (6) tragende Umfangsabschnitte dem radialen Meißelabstand
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entsprechend zurückgenommen sind.