DE3510455C1 - Drive for heavy starting machines in underground mine operation - Google Patents
Drive for heavy starting machines in underground mine operationInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für schweranlaufende Arbeitsmaschinen im untertägigen Grubenbetrieb, insbesondere für Kohlehobel oder Kettenkratzerförderer, bestehend aus einer elektrischen Antriebsmaschine, die eine im Dauerbetrieb wenig veränderbare Drehzahl hat und insbesondere als Drehstrom-Asynchron-Kurzschlußläufermotor ausgebildet ist, und einem ein- oder mehrstufigen Planetengetriebe, welchesThe invention relates to a drive for heavy-duty machines in underground mining operations, especially for coal planers or chain scraper conveyors, consisting of an electric drive machine, which has a speed that can hardly be changed in continuous operation and in particular as a three-phase asynchronous squirrel cage motor is formed, and a single or multi-stage planetary gear, which
ein umlauffähig gelagertes, mit einer bei Überlast öffnenden Bremse versehenes Hohlrad aufweist.has a rotatably mounted ring gear provided with a brake that releases in the event of an overload.
Derartige Antriebe sind nach dem Stande der Technik bekannt (DE-PS 9 14 836, DE-OS 33 23 250, DE-OS 33 23 251). Bei diesen vorbekannten Antrieben dient das in besonderer Weise ausgestaltete Planetengetriebe einerseits als Untersetzungsgetriebe mit festliegendem Untersetzungsverhältnis und andererseits als Überlastkupplung, welche die elektrische Antriebsmaschine im Falle der Überlast von der Arbeitsmaschine trennt.Such drives are known from the prior art (DE-PS 9 14 836, DE-OS 33 23 250, DE-OS 33 23 251). In these previously known drives, the specially designed planetary gear serves on the one hand as a reduction gear with a fixed reduction ratio and on the other hand as an overload clutch, which separates the electric drive machine from the driven machine in the event of an overload.
Für schweranlaufende Arbeitsmaschinen werden, wenn die Antriebsmaschine mit der Arbeitsmaschine an- und hochlaufen muß, weil Schaltkupplungen oder Schaltgetriebe wegen der Besonderheiten des Antriebes oder der Größenordnung der zu übertragenden Leistungen nicht verwendet werden können, in den meisten Anwendungsfällen elektrische oder hydraulische Regelantriebe benutzt, bei denen das Drehmoment-Drehzahl-Verhalten dem Schweranlauf in einfacher Weise angepaßt werden kann. Diese Anpassung besteht im wesentliehen darin, daß das Drehmoment dieser Regelantriebe bei verminderter Drehzahl und gleichbleibender Leistung über lange Zeiträume hinweg — oft um ein Mehrfaches — größer sein kann, als das Drehmoment im Normalbetrieb. Durch entsprechende Steuer- und Regeleinrichtungen kann bei den vorgenannten Regelantrieben ein hyperbolisches Drehmoment-Drehzahl-Verhalten erreicht werden, bei dem sich das Drehmoment bei Verminderung der Drehzahl automatisch erhöht. Hydrodynamische Kupplungen, die — und was den Raumbedarf und die Anschaffungspreise betrifft, wesentlich weniger aufwendig sind als Regelantriebe, gestatten über kurze Zeiträume hinweg das lastfreie bzw. lastarme Anlaufen der Antriebsmaschine und bietet darüber hinaus — ebenfalls über kurze Zeiträume hinwegFor heavy-duty machines, if the prime mover with the machine must start and run up because clutches or gearboxes because of the peculiarities of the drive or the order of magnitude of the services to be transferred can not be used in most Applications electrical or hydraulic variable speed drives are used in which the torque-speed behavior can be adapted to the heavy starting in a simple manner. This adaptation consists essentially of that the torque of these variable speed drives at reduced speed and constant power over long periods of time - often several times over - can be greater than the torque in the Normal operation. Appropriate control and regulation devices can be used with the aforementioned regulating drives a hyperbolic torque-speed behavior can be achieved in which the torque automatically increased when the speed is reduced. Hydrodynamic couplings that - and what that Space requirements and the purchase price are much less expensive than variable speed drives over short periods of time the load-free or low-load start-up of the drive machine and offers more beyond - also over short periods of time
— einen Überlastungsschutz.- an overload protection.
In vielen Bergbauzweigen, vor allem im Steinkohlenbergbau, ist wegen der Gefahr des Auftretens explosiver Gase der Schlagwetterschutz eine unumgängliche Anforderung. Wegen der häufig sehr hohen zu installierenden Einzelleistungen und auch wegen der Kosten kann Druckluft als Antriebsenergie nur vereinzelt benutzt werden. Das hat zur Folge, daß als Antriebsmaschinen nahezu ausschließlich Drehstrom-Asynchron-Kurzschlußläufermotoren eingesetzt werden müssen, deren Kennlinie wegen des steilen Astes zwischen Kippmoment und Leerlaufdrehzahl in keiner Weise für das Zusammenwirken mit schweranlaufenden Arbeitsmaschinen geeignet ist. In vielen Fällen, zum Beispiel beiIn many mining branches, especially hard coal mining, is more explosive because of the risk of occurrence Fire weather protection gases are an unavoidable requirement. Because of the often very high Compressed air can only be used sporadically as drive energy for individual services and also because of the costs will. As a result, three-phase asynchronous squirrel cage motors are used almost exclusively as drive machines must be used whose characteristic curve in no way for the interaction with heavy-duty machines is suitable. In many cases, for example at
Bandanlagen, wird dieser Nachteil auch heute noch durch den Einsatz hydromechanischer Kupplungen abgemildert. Bei durch diese Motoren angetriebene Grubenlokomotiven sind hydraulische Axialkolbengetriebe oder hydromechanische Wandler im Einsatz.Belt systems, this disadvantage is still mitigated today by the use of hydromechanical clutches. The mine locomotives driven by these engines are hydraulic axial piston gears or hydromechanical converters in use.
Das Anfahr- und Arbeitsverhalten von Kettenkratzerförderern, insbesondere den als Strebförderer dienenden Bauarten, und Kohlehobeln ist aus diesem Grunde problembehafteter als das »normaler« schweranlaufender Arbeitsmaschinen, weil bei lettenhaltigem Fördergut und nach längeren Stillstandszeiten, zum Beispiel an den Wochenenden, hohe Losbrechmomente beim Anlaufen der Förderer benötigt werden und bei den Kohlehobeln Blockierungen bis zum Stillstand auftreten können, bei denen zusätzlich noch Schwungmomente des Antriebes in die Kette eingeleitet werden. Derartige Blockierungen, insbesondere wenn sie in Antriebsnähe auftreten, führen wegen des durch die Dehnung eingeschränkten Arbeitsvermögens der Ketten zu Überlastungen und zu Lastspitzen, zu Kettenbrüchen und zu einer erheblichen Verminderung der Lebensdauer der Ketten.The start-up and working behavior of chain scraper conveyors, especially those used as face conveyors For this reason, construction types and coal planing is more problematic than the "normal" one which is more difficult to start Working machines, because of the conveyed goods containing Latvians and after longer downtimes, for example on weekends, high breakaway torques are required when starting the conveyor and at the coal plow blockages up to a standstill can occur, which in addition still have momentum of the drive are introduced into the chain. Such blockages, especially when they are in the vicinity of the drive occur because of the limited work capacity of the chains due to the elongation Overloads and peak loads, chain breaks and a significant reduction in service life of the chains.
Anfänglich, als die Antriebsmaschinen für Kettenkratzerförderer im Streb und für Kohlehobelanlagen noch 40 KW, später 60 und 80 KW betrugen und in den Förderern Doppelkettenbänder mit Ketten von 18 mm Drahtstärke und in den Hobelkettenanlagen solche von 22 mm Drahtstärke eingesetzt wurden, war es üblich, die Nachteile, die sich für den Betrieb von Kohlehobeln und Strebförderern aus der Kennlinie des Drehstrom-Asynchron-Kurzschlußläufermotors ergeben, durch Verwendung hydromechanischer Kupplungen abzumildern. Dies hatte vor allem eine Schonung der Ketten zur Folge. Im Laufe der weiteren Entwicklung führte die aus wirtschaftlichen Gründen notwendige Betriebskonzentration zu einer ständigen Erhöhung der Antriebsleistungen und zum Übergang auf immer stärkere Ketten. Gesamtantriebsleistungen von 400 und 500 KW sind bei Kohlehobeln und Strebförderern heute keine Seltenheit mehr; Ketten von 30 und 34 mm Drahtstärke sind im Einsatz, eine Kette mit 38 mm Drahtstärke ist im Bau. Mit dem Übergang auf größere Kettenstärken wäre eine erhebliche Erhöhung der Lebensdauer und Betriebssicherheit der Ketten zu erwarten gewesen, die jedoch durch die gleichzeitig erfolgte Erhöhung der Antriebsleistungen weitgehend kompensiert wurde. Die Verstärkung der Ketten führte zu einer erheblichen Erhöhung der Gewichte und damit zur Vergrößerung des Leistungsanteiles für die Bewegung der »Totlasten«, was wiederum erhöhte Wärmeentwicklung und erhöhten Verschleiß zur Folge hatte. Bereits in den Teufen, in denen der Abbau gegenwärtig umgeht, ist diese Wärmeentwicklung, welche die klimaverschlechternden Auswirkungen der Gebirgswärme überlagert, sehr problematisch; mit zunehmender Teufe kann sie — trotz vermehrten Einsatzes von Wetterkühlmaschinen — mit Sicherheit nicht mehr hingenommen werden. Auch aus diesem Grunde ist es daher dringend notwendig, Antriebssysteme mit kettenschonendem Anlaufverhalten und besserem Überlastungsschutz als bisher zu entwikkein, um bei gleicher installierter Leistung leichtere Ketten einsetzen zu können.Initially, as the drive machines for chain scraper conveyors in the face and for coal plowing systems 40 KW, later 60 and 80 KW, and double chain belts with chains of 18 mm in the conveyors Wire thickness and in the plow chain systems those of 22 mm wire thickness were used, it was common to the disadvantages that arise for the operation of coal planers and face conveyors from the characteristic of the three-phase asynchronous squirrel cage motor to mitigate by using hydromechanical clutches. Above all, this had to protect the chains Episode. In the course of further development, the carried out Business concentration necessary for economic reasons for a constant increase in drive power and the transition to ever stronger chains. Total drive power of 400 and 500 KW are with Coal planers and face conveyors are no longer a rarity these days; Chains of 30 and 34 mm wire thickness are in the Use, a chain with 38 mm wire thickness is under construction. With the transition to larger chain sizes would be a considerable increase in the service life and operational reliability of the chains had to be expected however, it was largely compensated for by the simultaneous increase in drive power. the Reinforcement of the chains led to a considerable increase in the weights and thus to the enlargement of the Performance share for the movement of the "dead loads", which in turn increased heat development and increased Wear and tear. Even in the depths in which the mining is currently bypassed, this heat development, which superimposes the climate-worsening effects of the mountain heat, very problematic; with increasing depth it can - despite the increased use of weather cooling machines - with Security can no longer be accepted. For this reason, too, there is an urgent need for drive systems with chain-friendly start-up behavior and better overload protection than before to be developed, in order to be able to use lighter chains with the same installed power.
Um das Anfahrverhalten von Kohlehobeln und Strebförderern zu verbessern, wurden vor ca. 20 Jahren auch hydrostatische Antriebe erprobt und stellenweise über längere Zeiträume hinweg eingesetzt. Aus einer ganzen Reihe von Gründen, vor allem wegen des ungünstigeren Wirkungsgrades und der damit verbundenen zusätzlichen Wärmeentwicklung im Dauerbetrieb, konnten sich diese Antriebe damals nicht durchsetzen.In order to improve the start-up behavior of coal planers and face conveyors, about 20 years ago Tried and tested hydrostatic drives and used in places over longer periods of time. From a whole For a number of reasons, mainly because of the less favorable efficiency and the associated additional Heat development in continuous operation, these drives could not prevail at that time.
Eine stürmische Entwicklung bis zur heutigen nahezu ausschließlichen Verbreitung erfuhren die polumschaltbaren Motoren (vergl. z. B. DE-PS 24 60 098), bei denen die Drehzahl und damit die Kettenbandgeschwindigkeit in den meisten Fällen im Verhältnis 3 :1 reduziert werden konnten. Dadurch war es möglich — wie es während des Anlaufvorganges wünschenswert wäre — in der Anlaufphase die Kettenbandgeschwindigkeiten zu vermindern, wobei allerdings keine höheren Drehmomente zur Verfügung standen, da sich mit dem Herunterschalten auf die niedrigere Drehzahl auch die Leistung entsprechend verminderte. Bei Verwendung polumschaltbarer Motoren war es nicht mehr möglich, hydrodynamische Kupplungen einzusetzen, so daß die Beanspruchung der Ketten während der Anlaufphase bei Lastschwankungen und Blockierungen erheblich größer wurde. Als Überlastungsschutz fanden mechanisch arbeitende Sicherheitskupplungen wie die Scherbolzenkupplung oder die Sternbolzenkupplung immer stärkere Verbreitung, durch welche auf der einen Seite zwar die Lastspitzen begrenzt werden konnten, auf der anderen Seite jedoch zusätzliche Probleme und Kosten entstanden. Pole-changing have experienced a stormy development up to today's almost exclusive distribution Motors (see e.g. DE-PS 24 60 098), in which the speed and thus the chain belt speed in most cases could be reduced in a ratio of 3: 1. This made it possible - as it was during of the start-up process would be desirable - the chain belt speeds increase in the start-up phase reduce, but no higher torques were available, since downshifting the output also decreased accordingly to the lower speed. When using pole-changing Motors it was no longer possible to use hydrodynamic couplings, so that the stress of the chains during the start-up phase in the event of load fluctuations and blockages became. Mechanically working safety clutches such as the shear pin clutch were used as overload protection or the star bolt coupling is becoming more widespread, through which on the one hand it is true the peak loads could be limited, but on the other hand additional problems and costs arose.
Durch die Einführung der polumschaltbaren Motoren wurden die Probleme und Schwierigkeiten, die sich dadurch ergeben, daß die Kennlinie der Drehstrom-Asynchron-Kurzschlußläufermotoren für das Anlaufen von Strebförderern und Kohlehobelanlagen nicht geeignet ist, verringert und abgemildert, jedoch nicht tiefgreifend beseitigt. Der sich zwangsläufig ergebende Verzicht auf die sich kettenschonend auswirkenden hydrodynamischen Kupplungen führte zu einer erheblichen Erhöhung der Lastspitzen in den Belastungsspektren von Kohlehobelanlagen und Strebförderern. Aus diesem Grunde werden seit etlichen Jahren bei Steinkohlenbergbauverein und der Westfälischen Berggewerkschaftskasse Forschungsarbeiten durchgeführt, deren Ziel es ist, die Antriebe von Kohlehobeln und Strebförderern zu verbessern.With the introduction of pole changing motors, the problems and difficulties that arose were eliminated show that the characteristic of three-phase asynchronous squirrel cage motors is not suitable for starting face conveyors and coal plowing systems, reduced and mitigated, but not profound eliminated. The inevitable waiver of the hydrodynamic effects, which are gentle on the chain Couplings led to a considerable increase in the load peaks in the load spectrum of Coal planing plants and face conveyors. For this reason we have been with the coal mining association for a number of years and the Westfälische Berggewerkschaftskasse carried out research, their The aim is to improve the drives for coal planers and face conveyors.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Antrieb der eingangs genannten Art ohne großen zusätzlichen Bauaufwand mit einem geeignet abgestuften Lastschaltgetriebe zu versehen, um die Verwendung einer Antriebsmaschine mit im Dauerbetrieb wenig veränderbarer Drehzahl, insbesondere die Verwendung eines Drehstrom-Asynchron-Kurzschlußläufermotors zu ermöglichen.The object of the invention is to drive the initially mentioned type without major additional construction costs with a suitably graded powershift transmission to be provided in order to enable the use of a drive machine with a speed that can hardly be changed in continuous operation, in particular to enable the use of a three-phase asynchronous squirrel cage motor.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einem Antrieb der eingangs genannten Art vor, daß die elektrische Antriebsmaschine eine im Dauerbetrieb wenig veränderbare Drehzahl hat, insbesondere als Drehstrom-Asynchron-Kurzschlußläufermotor ausgebildet ist und daß auf dem Planetenradträger einer Stufe des Planetengetriebes zwei Planetenradsätze mit unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis angeordnet sind, die mit zwei drehfest auf der Antriebswelle der betreffenden Stufe angeordneten Sonnenrädern und zwei umlauffähigen, ringförmigen Hohlrädern im Eingriff stehen, denen separat ansteuerbare Bremsen zugeordnet sind.To solve this problem, the invention proposes starting from a drive of the type mentioned at the beginning before that the electric drive machine has a speed that can hardly be changed in continuous operation, in particular is designed as a three-phase asynchronous squirrel cage motor and that on the planet carrier one Stage of the planetary gear two planetary gear sets with different gear ratios arranged are, with two rotatably arranged on the drive shaft of the stage concerned and sun gears two rotatable, ring-shaped ring gears are in engagement, which are assigned separately controllable brakes are.
Die Erfindung schafft ein neues, unkonventionelles Antriebssystem, welches sowohl ein in geeigneter Weise abgestuftes Lastschaltgetriebe als auch einen Überlastungsschutz in sich vereinigt. Dies alles wird ohne großen baulichen Mehraufwand erreicht, so daß sich ein kompakter, bergbaugerechter Antrieb ergibt. Das Schalten bzw. Unterbrechen des Leistungsflusses istThe invention creates a new, unconventional drive system, which is both a suitable graduated powershift transmission and overload protection combined. All of this will be done without major additional structural effort achieved, so that a compact, mining-compatible drive results. That Switching or interrupting the power flow is
durch eine einfache, entsprechend gesteuerte Betätigung der beiden Bremsen möglich. Beim Anlaufen und bei langsam sich aufbauenden Überlastungen wird der Tatsache Rechnung getragen, daß bei verminderter Geschwindigkeit über längere Zeiträume hinweg größere Kraftreserven zur Verfugung stehen sollten, um die erhöhten Widerstände in der Arbeitsmaschine zu überwinden. Bei plötzlich auftretenden Überlastungen, wie sie sich beispielsweise bei Blockierungen der Arbeitsmaschine ergeben, werden die Arbeits- und Antriebsmaschine ohne wesentliche Zeitverzögerung voneinander getrennt, wobei die Antriebsmaschine in den Leerlauf zurückfällt. Nach Beseitigung der Blockierung kann der Leistungsfluß ohne besondere Maßnahmen, wie sie beispielsweise bei Scherbolzenkupplungen erforderlich werden, durch einfache Schaltvorgänge wieder hergestellt werden. Zur Schonung von Kette und Antrieb können wieder hydrodynamische Kupplungen benutzt werden. Die Anschaffungskosten für das neue Antriebssystem sind erheblich geringer als bei den derzeit benutzten Antrieben mit polumschaltbaren Motoren, da normale Drehstrom-Asynchron-Kurzschlußläufermotoren Verwendung finden und die zusätzlichen Sicherheitskupplungen entfallen können, weil der Überlastungsschutz Bestandteil des Schaltgetriebes ist.possible through a simple, appropriately controlled actuation of the two brakes. When starting up and with slowly building up overloads, the fact is taken into account that at reduced speed Greater power reserves should be available over longer periods of time in order to cope with the increased Overcoming resistance in the machine. In the event of sudden overloads, such as if they arise, for example, when the work machine is blocked, the work machine and drive machine become separated from each other without any significant time delay, with the prime mover in idle falls behind. After the blockage has been removed, the power flow can continue without any special measures like them are required for example with shear bolt clutches, restored by simple switching operations will. To protect the chain and drive, hydrodynamic couplings can again be used will. The acquisition costs for the new drive system are considerably lower than those currently in use Drives with pole-changing motors, as normal three-phase asynchronous squirrel cage motors Find use and the additional safety clutches can be omitted because of the overload protection Is part of the gearbox.
Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 30.Particularly advantageous embodiments of the invention emerge from subclaims 2 to 30.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows
A b b. 1 einen schematischen Querschnitt durch die Getriebeanordnung;A b b. 1 shows a schematic cross section through the gear arrangement;
A b b. 2 eine schematische Darstellung der Bremsbetätigung und der dazugehörigen hydraulischen und elektrischen Kreisläufe;A b b. 2 a schematic representation of the brake actuation and the associated hydraulic and electrical circuits;
A b b. 3 die bauliche Situation im Bereich der umlauffähigen Hohlräder;A b b. 3 the structural situation in the area of the rotatable ring gears;
A b b. 4 ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung der Bremsen und Bremszylinder;A b b. 4 shows an exemplary embodiment for the arrangement of the brakes and brake cylinders;
A b b. 5 eine mögliche Gehäuseerweiterung mit den die Bewegung übertragenden Zahnrädern und den außerhalb des Getriebes angeordneten Bremsscheiben;A b b. 5 a possible extension of the housing with the gears transmitting the movement and the outside the transmission arranged brake disks;
A b b. 6 ein Schema des Arbeitsstromkreises für die Elektromagneten zur Betätigung der Steuerschieber undA b b. 6 shows a diagram of the working circuit for the electromagnets for actuating the control slide and
A b b. 7 eine Darstellung des Planetenträgers mit zwei oder mehr Planetenradsätzen in doppelter Gehäuseverlagerung. A b b. 7 shows a representation of the planet carrier with two or more planetary gear sets in double housing displacement.
Der grundsätzliche Aufbau des neuen Antriebssystemes für schweranlaufende Arbeitsmaschinen ist aus A b b. 1 ersichtlich. Wegen des bei Kohlenhobeln und Strebförderern notwendigen hohen Untersetzungsverhältnisses ist der Drehstrom-Asynchron-Kurzschlußläufermotor (1) mit einem zweistufigen Planetengetriebe (2) verbunden. Anstelle der elastischen Kupplung (3) kann zur Kettenschonung auch eine hydrodynamische Kupplung eingesetzt werden. Eine vorzugsweise als Zahnkupplung ausgebildete Verbindung (4) überträgt die Leistung auf das Hobelkettenrad (5) oder den Kettenstern des Kettenkratzerförderers. In der ersten Planetenstufe (6) trägt der Planetenradträger (7) jeweils zwei Sätze von Planetenrädern (8, 9), die unterschiedliche Durchmesser haben und paarweise auf gleichen Achsen des Planetenradträgers (7) angeordnet sind. Die Sonnenräder (10, 11) haben entsprechende Durchmesser. Die Hohlräder (12,13), die mit den Planetenradsätzen (8,9) des Planetenradträgers (7) zusammenarbeiten, sind voll umlauffähig im Gehäuse des Planetengetriebes (2) gelagert und ringförmig ausgebildet.The basic structure of the new drive system for heavy-duty machines is over A b b. 1 can be seen. Because of the high reduction ratio necessary for coal plows and face conveyors is the three-phase asynchronous squirrel cage motor (1) with a two-stage planetary gear (2) connected. Instead of the elastic coupling (3), a hydrodynamic coupling can also be used to protect the chain Coupling are used. A connection (4), preferably designed as a tooth coupling, transmits the power to the plow chain wheel (5) or the chain star of the chain scraper conveyor. In the first planetary stage (6) the planet gear carrier (7) carries two sets of planet gears (8, 9), which are different Have diameter and are arranged in pairs on the same axes of the planet carrier (7). the Sun gears (10, 11) have corresponding diameters. The ring gears (12,13) with the planetary gear sets (8,9) of the planet carrier (7) work together, are fully rotatable in the housing of the planetary gear (2) stored and ring-shaped.
Um auf die Außenflächen der ringförmigen Hohlräder die in A b b. 1 nicht dargestellten Bremsen auflegen und direkt Schaltimpulse abnehmen zu können, gibt es verschiedene Lösungsalternativen. So ist es beispielsweise möglich, im Gehäuse des Planetengetriebes (2) nicht dargestellte Ausnehmungen vorzusehen und die Bremsen sowie die Schaltgeräte in diesen Ausnehmungen anzuordnen. Weiterhin ist es möglich, öffnungen (14,15) im Gehäuse des Planetengetriebes vorzusehen,To the outer surfaces of the ring-shaped ring gears in A b b. 1 apply brakes, not shown and to be able to pick up switching impulses directly, there are various alternative solutions. This is how it is, for example possible to provide recesses not shown in the housing of the planetary gear (2) and the Arrange brakes and switching devices in these recesses. It is also possible to have openings (14,15) to be provided in the housing of the planetary gear,
ίο durch welche die Bremsen bzw. ihre Betätigungsorgane und Zuleitungen zu den Schaltgeräten hindurchgeführt werden können. Hierbei können sowohl radial wirkende als auch Scheibenbremsen benutzt werden. Außerdem ist es bei einer anderen Lösungsalternative möglich, auf den Außenflächen der ringförmigen Hohlräder (12, 13) Zahnkränze anzuordnen, welche auf durch die öffnungen (14, 15) hindurchgreifende, in A b b. 5 dargestellte Zahnräder (49, 50) einwirken, die ihrerseits mit den Bremsscheiben (56, 57) und den Bremsen bzw. den Schaltgeräten verbunden sind.ίο through which the brakes or their actuators and leads to the switching devices can be passed through. Both radially acting as well as disc brakes can be used. It is also possible with another alternative solution to the outer surfaces of the ring-shaped ring gears (12, 13) to arrange ring gears, which on through the openings (14, 15) reaching through, in A b b. 5 illustrated gears (49, 50) act, which in turn with the Brake discs (56, 57) and the brakes or the switching devices are connected.
Die zweite Planetenstufe (16) des Planetengetriebes (2) ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel normal ausgebildet; das dieser Stufe zugeordnete Hohlrad (17) ist fester Bestandteil des Gehäuses.The second planetary stage (16) of the planetary gear (2) is normal in the present embodiment; the ring gear (17) assigned to this stage is an integral part of the housing.
Durch wechselseitiges Festlegen der ringförmigen Hohlräder (12, 13) mittels der in A b b. 1 nicht dargestellten Bremsen wird das Planetengetriebe (2) zum Lastschaltgetriebe, wobei der Planetenradträger (7) in beiden Schaltstellungen mit unterschiedlichen Drehzahlen umläuft. Um die Kräfte, Momente und mechanischen Belastungen kleinzuhalten, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste Planetenstufe als Schaltstufe ausgebildet worden. Der Schaltvorgang selbst, d. h. das Abheben der einen und das Auflegen der anderen Bremse, kann durch entsprechende Steuer- und Betätigungseinrichtungen gedämpft werden und unter Vermeidung von Kraft- bzw. Momentspitzen erfolgen.By alternately fixing the ring-shaped ring gears (12, 13) by means of the in A b b. 1 not shown Braking turns the planetary gearbox (2) into a powershift gearbox, with the planetary gear carrier (7) in rotates in both switching positions at different speeds. About the forces, moments and mechanical To keep loads small is the first planetary stage as in the present embodiment Switching stage has been trained. The switching process itself, d. H. the lifting of one and the hanging up of the other brake, can be dampened by appropriate control and actuation devices and under Avoidance of force or torque peaks.
Das gleichzeitige Lösen beider Bremsen führt zur Unterbrechung des Leistungs- und Momentflusses, so daß dieser Vorgang — durch entsprechende Sensoren und Betätigungsorgane ausgelöst — bei der Blockierung bzw. plötzlichen Überlastungen der Arbeitsmaschine die Funktion der sonst erforderlichen Sicherheitskupplungen voll übernehmen kann. Die Unterbrechung des Momenten- bzw. Leistungsflusses auf die vorbeschriebene Weise hat darüberhinaus den Vorteil, daß keine zusätzlichen Bauelemente erforderlich werden und der Normalbetrieb nach Beseitigung der Blockierung durch einen einfachen Schaltvorgang wieder aufgenommen werden kann. Die Sicherheitsfunktion der beiden ringförmigen Hohlräder der ersten Planetenstufe (6) läßt sich sogar in der Weise gestalten, daß die Bremsen bei Überlastung zunächst durchrutschen und erst kurz vor dem Auftreten unzulässiger Erwärmung abheben. Auf diese Weise wird das Arbeitsverhalten dem optimalen Kupplungsverhalten für Strebförderer und Kohlehobel angenähert, indem bei plötzlichen Überlastungen zunächst für eine kurze Zeit das Drehmoment aufrechterhalten und anschließend der Leistungsfluß unterbrochen wird. Sollte der zur Überlastung bzw. Blockierung führende Widerstand nach verhältnismäßig kurzer Zeit überwunden werden können, so tritt bei dem vorbeschriebenen optimalen Kupplungsverhalten keine Unterbrechung des Leistungsflusses auf.The simultaneous release of both brakes leads to the interruption of the power and torque flow, so that this process - triggered by appropriate sensors and actuators - when blocking or sudden overloads of the work machine, the function of the otherwise required safety clutches can take over fully. The interruption of the torque or power flow to the one described above Way also has the advantage that no additional components are required and the Normal operation resumed after the blockage has been removed with a simple switching process can be. The safety function of the two ring-shaped ring gears of the first planetary stage (6) can can even be designed in such a way that the brakes slip through when overloaded and only shortly before stand out from the occurrence of impermissible heating. In this way, the work behavior becomes the most optimal Coupling behavior for face conveyors and coal planers approximated by initially in the event of sudden overloads maintain the torque for a short time and then interrupt the power flow will. Should the resistance leading to overload or blockage occur after a relatively short time can be overcome, there is no interruption in the above-described optimal coupling behavior of the power flow.
Die hydraulische Steuerung für die beiden Bremsen (18, 19) kann gegenüber der in Abb.2 dargestellten Form auch in der Weise abgeändert werden, daß das Lösen der Bremsen von den Hohlrädern nicht durchThe hydraulic control for the two brakes (18, 19) can be compared to that shown in Fig Shape can also be modified in such a way that the brakes are not released from the ring gears
hydraulischen Druck, sondern durch Federkraft erfolgt. Durch die Dimensionierung der Sonnenräder (10, 11), der Planetenräder (8, 9) und ringförmigen Hohlräder (12,13) beider Übersetzungsstufen ist es möglich, beim Umschalten zumindest diejenigen Geschwindigkeitsrelationen zu erreichen, die bei polumschaltbaren Motoren heute üblich sind. Darüberhinaus kann man auch größere und nicht ganzzahlige Geschwindigkeitsrelationen herstellen.hydraulic pressure, but rather by spring force. By dimensioning the sun gears (10, 11), the planet gears (8, 9) and ring-shaped ring gears (12,13) of both gear ratios, it is possible when Switching to achieve at least those speed ratios that are required for pole-changing motors are common today. In addition, one can also use larger and non-integer speed relations produce.
In A b b. 2 sind die umlauffähigen, ringförmigen Hohlräder (12, 13) der ersten Planetenstufe (6) sowie die dazugehörigen Bremsen (18,19) mit ihren entsprechenden Bremszylindern (20,21) dargestellt. Beim Festlegen des Hohlrades (13) durch die Bremse (19) ergibt sich die niedrige Antriebsdrehzahl, welche beim Anfahren und bei hohen Belastungen benötigt wird, während sich beim Festlegen des Hohlrades (12) durch die Bremse (18) — wie in A b b. 2 dargestellt — die normale Betriebsdrehzahl am Abtrieb einstellt. Da sich durch die beiden verschiedenartigen Untersetzungsverhältnisse des Getriebes bei gleicher Antriebsleistung des Drehstrom-Asynchron-Kurzschlußläufermotors (1) unterschiedliche Drehmomente bzw. Drehzahlen ergeben, stehen für die langsamen Geschwindigkeiten des Kohlehobels bzw. Strebförderers höhere Kräfte zur Verfügung, wodurch der Anlaufvorgang und das Überwinden hoher Widerstände sehr begünstigt werden. Zur Bewegung der Bremszylinder (20, 21) dienen zwei vorzugsweise als Vier-Zwei-Wege-Ventile ausgebildete servobetätigte Steuerschieber (22,23) sowie ein Druckerzeugungssystem mit einer Pumpe (24), einem Druckspeicher (25), einem Rückschlagventil (26), einem Sicherheitsventil (27) und einer nicht dargestellten Schalteinrichtung, welche die Pumpe (24) auf drucklosen Umlauf schalten kann, wenn keine Druckflüssigkeit benötigt wird. Der Druckspeicher (25) soll die Verfügbarkeit von einer für Notauslösungen hinreichenden Flüssigkeitsmenge auch bei Störungen an der Pumpe sicherstellen. In A b b. 2 are the rotatable, ring-shaped ring gears (12, 13) of the first planetary stage (6) and the Associated brakes (18, 19) with their corresponding brake cylinders (20, 21) are shown. When setting of the ring gear (13) by the brake (19) results in the low drive speed, which when starting and is required at high loads, while when fixing the ring gear (12) by the brake (18) - as in A b b. 2 - sets the normal operating speed at the output. Since the two different reduction ratios of the gearbox with the same drive power of the three-phase asynchronous squirrel cage motor (1) result in different torques or speeds, represent the slow speeds of the coal plow or face conveyor higher forces are available, whereby the start-up process and the overcoming high resistances are very much favored. Two are preferably used to move the brake cylinders (20, 21) servo-operated valves designed as four-two-way valves Control slide (22, 23) and a pressure generation system with a pump (24) and a pressure accumulator (25), a check valve (26), a safety valve (27) and a switching device (not shown), which the pump (24) can switch to pressureless circulation when no hydraulic fluid is required will. The pressure accumulator (25) is intended to ensure the availability of a sufficient quantity of liquid for emergency releases even in the event of faults in the pump.
Die Steuerschieber (22,23) können hydraulisch-federbelastet, elektromagnetisch oder elektromagnetisch-federbelastet betätigt werden. Eine besonders günstige Lösungsalternative besteht in der in A b b. 2 dargestellten beidseitigen elektromagnetischen Betätigungsweise, bei der sich die verschiedenen, nachfolgend im einzelnen beschriebenen Steuerimpulse und Meßsignale, welche bei den unterschiedlichen Betriebszuständen berücksichtigt werden müssen, am einfachsten verarbeiten lassen. The control spools (22,23) can be hydraulically spring-loaded, be actuated electromagnetically or electromagnetically spring-loaded. A particularly cheap one The alternative solution is the one in A b b. 2 illustrated double-sided electromagnetic actuation, in which the various control pulses and measurement signals described in detail below, which The easiest way to process them is to take into account the different operating states.
Im Schaltstromkreis sind die Elektromagnete (28,29, 30,31) mit den dazugehörigen Schaltern (32,33,34,35) und der Stromquelle zusammengefaßt. Die vier Schalter werden durch die zur Sicherstellung eines einwandfreien Antriebsverhaltens beim Anlaufen, bei Normalbetrieb und bei Überlastung durch die verschiedenen Steuerimpulse und Meßsignale in unterschiedlicher Weise betätigt. Zum Erreichen der in A b b. 2 dargestellten Grenzstellung, bei welcher das Hohlrad (12) festgelegt ist, während das Hohlrad (13) frei umlaufen muß, ist es erforderlich, die Schalter (33, 34) zu schließen, während die Schalter (32, 35) geöffnet bleiben müssen. Es empfiehlt sich, die Elektromagnete (28, 29, 30, 31) nur beim Umschalten der Steuerschieber (22,23) von Strom durchfließen zu lassen, so daß die Schalter (32,33,34,35) durch entsprechende Steuer- und Meßsignale für einen bestimmten Zeitraum geschlossen, nach Beendigung des Umsteuervorganges jedoch wieder geöffnet werden. Dies kann beispielsweise durch eine nicht dargestellte Federrückstellung der Schalter (32, 33, 34, 35) und einen zusätzlichen Haltestromkreis mit Unterbrecherkontakt erreicht werden (vgl. Abb. 6).In the switching circuit are the electromagnets (28,29, 30,31) with the associated switches (32,33,34,35) and the power source combined. The four switches are through to ensure proper operation Drive behavior when starting, during normal operation and when overloaded by the various Control pulses and measurement signals actuated in different ways. To achieve the in A b b. 2 shown Limit position in which the ring gear (12) is fixed while the ring gear (13) must rotate freely it is necessary to close the switches (33, 34) while the switches (32, 35) must remain open. It it is advisable to use the electromagnets (28, 29, 30, 31) only when switching the control slide (22, 23) from power to flow through so that the switches (32,33,34,35) closed by appropriate control and measurement signals for a certain period of time after completion the reversal process, however, must be reopened. This can be done, for example, by a not shown Spring return of the switches (32, 33, 34, 35) and an additional holding circuit with breaker contact can be achieved (see Fig. 6).
Die Steuerimpulse und Meßsignale zur Betätigung der vorgenannten vier Schalter werden über die Leitungen (36, 37, 38, 39) des Steuerstromkreises übermittelt. Die wichtigsten für die Sicherstellung eines einwandfreien Antriebsverhaltens bei verschiedenen Betriebszuständen der Arbeitsmaschine, vorzugsweise beim Anlaufen und bei Überlastung, notwendigen und auszulösenden Schaltvorgänge werden nachfolgend im einzelnen beschrieben:The control pulses and measurement signals for actuating the aforementioned four switches are transmitted via the lines (36, 37, 38, 39) of the control circuit. The most important for ensuring a flawless Drive behavior in different operating states of the machine, preferably when starting up and in the event of overload, the necessary switching operations to be triggered are described in detail below described:
AnlaufvorgangStart-up process
Beim Abschalten des Drehstrom-Asynchron-Kurzschlußläufermotors (1) werden automatisch Steuerimpulse über die Leitungen (36,39) auf die Schalter (32,35) gegeben, durch welche die Steuerschieber (22, 23) umgesteuert, die Bremse (18) gelöst und die Bremse (19) festgelegt werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß beim Einschalten des Drehstrom-Asynchron-Kurzschlußläufermotors (1) in jedem Falle zunächst das größere Übersetzungsverhältnis wirksam wird, um mit den daraus resultierenden größeren Drehmomenten und kleineren Drehzahlen das Anlaufen zu unterstützen. Die Drehzahl des Drehstrom-Asynchron-Kurzschlußläufermotors (1) steigt entsprechend den Anlaufwiderständen des Kettenkratzerförderers oder Kohlehobels an. Das Ansteigen der Motordrehzahl kann — natürlich mit dem entsprechenden Untersetzungsfaktor — am umlaufenden Hohlrad (12) über den digitalen Impulsgeber (40) abgelesen und in einem nicht dargestellten kleinen Speicher in zeitlich vorprogrammierten Abständen mit den entsprechenden Drehzahl-Werten der Motorkennlinie verglichen werden. Wird wegen zu hoher Anlaufwiderstände das Kippmoment in der Anlaufphase in einer vorgegebenen Zeit nicht überschritten, so kann der Antriebsmotor auch von hier aus stillgesetzt werden. Wird das Kippmoment überschritten, so kann in dem kleinen Speicher bei einer vorher eingegebenen Grenzdrehzahl der Umschaltvorgang eingeleitet werden oder aber auch mit dem Umschaltvorgang so lange gewartet werden, bis die den jeweiligen Anlaufwiderständen entsprechende Maximaldrehzahl der großen Übersetzungsstufe erreicht worden ist. Der Impuls für den Umschaltvorgang erfolgt dann über die Steuerleitung (42) auf die Steuerleitungen (37,38), welche das Umsteuern der Steuerschieber (22,23) bewirken und das Festlegen des Hohlrades (12) sowie das Lösen der Bremse (19) am Hohlrad (13) zur Folge haben. Zum Erreichen eines »weichen« Schaltvorganges können sowohl in die Steuerleitungen Verzögerungsglieder eingebaut als auch in den Hydraulikleitungen Drosseln vorgesehen werden, welche bewirken, daß das Lösen und Festlegen (18,19) langsam und in einer besonderen, vorgegebenen zeitlichen Relation erfolgt.When the three-phase asynchronous squirrel cage motor (1) is switched off, control pulses are generated automatically given via the lines (36,39) to the switches (32,35) through which the control spools (22, 23) are reversed, the brake (18) released and the brake (19) set. This ensures that that when switching on the three-phase asynchronous squirrel cage motor (1) in each case the larger one Gear ratio becomes effective in order to deal with the resulting larger torques and to support the start-up at lower speeds. The speed of the three-phase asynchronous squirrel cage motor (1) increases according to the starting resistances of the chain scraper conveyor or coal plow. That Increasing the engine speed can - of course with the corresponding reduction factor - on the rotating Ring gear (12) is read via the digital pulse generator (40) and in a small one, not shown Memory at pre-programmed intervals with the corresponding speed values of the motor characteristic be compared. If the start-up resistance is too high, the breakdown torque in the start-up phase is specified time is not exceeded, the drive motor can also be stopped from here. If the breakdown torque is exceeded, a previously entered limit speed can be stored in the small memory the switchover process can be initiated or waited so long before the switchover process until the maximum speed of the high gear ratio corresponding to the respective starting resistances has been achieved. The impulse for the switching process then takes place via the control line (42) on the control lines (37,38), which cause the reversing of the control spool (22,23) and the setting of the ring gear (12) and the release of the brake (19) on the ring gear (13). To achieve a "Soft" switching processes can be built into the control lines as well as delay elements throttles are provided in the hydraulic lines, which cause the loosening and fixing (18,19) takes place slowly and in a special, predetermined time relation.
Soll an Stelle der elastischen Kupplung (3) zwischen dem Drehstrom-Asynchron-Kurzschlußläufermotor (1) und dem Planetengetriebe (2) eine hydrodynamische Kupplung eingesetzt werden, so sind die an den Markierungen (40, 41) der umlauffähigen Hohlräder (12, 13) gemessenen Drehzahlen nicht mehr repräsentativ für die Drehzahl der Antriebsmaschine in den jeweiligen im Getriebe eingeschalteten Gängen, weil der lastabhängige und über die Drehzahl der umlauffähigen Hohlräder nicht erfaßbare Schlupf der hydrodynamischen Kupplung, der sich in den Speichern nicht ohne weiteres und mit betrieblich gleichbleibender Genauigkeit berück-Should instead of the elastic coupling (3) between the three-phase asynchronous squirrel cage motor (1) and the planetary gear (2) a hydrodynamic coupling are used, so are those at the markings (40, 41) of the rotatable ring gears (12, 13) are no longer representative of the measured speeds the speed of the drive machine in the respective gears engaged in the transmission, because the load-dependent and slip of the hydrodynamic clutch that cannot be detected via the speed of the rotatable ring gears, which is not easily taken into account in the accumulators and with consistent operational accuracy.
sichtigen läßt, mit in das Drehzahlverhalten der Hohlräder (12,13) eingeht. In einem solchen Falle ist es daher erforderlich, die Meßwerte für die Drehzahl des Drehstrom-Asynchron-Kurzschlußläufermotors (1) unmittelbar an dessen Abtriebswelle z. B. durch in der Kupplungslaterne angebrachte Sensoren abzunehmen und den Speichern für die Auslösung der Steuerimpulse zuzuführen. can be seen, is included in the speed behavior of the ring gears (12,13). In such a case, therefore, it is required, the measured values for the speed of the three-phase asynchronous squirrel cage motor (1) directly on the output shaft z. B. remove by mounted sensors in the coupling lantern and to the memory for the triggering of the control impulses.
Langsamer Aufbau einer ÜberlastSlow build-up of an overload
Bei der in A b b. 2 dargestellten Bremsstellung für das kleine Übersetzungsverhältnis des Getriebes, d.h. für den »Normalbetrieb«, läßt sich aus der umlaufenden Drehzahl des digitalen Meßwertgebers (41) am frei umlaufenden Hohlrad (13) ein Maß für die Drehzahl des Antriebsmotors ablesen. In einem ebenfalls nicht dargestellten kleinen Speicher kann dieses Maß mit den entsprechenden Drehzahlwerten der Motorkennlinie verglichen werden und somit kurz vor Erreichen des Kippmomentes der Antriebsmaschine über die Steuerleitung (43) auf die Steuerleitungen (36,39) ein Impuls gegeben werden, welcher den Umschaltvorgang auf das große Übersetzungsverhältnis des Getriebes, d. h. die kleineren Drehzahlen mit den größeren Drehmomenten auslöst. Auch dieser Umschaltvorgang kann durch Verzögerungsglieder in den Steuerleitungen bzw. Drosseln in den Hydraulikleitungen gedämpft werden und somit »weich« erfolgen.In the case of the in A b b. 2 shown braking position for the small transmission ratio of the transmission, i.e. for the "normal operation" can be seen from the rotating speed of the digital transducer (41) on the freely rotating Read off the ring gear (13) for the speed of the drive motor. In one also not shown small memory can compare this measure with the corresponding speed values of the motor characteristic and thus shortly before reaching the overturning torque of the drive machine via the control line (43) a pulse is given to the control lines (36,39), which the switching process to the large Gear ratio of the transmission, d. H. the lower speeds with the higher torques triggers. This switching process can also be carried out by delay elements in the control lines or chokes in the hydraulic lines are dampened and thus take place "softly".
Plötzliches Auftreten von Überlastungen z. B. beim BlockierenSudden occurrence of overloads e.g. B. when blocking
Das plötzliche Auftreten von starken Überlastungen bzw. Blockierungen kann sich sowohl im langsamen Gang (großes Übersetzungsverhältnis) als auch im schnellen Gang (kleines Übersetzungsverhältnis) ereignen. Plötzliche Überlastungen bzw. Blockierungen sind an kurzzeitigem, starkem Drehzahlabfall erkennbar. Das bedeutet, daß die Drehzahlwerte an dem jeweils frei umlaufenden Hohlrad in einem außerordentlich kurzen Zeitraum sehr stark abfallen. Dieser steile Drehzahlabfall wird — entsprechend dem gerade eingelegten Gang — an dem jeweils frei umlaufenden Meßgeber registriert und in einem der beiden nicht dargestellten Speicher als steiler Drehzahlabfall erkannt. Der sich daraus ergebende Impuls wird über die Steuerleitungen (42,43) auf die Steuerleitungen (36,38) und damit auf die Schalter (32, 34) gegeben, was zur Folge hat, daß sich beide Bremsen abheben und beide Hohlräder umlaufen können. Dadurch werden Antriebsmaschine und Arbeitsmaschine sofort getrennt und der Momenten- und Leistungsfluß, der den Antrieb durchläuft, unterbrochen. Der Elektromotor fällt auf Leerlaufdrehzahl zurück. Beim Abschalten des Elektromotors erfolgt der bereits beschriebene Steuerimpuls, der die Bremse (19) blockiert und die Bremse (18) löst, um bei einem erneuten Einschalten nach Beseitigung der Blockierung die Arbeitsmaschine im langsamen Gang anlaufen zu lassen. The sudden occurrence of severe overloads or blockages can occur both in the slow Gear (large gear ratio) as well as in high gear (small gear ratio). Sudden overloads or blockages can be recognized by a short, sharp drop in speed. This means that the speed values on the freely rotating ring gear in each case are extraordinary drop very sharply for a short period of time. This steep drop in speed is - corresponding to the one just inserted Gear - registered on the freely rotating encoder and in one of the two not shown Memory recognized as a steep drop in speed. The resulting impulse is transmitted via the control lines (42,43) on the control lines (36,38) and thus on the Switch (32, 34) given, which has the consequence that both brakes lift off and both ring gears rotate can. As a result, the drive machine and the driven machine are immediately separated and the torque and Power flow that runs through the drive is interrupted. The electric motor falls back to idle speed. When the electric motor is switched off, the control pulse described above, which activates the brake (19) blocked and the brake (18) is released, so that when the machine is switched on again after the blockage has been removed, the Allow the machine to start in slow gear.
Zusätzliche Temperaturwächter für die Bremsen, das Getriebeöl und eine hydrodynamische KupplungAdditional temperature monitors for the brakes, the gear oil and a hydrodynamic clutch
Das System von Steuerleitungen (36, 37, 38, 39), Schaltern (32, 33, 34, 35), Elektromagneten (28, 29, 30, 31), Steuerschiebern (22, 23) und die die Hohlräder (12, 13) festlegenden Bremsen (18, 19) gestatten es auch, andere als die drehzahlabhängigen Impulse zu Schaltvorgängen bzw. zur Unterbrechung des Leistungsflusses zu benutzen. Signale von entsprechenden Sensoren, welche die Temperatur erfassen, können auf diese Weise Schaltvorgänge bewirken, die das Betriebsverhalten des Antriebs ebenfalls erheblich verbessern.The system of control lines (36, 37, 38, 39), switches (32, 33, 34, 35), electromagnets (28, 29, 30, 31), control slides (22, 23) and the brakes (18, 19) fixing the ring gears (12, 13) also allow other than the speed-dependent pulses for switching operations or for interrupting the power flow to use. Signals from appropriate sensors, which detect the temperature, can in this way Cause switching operations that also significantly improve the operating behavior of the drive.
Beim Auftreten von Überlastungen, die kein so starkes Drehzahlgefälle zur Folge haben wie Blockierungen, ist es beispielsweise — wie bereits erwähnt — vonWhen overloads occur that do not result in such a steep speed gradient as blockages, is it for example - as already mentioned - from
ίο großem Vorteil, wenn das Drehmoment über einen gewissen Zeitraum aufrechterhalten werden kann, bevor der Leistungsfluß unterbrochen wird. Dadurch besteht die Möglichkeit, innerhalb eines bestimmten Zeitraumes ein erhöhtes Drehmoment bei stark verminderter Drehzahl aufrechtzuerhalten und somit möglicherweise den Widerstand, welcher die Überlastung verursacht, zu beseitigen. Die Übertragung des kurzzeitig erhöhten Drehmomentes kann bei verminderter Drehzahl dadurch erfolgen, daß in beiden Geschwindigkeitsstufen die das jeweils zu blockierende Hohlrad festlegende Bremse in ihrer Bremskraft so eingestellt wird, daß sie oberhalb eines bestimmten Drehmomentes durchrutscht. Die genaue Einstellung des Bremsdruckes kann durch die Überdruckventile (44,45) erfolgen. Wird nun das auf diese Weise festgelegte Grenzdrehmoment überschritten und kommt es zum Durchrutschen des Hohlrades unter den Bremsbacken, so wird die gesamte Leistung der Antriebsmaschine — ähnlich wie beispielsweise bei der Sternbolzenkupplung — zwischen Bremsbacken und Hohlrad in Wärme umgewandelt. Dieser Übergangszustand kann nur eine sehr kurze Zeit aufrechterhalten werden und muß durch Temperaturwächter, die sich in den Bremsen (18, 19) befinden, beendet werden. Die Temperaturwächter geben ihre Impulse auf die Steuerleitungen (36, 38), so daß nach Erreichen der Grenztemperatur die festgelegte Bremse abgehoben wird und der Leistungsfluß unterbrochen ist.ίο great advantage when the torque is above a certain level Period of time can be maintained before the power flow is interrupted. Thereby exists the possibility of an increased torque at a greatly reduced speed within a certain period of time and thus possibly to eliminate the resistance which causes the overload. The transmission of the briefly increased torque can thereby be achieved at a reduced speed take place that in both speed levels the ring gear to be locked in each case Brake is adjusted in its braking force so that it slips above a certain torque. The exact setting of the brake pressure can be made using the pressure relief valves (44, 45). Will now the limit torque set in this way is exceeded and the Ring gear under the brake shoes, the entire power of the prime mover - similar to, for example with the star pin coupling - converted into heat between the brake shoes and the ring gear. This The transition state can only be maintained for a very short time and must be which are in the brakes (18, 19) are ended. The temperature monitors give their impulses on the control lines (36, 38) so that the specified brake is lifted after the limit temperature has been reached and the power flow is interrupted.
Die Temperatur des Getriebeöls kann ebenfalls durch einen Temperaturwächter überwacht werden, der beim Erreichen einer kritischen Grenztemperatur den gleichen Impuls auslöst und das Unterbrechen des Leistungsflusses bewirkt.The temperature of the gear oil can also be monitored by a temperature monitor that is used during Reaching a critical limit temperature triggers the same impulse and the interruption of the power flow causes.
Obwohl das neuartige Antriebssystem für schwer anlaufende Arbeitsmaschinen gegenüber den herkömmlichen Antrieben (polumschaltbarer Motor, Getriebe, Sicherheitskupplung) bereits eine ganze Reihe von entscheidenden Vorteilen aufweist, kann das Arbeitsverhalten noch dadurch verbessert werden, daß man zwischen Motor und Getriebe eine hydrodynamische Kupplung einbaut. Bei polumschaltbaren Motoren ist ein derartiger Einbau nicht möglich, weil es keine hydrodynamischen Kupplungen für unterschiedliche Nenndrehzahlen gibt. Eine hydrodynamische Kupplung würde in zusätzlichem Maße zur Verminderung der BeIastung der Kette in Hobelanlagen und Strebförderern beitragen und auf diese Weise die Lebensdauer erhöhen und die Zahl der Kettenbrüche und Betriebsstillstände erheblich vermindern. Vor allem können Lastschwankungen, die nicht zum Umschalten von einem in den anderen Gang führen, gedämpft und in ihren schädlichen Auswirkungen auf Arbeitsmaschine und Antrieb abgemildert werden. Hydrodynamische Kupplungen haben jedoch den Nachteil, daß sich die Flüssigkeit bei länger andauerndem starken Schlupf, wie er bei Überlastungen aufzutreten pflegt, stark erwärmt und schließlich die Schmelzsicherungen ansprechen, so daß das öl ausläuft. Hierdurch treten erhebliche Betriebsstillstände auf, weil die Kupplung abkühlen und das öl neu einge-Although the new type of drive system for heavy-duty machines compared to conventional Drives (pole-changing motor, gearbox, safety clutch) already have a whole series of crucial ones Has advantages, the work behavior can be improved by between A hydrodynamic coupling is installed in the engine and transmission. For pole-changing motors, Such an installation is not possible because there are no hydrodynamic couplings for different nominal speeds gives. A hydrodynamic coupling would also reduce the load contribute to the chain in planing systems and face conveyors and in this way increase the service life and significantly reduce the number of chain breaks and downtimes. Above all, load fluctuations, which do not lead to switching from one gear to the other, dampened and in their harmful Effects on the driven machine and drive are mitigated. Hydrodynamic couplings have the disadvantage, however, that the liquid is in the event of prolonged strong slippage, such as is the case with overloads tends to occur, strongly heated and finally the fuses respond, so that the oil expires. This leads to considerable downtimes because the clutch cools down and the oil
füllt werden muß. Bei Benutzung des neuartigen Antriebssystems für schweranlaufende Arbeitsmaschinen in Verbindung mit hydrodynamischen Kupplungen ist es jedoch möglich, in die Kupplungslaterne Sensoren einzubauen, die eine berührungsfreie Übertragung von die Flüssigkeitstemperatur repräsentierenden Meßwerten gestatten und auf diese Weise in der Lage sind, vor Ansprechen der Schmelzsicherung den Leistungsfluß im Getriebe durch Abheben beider Bremsen zu unterbrechen. must be filled. When using the new drive system for heavy-duty machines in connection with hydrodynamic couplings, however, it is possible to install sensors in the coupling lantern, the non-contact transmission of measured values representing the liquid temperature and in this way are able to control the flow of power in the fuse before the fuse has responded Interrupt transmission by lifting both brakes.
Beidseitig der beiden umlauffähigen ringförmigen Hohlräder müssen, wie in A b b. 3 dargestellt, simmeringartige Dichtungen (46) gegenüber dem Getriebegehäuse vorgesehen werden, damit die Öffnungen (14,15) hergestellt werden können, ohne daß die Abdichtungen des Getriebes gegen Ölverluste darunter leiden. Es wird zweckmäßig sein, den Bereich der umlauffähigen ringförmigen Hohlräder derart auszubilden, daß in der Nähe der Gehäusewandung ringförmige, gegenüber dem übrigen Getrieberaum abgedichtete Kammern entstehen, welche mit der Atmosphäre verbunden sind. Weiterhin wird es zweckmäßig sein, Bremsen und Sensoren gegenüber dem umgebenden Strebraum durch Staubabdichtungen zu schützen.Both sides of the two rotatable ring-shaped ring gears must, as in A b b. 3 shown, simmering-like Seals (46) are provided opposite the gearbox housing so that the openings (14,15) can be produced without the seals of the transmission suffering from oil loss. It will be expedient to design the area of the rotatable ring-shaped ring gears in such a way that in the vicinity the housing wall creates ring-shaped chambers that are sealed off from the rest of the gear space, which are connected to the atmosphere. Furthermore, it will be useful to have brakes and sensors to protect against the surrounding wall area by dust seals.
In A b b. 4 ist eine mögliche Anordnung von Bremsen und Bremszylindern für ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Bremsen radial auf entsprechende mit den Hohlrädern (12, 13) verbundene Bremstrommeln wirken. Hierbei werden die Bremsen und die Bremszylinder zweckmäßigerweise über ein drehbar gelagertes Hebelgestänge miteinander verbunden.In A b b. 4 shows a possible arrangement of brakes and brake cylinders for an exemplary embodiment, in which the brakes are radially connected to corresponding brake drums connected to the ring gears (12, 13) works. Here, the brakes and the brake cylinders are expediently mounted on a rotatable Lever linkage connected to each other.
A b b. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem — um die Abdichtung des Getriebes einfacher zu gestalten — die Drehbewegung der Hohlräder (12,13) über entsprechende Zahnräder (49,50), welche in einem auf das Pianetengetriebe (2) aufgesetzten Gehäuse (51) angeordnet sind, abgenommen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Arbeitsraum des eigentlichen Planetengetriebes (2) und der vom Gehäuseteil (51) umschlossene Raum derart miteinander verbunden, daß die Schmierung der Räder gemeinsam erfolgen kann. Der Gehäuseteil (51) wird an den Stellen (52,53) von Wellen durchdrungen, auf deren jeweils einer Seite die Zahnräder (49, 50) innerhalb des Gehäuses angebracht sind. Die beiden Wellen werden im Gehäuse über die Dichtungen (54, 55) in einfacher Weise abgedichtet. An den freien, aus dem Gehäuseteil (51) herausragenden Enden der beiden Wellen sitzen die Bremsscheiben (56, 57), auf denen die Markierungen zur Erzeugung der drehzahlabhängigen Signale angebracht sind und auf welche die Bremsen einwirken. Hierbei können die Bremsen wiederum radial wirksam oder als Scheibenbremsen ausgebildet sein.A b b. 5 shows an embodiment in which - in order to make the sealing of the transmission easier - the rotary movement of the ring gears (12, 13) via corresponding gears (49, 50), which in a on the planetary gear (2) attached housing (51) are arranged, is removed. In this embodiment are the working space of the actual planetary gear (2) and that enclosed by the housing part (51) Space interconnected in such a way that the wheels can be lubricated together. The housing part (51) is penetrated by waves at the points (52,53), on one side of which the gears (49, 50) are mounted inside the housing. The two shafts are in the housing via the seals (54, 55) sealed in a simple manner. At the free ends protruding from the housing part (51) Both shafts sit the brake disks (56, 57) on which the markings for generating the speed-dependent Signals are attached and on which the brakes act. Here, the brakes can again be effective radially or designed as disc brakes.
In A b b. 6 ist ein Ausführungsbeispiel für das elektrische Schaltbild der Arbeitsstromkreise dargestellt, welehe beim Schließen der Schalter (32,33,34,35) die Elektromagnete (28, 29,30, 31) betätigen. Die entsprechenden starren Impulse zum Schließen der Schalter werden — wie bereits beschrieben — durch die zugeordneten Steuerleitungen (36, 37, 38, 39) übermittelt. Die Spannungsquelle (58), die bei der Verwendung im schlagwettergeschützten Betrieb des Steinkohlenbergbaus eine gewisse Spannung nicht überschreiten darf, speist zwei Stromkreise. In dem ersten Stromkreis wird durch Betätigung des Schalters (35) im Elektromagneten (59) ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das den Anker anzieht und den Schalter (60) schließt. Hierdurch wird erreicht, daß der Strom auch nach Öffnen des SchaltersIn A b b. 6 shows an exemplary embodiment for the electrical circuit diagram of the working circuits, welehe when closing the switch (32,33,34,35) the electromagnets Press (28, 29,30, 31). The corresponding rigid impulses to close the switch will be - as already described - transmitted through the associated control lines (36, 37, 38, 39). The voltage source (58), which when used in the firedamp-protected operation of the hard coal mining industry a may not exceed a certain voltage, feeds two circuits. In the first circuit is actuated of the switch (35) in the electromagnet (59) generates an electromagnetic field that attracts the armature and the switch (60) closes. This ensures that the current continues even after the switch has been opened
(35) weiterfließt und gleichzeitig der Stromkreis zur Betätigung des Elektromagneten (31) geschlossen wird. Durch diesen Elektromagneten wird der Steuerschieber (23) umgesteuert, was beim Vorliegen ungünstiger Voraussetzungen unter Umständen eine oder mehrere Sekunden dauern kann. Aus diesem Grunde wird die abgeschlossene Umsteuerbewegung des Steuerschiebers (23) durch den Schalter (61) in der Weise quittiert, daß sowohl der Stromkreis für den Elektromagneten (31) als auch der Stromkreis für den Elekromagneten (59) unterbrochen werden. Die Elektromagneten (59,61) müssen einseitig federbelastet sein. Durch diese elektrische Schaltung wird erreicht, daß die vier Arbeitsstromkreise zur Betätigung der vier Elektromagneten (28,29,30,31) nur während der Umsteuervorgänge der Steuerschieber (22,23) von Strom durchflossen werden.(35) continues to flow and at the same time the circuit for actuating the electromagnet (31) is closed. The control slide (23) is reversed by this electromagnet, which occurs when the conditions are unfavorable may take one or more seconds. Because of this, the completed Reversal movement of the control slide (23) acknowledged by the switch (61) in such a way that both the circuit for the electromagnet (31) and the circuit for the electromagnet (59) are interrupted will. The electromagnets (59,61) must be spring-loaded on one side. Through this electrical Circuit is achieved that the four working circuits to operate the four electromagnets (28,29,30,31) only during the reversal of the control spool (22,23) are flowed through by current.
Vom Prinzip her gesehen kann das Planetengetriebe (2) auch mit mehr als zwei Geschwindigkeitsstufen (Gängen) ausgerüstet werden, die zweckmäßigerweise auch hier in die erste Planetenstufe verlegt werden, da an dieser Stelle die Drehmomente noch verhältnismäßig klein und damit die von den Bremszylindern aufzubringenden Kräfte gering sind. Wird die Schaltstufe des Planetengetriebes mit mehr als zwei Planetenradsätzen ausgerüstet, so ist es zweckmäßig, den Planetenradträger im Gehäuse doppelt zu lagern. Ein solches Ausführungsbeispiel ist — allerdings nur für zwei Planetenradsätze — in A b b. 7 dargestellt. Die Achsen des Planetenradträgers, auf denen die Planetenradsätze (8, 9) angeordnet sind, werden durch einen Ring (62) miteinander verbunden, der von einer Welle für die Sonnenräder (10, 11) durchdrungen wird. Dieser Ring (62) ist mit dem Gehäuse über ein zusätzliches Wälzlager (63) verbunden, so daß der Planetenradträger der Schaltstufe sowohl an seiner Abtriebswelle als auch am Ring (62) im Gehäuse verlagert ist. Bei mehr als zwei Planetenradstufen können auf diese Weise die Belastungen des PIanetenradträgers und sich daraus ergebende Verformungen vermindert werden.In principle, the planetary gear (2) can also have more than two speed levels (Aisles) are equipped, which are expediently relocated here in the first planetary stage, there at this point the torques are still relatively small and thus those to be applied by the brake cylinders Forces are small. Is the switching stage of the planetary gearbox with more than two planetary gear sets equipped, it is useful to store the planet carrier twice in the housing. Such an embodiment is - but only for two planetary gear sets - in A b b. 7 shown. The axes of the planet carrier, on which the planetary gear sets (8, 9) are arranged, are connected to one another by a ring (62) connected, which is penetrated by a shaft for the sun gears (10, 11). This ring (62) is with the Housing connected via an additional roller bearing (63) so that the planetary gear carrier of the switching stage both is displaced on its output shaft and on the ring (62) in the housing. With more than two planetary gear stages In this way, the loads on the planet wheel carrier and the resulting deformations can be reduced be decreased.
Hierzu 7 Blatt ZeichnungenIn addition 7 sheets of drawings
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