DE3627909A1 - Walzenlader fuer den untertagebetrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Walzenlader des Untertagebetriebes, dessen Schneidwalzen mit einem Antriebsmotor getrieblich verbunden sind und dessen Winde einen eigenen Antriebsmotor und ein Untersetzungsgetriebe besitzt, das die getriebliche Verbindung zwischen diesem Antriebsmotor und dem in eine Zahnstange oder Kette eingreifenden Antriebsrad der Winde herstellt.

Es gehört zum Stand der Technik, wie aus der DE-AS 11 71 376 hervorgeht, Gewinnungsmaschinen oder Vortriebsmaschinen zur selbsttätigen Regelung ihrer Vorschub- und Schnittgeschwindigkeit mit einem Differentialgetriebe auszurüsten. Das Differentialgetriebe befindet sich im Schrämkopf der Gewinnungsmaschine. Über dieses Getriebe, dessen zentrales Sonnenrad mit dem Antriebsmotor der Maschine getrieblich verbunden ist, wird die Antriebsleistung des vorgenannten Motors der Schrämwalze zugeführt. Gleichzeitig steht das als Stirnradplanetengetriebe ausgebildete Diffentialgetriebe mit einem Flüssigkeitsmotor in getrieblicher Verbindung, der das Hohlrad dieses Getriebes antreibt und es mit einer zusätzlichen Drehbewegung überlagert. Die Drehzahl des Flüssigkeitsmotors ist stufenlos verstellbar und über Null hinaus umsteuerbar. Daher kann die vom Hauptmotor der Gewinnungsmaschine ausgehende Drehbewegung mit Hilfe des Flüssigkeitsmotors in Abhängigkeit vom Drehsinn dieses Motors, stufenlos verstellt und die Ausgangsdrehzahl des Differentialgetriebes stufenlos angehoben oder reduziert werden, um die Schrämwalze mit der jeweils günstigsten Drehzahl antreiben zu können.

Winden für im Untertagebergbau eingesetzte Walzenlader sind vom Leistungsvermögen her so ausgelegt, daß sie sich bei maximaler Zugkraft mit der geforderten Marschgeschwindigkeit betreiben lassen. übersteigt die Marschgeschwindigkeit des Walzenladers einen bestimmten Wert, so fällt die maximale Zugkraft der Winde ab, da das Produkt aus Marschgeschwindigkeit und Zugkraft konstant ist und die augenblickliche Windenleistung bestimmt.

Nun treten Untertage Situationen auf, die es gestatten würden oder gar fordern, den Walzenlader mit erheblich höherer Marschgeschwindigkeit zu betreiben, wenn die Winde in der Lage wäre, auch in diesem Geschwindigkeitsbereich mit maximaler Zugkraft zu arbeiten. Das ist vor allem dann der Fall, wenn weichere, gängige Flözabschnitte hereinzugewinnen sind oder aber, wenn vom Betreiber des Walzenladers eine extrem hohe Gewinnungsleistung gefordert wird, die die Antriebsleistung einer serienmäßig hergestellten Winde überschreitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, der Winde eines Walzenladers im Bedarfsfall zusätzliche Antriebsleistung zuzuführen, um ihre maximale Zugkraft auch in höheren Geschwindigkeitsbereichen beibehalten zu können.

Die Erfindung geht dazu von dem eingangs erläuterten Walzenlader für den Untertagebetrieb aus und löst die vorgenannte Aufgabe mit Hilfe der im 1. Anspruch aufgeführten Merkmale. Eine derart ausgebildete Winde nimmt zunächst die Antriebsleistung ihres eigenen Antriebsmotors in Anspruch, der selbst bei maximaler Windenzugkraft einen verhältnismäßig großen Geschwindigkeitsbereich bis zu seiner Leistungsgrenze einschließt. Erst danach, wenn im Bereich noch höherer Vorschubgeschwindigkeit des Walzenladers die Zugkraft abfällt, nimmt der oder einer der die Schneidwalzen antreibenden Motoren an der Lastaufnahme der Winde teil und versorgt sie mit der Antriebsleistung, die zur Aufrechterhaltung der maximalen Zugkraft in diesem Geschwindigkeitsbereich zusätzlich erforderlich ist. Der Antriebsmotor der Winde kann ein Elektromotor sein. Es ist aber auch möglich, wie bei hydraulisch angetriebenen Winden üblich, einen Hydromotor für den Windenantrieb vorzusehen und ihn oder den Elektromotor in der vorgeschlagenen Form mit dem Überlagerungsgetriebe getrieblich zu verbinden.

Eine besonders gedrängte Getriebeanordnung ergibt sich, wenn man das Windengetriebe entsprechend den Merkmalen des 2. Anspruches ausbildet und mit den beiden Antriebsmotoren verbindet. Der Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß sich dann einerseits für das Untersetzungsgetriebe, andererseits aber auch für das Überlagerungsgetriebe weitgehend Getriebeelemente gleicher Art und Abmessungen verwenden lassen, was den Herstellungsaufwand und die Ersatzteilhaltung vereinfacht und verbilligt sowie das Bauvolumen der Getriebe reduziert.

Aus Gründen des Überlastungsschutzes empfiehlt es sich, die Winde entsprechend den Merkmalen des 3. Anspruches auszubilden. Das hier vorgeschlagene, mit einer Überlastkupplung ausgestattete Wendegetriebe sorgt dafür, daß die Winde in beiden Drehrichtungen arbeiten kann, ohne von dem sie zusätzlich mit Antriebsleistung versorgenden Antriebsmotor der Schneidwalzen - dessen Antriebsleistung erheblich größer als die Antriebsleistung des Windenmotors ist - überlastet zu werden.

Bildet man die Winde entsprechend dem Merkmal des 4. Anspruches aus, so läßt sich im Bedarfsfall jeder Leistungsfluß vom Schneidwalzenmotor zur Winde unterbinden. Diese Situation tritt vor allem dann auf, wenn dieser Antriebsmotor seine volle Leistung für den Antrieb der Schneidwalzen benötigt.

Damit in einem solchen Fall die für die Schneidwalzen verfügbare Antriebsleistung von der Winde nicht reduziert wird, können die Bremse und die beiden Kupplungen des Wendegetriebes in der im Anspruch 5 erläuterten Weise gesteuert werden. Diese Steuerung sorgt selbsttätig dafür, daß beim Erreichen oder Überschreiten des Ankerstromsollwertes jeder Leistungsfluß vom Antriebsmotor der Schneidwalzen zur Winde unterbleibt. Andererseits stellt diese Steuerung aber auch sicher, daß der Winde bei nicht ausgelastetem Antriebsmotor der Schneidwalzen stets das nicht ausgenutzte Leistungsvermögen dieses Motors angeboten wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 das Getriebeschema eines Walzenladers;

Fig. 2 das Zugkraft-Geschwindigkeitsdiagram der Winde des Walzenladers;

Fig. 3 ein Schaltschema.

Mit (1) ist die Schneidwalze des nicht näher dargestellten Walzenladers bezeichnet. Sie wird von dem Antriebsmotor (2) angetrieben und ist mit diesem über das Kegelradpaar (3, 4) und die Stirnräderkette (5, 6, 7, 8) getrieblich verbunden. Seine Vorschubbewegung erzeugt der Walzenlader mit Hilfe des Antriebsmotors (9), der auf das Antriebsrad (10) einwirkt, das in eine über die Streblänge verlaufende Zahnstange (11) eingreift. Antriebsrad (10) und Antriebsmotor (9) der Winde (12) sind über das Stirnradpaar (13, 14), das Untersetzungsgetriebe (15), das Überlagerungsgetriebe (16), das Stirnrad (17) und die ein Vorgelege bildenden Stirnradpaare (18, 19) und (20, 21) mit dem Motorritzel (22) des Antriebsmotors (9) der Winde (12) verbunden. Eine elektromagnetische Sicherheitsbremse (23), die bei stromlosem Antriebsmotor (9) einfällt, sichert den Walzenlader in Stillstandszeiten.

Sowohl das Untersetzungsgetriebe (15) als auch das Überlagerungsgetriebe (16) ist als Stirnradplanetengetriebe ausgebildet. Das zentrale Sonnenrad (24) des Untersetzungsgetriebes (15) ist mit dem Planetenradträger (25) des Überlagerungsgetriebes (16) verbunden und empfängt von diesem seine Drehbewegung, die es über die Planetenräder (26) auf den Planetenradträger (27) überträgt und über die beiden Stirnräder (13, 14) an das Antriebsrad (10) weiterleitet. Bei diesem Vorgang wälzen sich die Planetenräder (26) an dem mit einer Innenverzahnung ausgerüsteten, unverdrehbar angeordneten Hohlrad (28) ab.

Das Hohlrad (29) des dem Untersetzungsgetriebe (15) vorgeschalteten Überlagerungsgetriebes (16) ist drehbar im Windengehäuse gelagert. Es besitzt neben einem Innenzahnkranz auch einen Außenzahnkranz. Letzterer kämmt mit dem Stirnrad (17) und überträgt daher die vom Antriebsmotor (9) der Winde (12) ausgehende Drehbewegung auf das Hohlrad (29), das diese Drehbewegung über seinen Innenzahnkranz auf die Planetenräder (30) überträgt. Da diese sich auf dem festgehaltenen zentralen Sonnenrad (31) abwälzen, treiben sie ihren Planetenradträger (25) an, der die Drehbewegung in der vorbeschriebenen Weise an das Untersetzungsgetriebe (15) der Winde (12) weiterleitet.

Ein Wendegetriebe (32) verbindet über ein Stirnradpaar (33, 34) das Sonnenrad (31) des Überlagerungsgetriebes (16) mit der Abtriebswelle (35) des Antriebsmotors (2), der die Schneidwalze (1) antreibt. Gebildet wird das Wendegetriebe (32) von den beiden gleichachsig zueinander angeordneten Kegelrädern (36, 37), die über je eine Kupplung (38, 39) mit der sie tragenden Welle (40) des zentralen Sonnenrades (31) verbindbar sind. Eine Bremse (41) setzt die Welle (40) und damit das Sonnenrad (31) fest. Beide Kegelräder (36, 37) des Wendegetriebes (32) kämmen mit einem gemeinsamen Kegelrad (42), in dessen Verzahnung sie auf gegenüberliegenden Umfangsseiten eingreifen. Kegelrad (42) und Stirnrad (33) befinden sich auf einer mit einer Überlastkupplung (43) ausgerüsteten gemeinsamen Welle (44), so daß nur ein von der Überlastkupplung (43) in seiner Größe begrenzter Leistungsanteil des Antriebsmotors (2) in das Wendegetriebe (32) gelangen kann.

Durch Kuppeln des Kegelrades (36) oder (37) mit der Welle (40) kann dem Sonnenrad (31) des Überlagerungsgetriebes (16) nunmehr ein Teil der Leistung des Antriebsmotors (2) zusätzlich zugeführt werden, und zwar in der jeweils gewünschten Drehrichtung, die von der Maschinenfahrtrichtung bestimmt wird. Folglich vereinigen sich innerhalb des Überlagerungsgetriebes (16) der vom Antriebsmotor (2) und der vom Windenmotor (9) stammende Leistungsanteil und fließen über den Planetenradträger (25) dem Untersetzungsgetriebe (15) der Winde (12) zu, wo sie am Antriebsrad (10) zur Verfügung stehen. Infolgedessen kann in diesem Fall die Winde (12) mit überhöhter Geschwindigkeit gefahren werden, ohne dabei an maximaler Zugkraft einzubüßen, wie insbesondere aus dem in der Fig. 2 dargestellten Diagramm hervorgeht.

In diesem Diagramm ist die Windenzugkraft über der Windengeschwindigkeit aufgetragen, und es stellt der mit (A) bezeichnete Linienzug die Beziehung zwischen der Windenzukraft und der Vorschubgeschwindigkeit des Walzenladers dar, wenn diese Kraft allein vom Windenantriebsmotor (9) aufgebracht wird. Dagegen gibt der Linienzug (B) die Beziehung zwischen Windenzugkraft und Vorschubgeschwindigkeit wieder, wenn der Antriebsmotor (2) der Schneidwalze (1) zur Lastaufnahme der Winde (12) mit beiträgt. Der Geschwindigkeitsbereich des Walzenladers, in welchem die Winde (12) mit maximaler Zugkraft arbeitet, verdoppelt sich dann etwa.

Normalerweise, wenn die vom Walzenlader benötigte Windenzugkraft allein vom Windenmotor (9) aufgebracht wird, hält die Bremse (41) die Welle (40) fest und die beiden Räder (36, 37) des Wendegetriebes (32) sind entkuppelt. Erst wenn in höheren Geschwindigkeitsbereichen die Antriebsleistung des Windenmotors (9) nicht mehr ausreicht, um mit der erforderlichen Vorschubkraft auf den Walzenlader einzuwirken, wird, je nach Maschinenfahrtrichtung, die Kupplung (38) oder (39) eingerückt und die Bremse (41) gelöst, so daß Leistung vom Antriebsmotor (2) in das Windengetriebe gelangen und den Antriebsmotor (9) der Winde (12) bei seiner Arbeit unterstützen kann.

Das Lüften der Bremse (41) und auch das Schalten der die Verbindung zwischen einem der Räder (36) oder (37) des Wendegetriebes (32) und der Welle (40) herstellenden Kupplung (38) oder (39) kann vom Bedienungsmann des Walzenladers vorgenommen werden. Es ist aber auch möglich, diese Schaltungen selbsttätig, in Abhängigkeit vom Belastungsstrom des Antriebsmotors (2) des Walzenladers durchzuführen, wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist.

Wie aus diesem Schaltschema hervorgeht, wird der Antriebsmotor (2) der Schneidwalze (1) über die Leiter (RST) mit Antriebsenergie versorgt. Mit Hilfe des Spannungswandlers (45) bildet das Glied (46) ein dem Sollwert der Motorbelastung entsprechendes Signal und vergleicht es mit dem vom Stromwandler (47) ausgehenden Signal, das den Istwert des Ankerstromes, also den Istwert der Motorbelastung, angibt. Nur wenn dieser Istwert unterhalb des Ankerstromsollwertes liegt, wirkt das Glied (46) über die Leitung (48) auf das Relais (49) ein und schließt den in der Leitung (50) liegenden Öffner (51). Dieser stellt die Verbindung zwischen dem Tachogenerator (52) des Windenmotors (9) und dem Glied (53) her. Je nach Drehrichtung des mit dem Windenmotor (9) gekuppelten Tachogenerators (52), die von der jeweiligen Maschinenfahrtrichtung abhängt, liefert der Tachogenerator (52) ein Ausgangssignal unterschiedlicher Polarität. Das Glied (53) leitet dieses Signal, der Polarität entsprechend, entweder der Kupplung (38) oder (39) zu. Daher ist sichergestellt, daß der Antriebsmotor (2) stets in einem Drehsinn auf die Welle (40) antreibend einwirkt, bei dem der Windenmotor (9) unterstützt wird. Gleichzeitig wird beim Schalten einer der beiden Kupplungen (38) oder (39) auch die Bremse (41) über ein Ausgangssignal des Gliedes (53) gelüftet.

Die Steuerung nach dem in der Fig. 3 dargestellten Schaltschema sorgt selbsttätig dafür, daß der Winde (12) ein in seiner Größe begrenzter Leistungsanteil des Antriebsmotors (2) zur Verfügung steht, wenn der Ankerstrom dieses Motors (2) unterhalb seines Sollwertes liegt. Erreicht die Belastung des Antriebsmotors (2) jedoch ihren Sollwert, so endet die Unterstütztung des Windenmotors (9). Es fällt dann das Relais (49) ab und der Öffner (51) unterbricht die Leitung (50). Mit dem fehlenden Eingangssignal vor dem Glied (53) fehlen auch die Ausgangssignale dieses Giedes (53). Infolgedessen fällt die federbelastete Bremse (41) ein, und es unterbricht gleichzeitig die nunmehr ausrückende Kupplung (38) oder (39) die Verbindung des Kegelrades (36) oder (37) mit der Welle (40).

Claims (5)

1. Walzenlader des Untertagebetriebes, dessen Schneidwalzen mit einem Antriebsmotor getrieblich verbunden sind und dessen Winde einen eigenen Antriebsmotor und ein Untersetzungsgetriebe besitzt, das die getriebliche Verbindung zwischen diesem Antriebsmotor und dem in eine Zahnstange oder Kette eingreifenden Antriebsrad der Winde herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Untersetzungsgetriebe (15) der Winde (12) ein Überlagerungsgetriebe (16) vorgeschaltet ist, das zwei Getriebeeingänge aufweist, von denen einer mit dem Antriebsmotor (9) der Winde (12) und der andere mit dem Antriebsmotor (2) der Schneidwalzen (1) getrieblich verbunden ist.

2. Walzenlader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlagerungsgetriebe (16) der Winde (12) ein Stirnradplanetengetriebe ist, dessen zentrales Sonnenrad (31) mit dem Antriebsmotor (2) der Schneidwalzen (1), dessen zentrales Hohlrad (29) mit dem Antriebsmotor (9) der Winde (12) und dessen als Ausgang dienender Planetenradträger (25) mit dem zentralen Sonnenrad (24) eines der Winde (12) als Untersetzungsgetriebe (15) dienenden Stirnradplanetengetriebes getrieblich verbunden ist.

3. Walzenlader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein der Winde (12) zugeordnetes Wendegetriebe (32), das zwischen dem Antriebsmotor (2) der Schneidwalzen (1) und dem Überlagerungsgetriebe (16) angeordnet und mit einer Überlastkupplung (43) versehen ist, die den auf die Winde (12) übertragbaren Leistungsanteil des Antriebsmotors (2) der Schneidwalzen (1) bis auf die Nennleistung des Antriebsmotors (9) der Winde (12) begrenzt.

4. Walzenlader nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine mit der Welle (40) des zentralen Sonnenrades (31) des Überlagerungsgetriebes (16) der Winde (12) verbundene Bremse (41).

5. Walzenlader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (41) und die beiden Kupplungen (38, 39) des Wendegetriebes (32) der Winde (12) elektrisch steuerbar sind und mit dem Ankerstromkreis (RST) des Antriebsmotors (2) der Schneidwalzen (1) derart verbunden sind, daß die Kupplungen (38, 39) beim Erreichen oder Überschreiten des Ankerstromsollwertes die getriebliche Verbindung zwischen Wendegetriebe (32) und Überlagerungsgetriebe (16) unterbrechen und die Bremse (41) des zentralen Sonnenrades (31) des Überlagerungsgetriebes (16) einfällt.