DE3640183A1 - Hydraulik-antriebssystem fuer einen gegenmassewagen eines gegenmassekrans - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hydraulik-Antriebssy­ stem für einen Gegenmassewagen eines mit einer Gegenmasse ausgestatteten Krans.

Zum Stand der Technik ist ein fahrbarer Großkran der Gegen­ massebauart beispielsweise aus der US-PS 38 42 984 be­ kannt, wonach der Kran, wie die beigefügte Fig. 6 zeigt, ein Raupenfahrwerk 1, einen Schwenkaufbau 2, einen Haupt­ ausleger 3 sowie einen Mast 4 aufweist und ein eine Gegenmas­ se 5 tragender Gegenmassewagen 6 durch einen Verbindungs­ balken oder -träger 7 hinter dem Schwenkaufbau 2 mit dem eigentlichen Kran verbunden ist. Des weiteren ist der Gegenmassewagen 6 mit einem vom oberen Ende des Mastes 4 herabhängenden Ankerseil 8 verbunden, um die Hublei­ stung zu erhöhen und die Stabilität zu steigern.

Bei einem Kran dieser Bauart sind am unteren Teil des Ge­ genmasswagens 6 Räder 9 angeorndet, denen eine Antriebs­ einheit für das Verfahren sowie Schwenken des Gegenmasse­ wagens 6, um dem Verfahren des Krans und dem Verschwenken des Schwenkaufbaus folgen zu können, zugeordnet ist.

Wenn bei einem derartigen Kran die Hublast vergrößert wird, dann wirkt ein hoher Zug in einer aufwärtigen Richtung für den Gegenmassewagen 6 am diesen mit dem oberen Ende des Mastes 4 verbindenden Ankerseil 8, was zum Ergebnis haben kann, daß der Bodenanlagedruck der Räder 9 vermindert wird. Dem herkömmlichen Kran mit dem geschilderten Aufbau fehlen Einrichtungen zur Ermittlung des Bodenanlagedrucks der Räder 9 des Gegenmassewagens 6 wie auch zur Ermittlung der Antriebskraft des Radantriebsmotors. Auch sind Einrich­ tungen zur Regelung des Anlagedrucks und der Antriebskraft nicht vorgesehen. Selbst wenn die Räder 9 mit Bezug zum Erdboden schlupfen oder rutschen, so arbeitet folglich der Antriebsmotor weiter, was einen sehr hohen Energie­ verlust bedeutet, wobei jedoch der Gegenmassewagen 6 an einem einwandfreien, ruhigen Verfahren und Verschwenken gehindert ist. Das bringt nicht nur Gefahren mit sich, sondern es besteht auch die Möglichkeit für eine Überla­ stung der Antriebssysteme für das Verfahren und Verschwen­ ken des Krans. Es ist deshalb notwendig, entweder die Hub­ leistung auf einen Bereich zu beschränken, in dem ein der Antriebskraft der Räder genügender Bodenanlagedruck gewähr­ leistet ist, oder die Gegenmasse schwerer zu machen, wodurch jedoch im Ergebnis die Leistungsdaten und -bedingungen des Krans eingeschränkt werden. Aus dem Obigen folgt, daß bei einem Kran der herkömmlichen und geschilderten Bauart verschiedene Probleme auftreten.

Im Hinblick auf diese Probleme ist es die Aufgabe der Erfin­ dung, ein Antriebssystem für einen Gegenmassewagen zu schaf­ fen, das imstande ist, die Räder des Gegenmassewagens an einem Rutschen und Schlupfen oder einem Durchdrehen zu hindern, um einen wirksamen Antrieb für diese Räder zu ermöglichen, die Einsparung von Energie zu erhöhen, die Stabilität, um ein sicheres Verfahren sowie Verschwenken zu gewährleisten, zu verbessern und ferner die Hubleistung zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird im Prinzip durch die Erfindung gelöst, indem bei einem Kran der Gegenmassebauart Antriebsräder für den Gegenmassewagen vertikal bewegbar durch Hydraulik- Radstützzylinder abgestützt werden, mit diesen Rädern Hy­ draulik-Antriebsmotoren gekoppelt werden, eine Stützdruck­ fühleinrichtung, die den Stützdruck eines jeden Hydraulik- Radstützzylinders erfaßt, in einem Antriebskreis für diesen Zylinder angeordnet und des weiteren eine Steuereinrich­ tung vorgesehen wird, die den Antriebsdruck für jeden Hy­ draulik-Radantriebsmotor auf der Grundlage eines von der Stützdruckfühleinrichtung ermittelten sowie gelieferten Werts regelt.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Hydraulikkreisläufe in Ausführungsformen gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen Schnitt durch einen wesentlichen Teil einer Radstützkonstruktion für einen Gegenmassewagen;

Fig. 4 eine Seitenansicht und

Fig. 5 eine schematische Unteransicht eines Gegenmasse­ wagens;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Krans der Gegenmasse­ bauart.

Die Fig. 3-5 beziehen sich auf die Ausbildung des Gegen­ massewagens 10, der an seiner Unterseite über Radstützen 11, die an vier, vorbestimmte Abstände in der Längs- und Querrichtung zueinander aufweisenden Stellen angebracht sind, getragene Räder 12 hat. Jede Radstütze 11 ist am Wagen 10 um eine vertikale Achse durch Schwenklager 13 drehbar gehalten. Am unteren Ende einer jeden Radstütze 11 ist ein Tragarm 15 angebracht, der um einen horizontalen Schwenkzapfen 14 in der vertikalen Richtung verschwenkbar ist. An den Tragarmen 15 sind die Räder 12 mit Hilfe einer Achse 16 drehbar gehalten, und zwischen jeden Tragarm 15 sowie jede Radstütze 11 ist über Verbindungszapfen 17 und 18 ein Hydraulik-Radstützzylinder 19 eingeschaltet. Am Tragarm 15 ist jeweils ein Hydraulik-Radantriebsmotor 20 angebracht, der über ein Übertragungselement 21, z.B. eine Kette, mit einem zugeordneten Rad 12 gekoppelt ist.

Mit der Radstütze 11 ist ein Lenkhebel 22 verbunden, der über ein Verbindungsglied 24 an einen am Wagen 10 befestig­ ten Hydraulik-Lenkzylinder 23 angeschlossen ist, Ein Dreh­ gelenk 25 ermöglicht die Schwenkbewegung der Räder 12 des eine Gegenmasse 26 tragenden Wagens 10.

Die Erfindung wird anhand der schematischen Hydraulikkreis­ läufe von Fig. 1 und 2 näher erläutert, die jeweils ein Antriebssystem für den Hydraulik-Radantriebsmotor 20 sowie den Hydraulik-Radstützzylinder 19 des Gegenmassewagens 10 mit dem obigen Aufbau zeigen.

Die Ausführungsform von Fig. 1 ist dadurch gekennzeich­ net, daß als Einrichtung zur Regelung des Antriebsdrucks für den Hydraulik-Antriebsmotor eine Schaltvorrichtung vorgesehen ist, die die Zufuhr von Hydrauliköl zum Hydrau­ likkreis des Antriebsmotors unterbricht, wenn ein von einem Druckfühler, der einen Stützdruck des Hydraulik-Radstütz­ zylinders erfaßt, ermittelter und gelieferter Wert von einem vorgegebenen Bereich abweicht.

Die Fig. 1 zeigt ein Richtungssteuerventil 27 für den Rad­ antriebsmotor 20, ein Magnetventil 28, eine Druckölquelle 29, einen Behälter 30 und ein Richtungssteuerventil 31 für den Radstützzylinder 19. Der Kreislauf umfaßt ferner Pilot-Rückschlagventile 32 und 33, einen Druckschalter 34, der als Druckfühler dient, ein Relais 35, einen Relais­ schalter 36 und eine Energiequelle 37, beispielsweise eine Batterie.

Das Magnetventil 28 ist an einer Eingangssseite des Rich­ tungssteuerventils 27 für den Antriebsmotor 29 angeordnet und wird durch den Druckschalter 34, welcher in einem Drucköl-Zufuhr-/Abfuhrkreis 38 für eine auf der Stützseite (Kolbenkopfseite) des Radstützzylinders 19 angeordnete Hydraulikkammer 19 a liegt, sowie durch das Relais 35 und den Relaisschalter 36 betätigt.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Arbeits­ weise.

Der Gegenmassewagen 10 mit dem oben geschilderten Aufbau wird am Heck des Schwenkaufbaus 2 des Krans von Fig. 6 be­ festigt und in üblicher Weise mit dem Ankerseil 8 verbunden. Zum Zeitpunkt der Verbindung mit dem Ankerseil 8 wird das Richtungssteuerventil 31 (Fig. 1) in die untere Schalt­ stellung gebracht, so daß Hydrauliköl von der Druckölquelle 29 der kolbenkopfseitigen Hydraulikkammer 19 a des Radstütz­ zylinders 19 zugeführt und damit der Kolben bzw. dessen Stange ausgefahren wird. Das hat eine Abwärtsbewegung des Tragarmes 15 um den Schwenkzapfen 14 (s. Fig. 3) zum Ergeb­ nis, so daß der Gegenmassewagen 10 nach oben gedrückt wird, was die Herstellung der Verbindung zwischen dem Wagen 10 und dem Ankerseil 8 erleichtert.

Anschließend wird das Richtungssteuerventil 31 in seine obere Schaltstellung gebracht, so daß das Hydrauliköl von der Druckölquelle 29 in die kolbenstangenseitige Hydraulik­ kammer 19 b des Radstützzylinders 19 eingeführt wird, womit dessen Kolben eingefahren wird. Als Ergebnis dessen wird der Tragarm 15 in seine Ausgangslage zurückgeschwenkt, womit der Wagen 10 auf einer vorbestimmten Höhe gehalten und damit ein vorbestimmter Zug auf das Ankerseil 8 ausge­ übt wird. Zu dieser Zeit wird ein dem Gewicht der Gegen­ masse 26 und der Hublast proportionaler Stützdruck in der kolbenkopfseitigen Hydraulikkammer 19 a des Radstützzylin­ ders 19 entwickelt, so daß das Rad 12 mit dem Erdboden G mit einem diesem Stützdruck porportionalen Bodenanlage­ druck in Berührung ist. Im normalen Betriebszustand ist der Bodenanlagedruck P des Rades 12 gegen den Erdboden G, d.h. der Stützdruck des Radstützzylinders 19, höher als der für den Druckschalter 34 eingestellte Druck, so daß dieser Schalter 34 angeschaltet und das Magnetventil 28 über das Relais 35 sowie den Relaisschalter oder -kontakt 36 in seine untere Schaltstellung umgeschaltet wird, in der der Einlaßkanal des Richtungssteuerventils 27 mit der Druckölquelle 29 verbunden ist.

Um nun den Kran zu verfahren, werden die Hydraulik-Lenkzy­ linder 23 für die Räder 12 des Gegenmassewagens 10 betä­ tigt, so daß die Räder 12 in eine Fahrtrichtung eingestellt werden, in welchem Zustand das Raupenfahrwerk 1 des Krans in Betrieb gesetzt und das Richtungssteuerventil 27 (Fig. 1) in seine obere oder untere Schaltstellung gebracht wird. Zu dieser Zeit ist der Druckschalter 34 angeschaltet, weshalb das Magnetventil 28 in seiner unteren Schaltstel­ lung ist. Bei einem Umschalten des Richtungssteuerventils 27 wird folglich das Drucköl von der Druckölquelle 29 dem Radantriebsmotor 20 über das Magnet- sowie das Richtungs­ steuerventil 28 und 27 zugeführt. Damit wird der jeweils zugeordnete Motor 20 angetrieben, der seinerseits Räder 12 antreibt, so daß der Gegenmassewagen 10 zusammen mit dem Kranhauptteil verfahren wird.

Für ein Verschwenken des Schwenkaufbaus 2 werden die Hy­ draulik-Lenkzylinder 23 betätigt, um die Räder 12 zum Ver­ schwenken zu lenken. Dem Schwenkaufbau 2 des Krans wird eine Schwenkbewegung vermittelt, und hierbei wird das Rich­ tungssteuerventil 27 zu seiner oberen oder unteren Schalt­ stellung umgeschaltet, so daß der jeweilige Radan-triebs­ motor 30 in der gleichen Weise wie oben betrieben wird, womit den Rädern 12 eine Bewegung erteilt wird und der Gegenmassewagen 10 zusammen mit dem Schwenkaufbau 2 eine Verschwenkbewegung ausführt.

Wenn während der obigen Verfahr- und Verschwenkbewegungen der Erdboden G geneigt oder uneben ist oder wenn das Ge­ wicht der Hublast zu groß ist, so kann dieser Umstand da­ zu führen, daß sich die Räder vom Erdboden G anheben oder zu diesem Spiel haben (schwimmen), womit deren Bodenanla­ gedruck P geringer wird, was zu einem Schlupfen oder Rut­ schen führt. Wenn der Bodenanlagedruck geringer wird, dann nimmt auch der Stützdruck vom Hydraulik-Radstützzylinder 19 ab, und wenn dieser Stützdruck geringer wird als der für den Druckschalter 34 eingestellte Druck, dann wird dieser Schalter 34 geöffnet, womit das Relais 35 und der Relaisschalter 36 betätigt werden derart, daß das Magnet­ ventil 28 in die (in Fig. 1) gezeigte Stellung zurückge­ führt wird. Damit wird die Zufuhr von Hydrauliköl von der Druckölquelle 29 zum Radantriebsmotor 20 unterbrochen, der folglich stillgesetzt wird. Das hat zum Ergebnis, daß die Räder 12 sich nicht länger in einem Rutsch- oder Schlupfzustand bewegen, was die Sicherheit wesentlich erhöht und Energieeinsparungen bewirkt.

Wenn in den Hydraulikkreis ein Alarmsignal (Horn, Lampe od.dgl.) eingegliedert ist, das im Moment des Umschaltens des Magnetventils 28 mittels des Druckschalters 34 betä­ tigt wird, dann wird dem Kranführer ein Hinweis auf den verminderten Bodenanlagedruck P der Räder 12 gegeben, so daß er hierauf den Betrieb unterbrechen und den Bodenanlage­ druck P der Räder 12 auf einen angemessenen Wert einregeln kann, z.B. durch Vermindern der Kranlast oder Erhöhen der Gegenmasse, womit eine Steigerung in der Betriebssicher­ heit ermöglicht wird.

Wenn sich bei der beschriebenen Ausführungsform die Räder 12 vollständig vom Boden G abheben, dann wird durch das Gewicht der Räder 12 usw. der Druck in der kolbenstangen­ seitigen Hydraulikkammer 19 b des Hydraulikzylinders 19 erhöht. Insofern kann ein Druckschalter in einem mit die­ ser Hydraulikkammer 19 b verbundenen Hydraulikkreis 39 vorgesehen werden, so daß bei Abschalten dieses Druckschal­ ters auch der Hydraulik-Radantriebsmotor 20 stillgesetzt wird.

Wenngleich bei der obigen Ausführungsform das Magnetventil 28 unter Verwendung des Druckschalters 34 elektrisch be­ tätigt wird, so kann auch ein Umschaltventil der Pilot- Bauart (Vorsteuerventil) zur Anwendung kommen, das durch einen dem Hydraulikkreis 38 oder 39 des Hydraulikzylin­ ders 19 entnommenen Stützdruck betätigt wird.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zur Steu­ erung des Antriebsdrucks für den Hydraulik-Radantriebsmo­ tor eine Druckregeleinrichtung vorgesehen wird, die den Antriebsdruck für den Radantriebsmotor im Verhältnis zu einem von einer Fühleinrichtung für die Ermittlung des Stützdrucks des Hydraulik-Radstützzylinders ermittelten und gelieferten Wert regelt.

Die zu Fig. 1 gleichen Bauelemente in Fig. 2 sind mit den­ selben Bezugszeichen bezeichnet. Anstelle des Magnetventils 28 von Fig. 1 kommt hier jedoch ein Druckregelventil 40 zur Anwendung, das durch ein von einem Drucköl-Zufuhr-/ Abfuhrkreis 42 für die stütz- oder kolbenkopfseitige Hy­ draulikkammer 19 a des Radstützzylinders 19 durch eine Steuerleitung 41 (Fühleinrichtung) entnommenes Drucksignal betätigt wird.

Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Ausführungsform erläutert.

Der Gegenmassewagen 10 wird wiederum mit dem Heck des Schwenkaufbaus 2 des Kranhauptteils (Fig. 6) sowie mit dem Ankerseil 8 verbunden. Zur Zeit der Herstellung der Ver­ bindung mit dem Ankerseil 8 wird das Richtungssteuerventil 31 (Fig. 2) in seine untere Schaltstellung gebracht, so daß Hydrauliköl von der Druckölquelle 29 der kolbenkopfsei­ tigen Hydraulikkammer 19 a des Radstützzylinders 19 zuge­ führt und damit der Kolben bzw. die Kolbenstange ausgefah­ ren wird. Als Folge dessen wird der Tragarm 15 (Fig. 3) um den Schwenkzapfen 14 nach unten geschwenkt, womit der Gegenmassewagen 10 angehoben und die Herstellung der Ver­ bindung zwischen diesem sowie dem Ankerseil 8 erleichtert wird.

Anschließend wird das Richtungssteuerventil 31 in seine obere Schaltstellung geschaltet, so daß Hydrauliköl von der Druckölquelle 29 der kolbenstangenseitigen Hydraulik­ kammer 19 b des Radstützzylinders 19 zugeführt wird, um den Kolben im Zylinder einzufahren. Das hat ein Zurück­ schwenken des Tragarmes 15 in seine Ausgangslage zum Er­ gebnis, womit der Wagen 10 auf einer vorbestimmten Höhe gehalten und dem Ankerseil 8 eine vorbestimmte Zugspan­ nung vermittelt wird. Zu diesem Zeitpunkt sind die Räder 12 des Wagens 10 mit dem Erdboden G mit einem Bodenanlage­ druck P in Berührung.

Zum Verfahren des Krans werden dann die Hydraulik-Lenk­ zylinder 23 für die Räder 12 des Wagens 10 betätigt, um die Räder in die Fahrtrichtung zu bringen. In diesem Zu­ stand wird das Raupenfahrwerk 1 des Krans in Betrieb ge­ setzt. Gleichzeitig wird das Richtungssteuerventil 27 in seine obere oder untere Schaltstellung gebracht und der jeweilige Radantriebsmotor 20 zum Antrieb der Räder 12 in Gang gesetzt, so daß sich der Gegenmassewagen 10 zu­ gleich mit dem eigentlichen Kran fortbewegt.

Zum Verschwenken des Schwenkaufbaus 2 werden die Hydrau­ lik-Lenkzylinder 23 betätigt, um die Räder 12 in die Schwenkrichtung zu verstellen. In diesem Zustand wird dem Schwenkaufbau 2 eine Schwenkbewegung vermittelt und das Richtungssteuerventil 27 in seine obere oder untere Schalt­ stellung gebracht, womit die Radantriebsmotoren 20 zum Antrieb der Räder 12 angetrieben werden, so daß der Wagen 10 zusammen mit dem Schwenkaufbau 2 eine Schwenkbewegung ausführt.

Während der Verfahr- und Verschwenkbewegungen wird ein dem Gewicht der Gegenmasse 26 sowie der Hublast propor­ tionaler Stützdruck in der kolbenstangenseitigen Hydraulik­ kammer 19 b des Radstützzylinders 19 entwickelt, so daß die Räder 12 mit dem Erdboden G mit einem diesem Stützdruck proportionalen Bodenanlagedruck P in Berührung sind. Falls der Erdboden G geneigt oder uneben ist, so wird sich der Bodenanlagedruck P verändern.

Der Druck in der kolbenkopfseitigen Hydraulikkammer 19 a des Radstützzylinders 19 wird nun aber über die Steuerlei­ tung 41 dem Druckregelventil 40 zugeführt, das durch diesen Steuerdruck betätigt wird, um den von der Druckölquelle 29 an den Radantriebszylinder 20 gelegten Druck durch das Druckregel- sowie das Richtungssteuerventil 40 und 27 zu regeln. Je höher der Bodenanlagedruck P ist, d.h., je hö­ her der Stützdruck des Hydraulikzylinders 19 ist, umso höher werden ein Sekundärdruck des Druckregelventils 40 und der Antriebsdruck für den Radantriebsmotor 20, so daß die Räder 12 mit einer größeren Antriebskraft getrieben werden. Wenn umgekehrt der Bodenanlagedruck P abnimmt, dann fallen auch der Sekundärdruck des Druckregelventils 40 und der Antriebsdruck des Radantriebsmotors 20 ab, so daß die Räder 12 mit einer kleinen Antriebskraft getrieben werden.

Auf diese Weise wird die Antriebskraft für die Räder 12 des Gegenmassewagens 10 im Verhältnis zum Bodenanlagedruck der Räder geregelt, um ein Schlupfen und Rutschen der Rä­ der gegenüber dem Erdboden G zu verhindern, um einen wir­ kungsvollen, leistungsfähigen Antrieb zu gewährleisten und um ein gleichmäßiges, störungsfreies Verfahren sowie Verschwenken des Gegenmassewagens 10 zusammen mit dem Kran­ hauptteil sicherzustellen. Der Gegenmassewagen kann ohne Beeinträchtigung der Stabilität des gesamten Krans verfah­ ren und verschwenkt werden.

Claims (5)

1. Hydraulik-Antriebssystem für einen Gegenmassewagen eines Gegenmassekrans gekennzeichnet durch

• - Gegenmassewagen-Antriebsräder (12), die an der Un­ terseite des mit dem Heck eines Kranhauptteils ver­ bundenen Gegenmassewagens (10) über Hydraulik-Rad­ stützzylinder (19) vertikal bewegbar angebracht sind,
• - einen mit jedem der Räder (12) gekoppelten Hydraulik- Radantriebsmotor (20),
• - einen Stützdruck eines jeden der Hydraulik-Rad­ stützzylinder (19) erfassende Stützdruck-Fühlein­ richtungen (34, 41), die in einem Antriebskreis für den jeweiligen Radstützzylinder angeordnet sind, und
• - Einrichtungen (28, 40) zur Regelung des Antriebs­ drucks für die Hydraulik-Radantriebsmotoren (20) in Übereinstimmung mit dem von den Fühleinrichtungen (34, 41) ermittelten Wert.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsdruck-Regeleinrichtung eine Umschalt­ einrichtung (28) vorgesehen ist, die die Zufuhr von Hydraulikdruck zu einen Antriebskreis für den Hydrau­ lik-Radantriebsmotor (20) unterbricht, wenn der ermit­ telte Wert von einen vorbestimmten Bereich abweicht.

3. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsdruck-Regeleinrichtung eine Druckregel­ einrichtung (40) vorgesehen ist, die den Antriebsdruck für den Hydraulikdruck-Antriebsmotor (20) im Verhält­ nis zum ermittelten Wert regelt.

4. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Magnetventil (28) an der Eingangs­ seite eines Richtungssteuerventils (27) für den Hy­ draulik-Radantriebsmotor (20) vorgesehen ist und durch einen Druckschalter (34), ein Relais (35) sowie einen Relaisschalter (38) betätigt wird, wobei der Druckschal­ ter in einem Drucköl-Zufuhr-/Abfuhrkreis (38) für die stützseitige Hydraulikkammer (19 a) des Hydraulik-Rad­ stützzylinders (19) angeordnet ist.

5. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Druckregelventil (40) an der Eingangs­ seite eines Richtungssteuerventils (27) für den Hy­ draulik-Radantriebsmotor (20) vorgesehen und durch ein über eine Steuerleitung (41) den Drucköl-Zufuhr-/ Abfuhrkreis (42) für die stützseitige Hydraulikkammer (19 a) des Hydraulik-Radstützzylinders (19) entnommenes Drucksignal betätigt wird.