DE4111520A1 - Schwingarmer elektrokettenzug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrokettenzug mit den Merkmalen des Anspruches 1 der Stammanmeldung P 41 04 985.3.

In der Stammanmeldung ist ein schwingarmer Elektroketten­ zug beschrieben, der zwei voneinander unabhängige Last­ ketten aufweist, die mit einem gemeinsamen Hakengeschirr verbunden sind. Beide Lastketten laufen über eine Zuge­ hörige Kettennuß, wobei beide Kettennüsse synchron mitein­ ander angetrieben sind. Die beiden Kettennüsse sind au­ ßerdem winkelmäßig gegeneinander versetzt, damit die Aus­ wirkungen, die durch den Polygoneffekt der Kettennüsse hervorgerufen werden, vermindert sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Zusammenhänge anzuge­ ben, die das Auffinden des jeweils optimalen Verdreh­ winkels zwischen den beiden Kettennüssen vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Elektro­ kettenzug mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unter­ ansprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegen­ standes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 den Kettenzug gemäß der Erfindung in einer Draufsicht,

Fig. 2 den Kettenzug gemäß der Erfindung in einer Stirnansicht, geschnitten entlang der Linie II-II nach Fig. 1, auf der Höhe der angetrie­ benen Kettennüsse sowie auf der Höhe der lose laufenden Kettennüsse,

Fig. 3 schematisiert den Versatz zwischen den ange­ triebenen Kettennüssen,

Fig. 4 das Hakengeschirr des Kettenzuges nach Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 5 das Hakengeschirr nach Fig. 4, teilweise ge­ schnitten entlang der Linie V-V nach Fig. 4,

Fig. 6 eine Kettennuß mit darum liegender Lastkette zur Veranschaulichung der analytisch-geometri­ schen Verhältnisse in einer Seitenansicht,

Fig. 7 das Ersatzpolygon für die in Fig. 6 gezeigte Kettennuß,

Fig. 8 den qualitativen Verlauf der Abweichung zwischen dem Kettenhub und dem Seilhub, bezogen auf den Drehwinkel und

Fig. 9 den Betrag der Abweichung der Bewegung des Hakens gegenüber einem Seil mit gleicher mitt­ lerer Hubgeschwindigkeit.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Kettenzug 1 veranschau­ licht, der mittels eines Katzfahrwerkes 2 auf einem Unterflansch 3 einer aus einem I-Profil bestehenden Schiene 4 läuft. Das Fahrwerk 2 umfaßt zwei parallel mit Abstand zueinander angeordnete Fahrwerksschilde 5, 6, die etwa rechteckige Gestalt haben und verti­ kal bzw. längs der Fahrschiene 4 ausgerichtet sind. Die beiden Fahrwerksschilde 5, 6 sind aneinander mittels Gewindebolzen 7 befestigt, die die beiden Fahrwerksschilde 5, 6 unterhalb des Unterflansches 3 miteinander verbinden. Um die Fahrwerksschilde 5, 6 auf dem richtigen Abstand zu halten, sitzen auf dem Gewindebolzen 7 zwischen den Fahrwerksschilden 5, 6 rohrförmige Distanzstücke 8.

Jedes der beiden Fahrwerksschilde 5, 6 trägt auf seiner dem anderen Fahrwerksschild 5, 6 zugekehrten Innenseite 9, 11 zwei Achsbolzen 12, 13, auf denen Laufräder 14 drehbar gelagert sind. Mit diesen insgesamt vier Laufrädern 14 rollt das Fahrwerk 2 auf der Oberseite des Unterflansches 3 beidseits eines Mittelsteges 15 der Fahrschiene 4. Das Fahr­ werk 2 ist auf diese Weise in allen Richtungen kipp­ gesichert.

Der Antrieb der Laufräder 14, die in der üblichen Weise mit Lauffläche und Spurkranz versehen sind, ist bekannt und aus Übersichtlichkeitsgründen nicht mit veranschaulicht, um die Zeichnung nicht mit Ein­ zelheiten zu überladen.

An einem Ende des Fahrwerks 2 befindet sich ein Hub­ werk 16 mit zwei an sich voneinander unabhängigen Ketten 17 und 18.

Das Hubwerk weist einen in der üblichen Weise ausgeführ­ ten Hubwerksmotor 19 auf, der in der bekannten Weise mit einem Getriebe, einer Überlastkupplung und einer Stillstandsbremse versehen ist. Sein Getriebegehäuse 21 ist an einem Z-förmig abgekröpften Träger 22 mit Hilfe von Befestigungsschrauben 23 befestigt. Das andere Ende des Z-förmig abgekröpften Trägers 22 ist mit Hilfe von Befestigungsschrauben 25 an der Außenseite des Fahrwerksschildes 5 angebracht. Eine Ausgangswelle 26 des Hubwerksmotors 19 zeigt in Richtung auf das Fahrwerksschild 5.

Auf der Außenseite des Fahrwerksschildes 5 sitzt ferner ein Lagergehäuse 27, das mit einem rohrförmigen An­ satz 28 in einer entsprechenden Bohrung des Fahrwerks­ schildes 5 steckt. Die Bohrung liegt unterhalb des Unterflansches 3. In dem rohrförmigen Fortsatz 28 befinden sich zwei Wälzlager 29, in denen axial gesichert eine Kettennußwelle 31 drehbar gelagert ist. Auf dem Lagergehäuse 27 ist auf der Außenseite ein Ketten­ nußgehäuse 32 angeordnet. Das Kettennußgehäuse 32 ist mit Hilfe von Gewindeschrauben 33 gehaltert, die durch entsprechende Bohrungen in dem Kettennuß­ gehäuse 32 sowie damit fluchtenden Bohrungen in dem Lagergehäuse 27 hindurchführen und in entsprechende Gewindebohrungen in dem Fahrwerksschild 5 eingedreht sind.

Das Kettennußgehäuse 32 umgibt eine auf der Kettennuß­ welle 31 drehfest sitzende Kettennuß 34 um einen Win­ kel von ca. 150°. Die Kettennuß 34 ist in Fig. 3 schematisiert dargestellt und enthält in ihrem Umfang insgesamt vier Kettentaschen 35 zur Aufnahme derjeni­ gen Glieder der Kette 18; die beim Umlauf um die Ket­ tennuß 34 liegend herumgeführt werden. Dabei hat das Kettennußgehäuse 32 die Aufgabe, ein Herunterspringen der Kette 18 längs des Umschlingungswinkels von 150° zu verhindern. Das Kettennußgehäuse 32 folgt deswegen mit seiner Innenseite 36 mit einem geringen Abstand über den Umschlingungswinkel von 150° demjenigen Punkt der Kettennuß 341 der den größten radialen Ab­ stand von der Achse der Kettennußwelle 31 hat. Um die stehenden Glieder der Kette 18 aufzunehmen, hat das Kettennußgehäuse in seiner Innenseite 36 eine ent­ sprechende, längs dem Umfang verlaufende Nut 37.

Die Kettennußwelle 31 schaut mit ihrem von dem Fahrwerks­ schild 5 abliegenden Ende aus dem Kettennußgehäuse 32 bzw. der Kettennuß 34 heraus und ist an diesem Ende mit Hilfe einer rohrförmigen Verbindungswelle 38 dreh­ fest mit der Ausgangswelle 26 des Hubwerksmotors 19 ge­ kuppelt.

Unterhalb des Kettennußgehäuses 32 befindet sich ein abgebrochen veranschaulichter Kettenspeicher 41, in den das Leertrum der Kette 18 läuft.

Das Fahrwerksschild 5 ist hinsichtlich seiner Ausstat­ tung mit Ausnahme des Hubwerksmotors 19 zu dem Fahr­ werksschild 5 spiegelbildlich. Es trägt ebenfalls auf seiner Außenseite ein Kettennußgehäuse sowie ein durch eine entsprechende Bohrung hindurchführendes Lagergehäuse, das denselben Aufbau hat wie das Ket­ tennußgehäuse 32 und das Lagergehäuse 27, weshalb die entsprechenden Bauteile an dem Fahrwerksschild 5 dasselbe mit einem Apostroph ergänzte Bezugszeichen tragen wie die homologen Bauteile an dem Fahrwerks­ schild 5. Eine genaue Beschreibung erübrigt sich damit.

Zur Erhöhung der Leistung ist es jedoch auch möglich, an dem Fahrwerksschild 6 einen Hubwerksmotor vorzu­ sehen, der zusammen mit dem Hubwerksmotor 19 die mechanisch miteinander gekuppelten Kettennüsse 34, 34′ antreibt.

Beide Kettennußwellen 31 und 31′ schauen an ihrem einander zugekehrten Ende aus dem zugehörigen Lager­ gehäuse 27, 27′ hervor und sind mittels einer rohr­ förmigen Welle 42 drehfest miteinander gekuppelt. Auf diese Weise wird beim Ingangsetzen des Hubwerks­ motors 19 von der Ausgangswelle 26 die rohrförmige Welle 38, die damit drehfest verbundene Kettennuß­ welle 31, die mit der Kettennußwelle 31 drehfest verbundene rohrförmige Welle 42 und schließlich die am anderen Ende der Welle 42 eingesteckte Kettennuß­ welle 31′ in Umdrehungen versetzt, womit sich beide Kettennüsse 34 und 34′ synchron drehen.

Bezogen auf die Längserstreckung des Fahrwerksschil­ des 5 ist etwa in der Mitte und damit auch in der Mitte zwischen den beiden Laufrädern 14 des Fahrwerks­ schildes 5 ein starrer Lagerzapfen 43 vorgesehen, der von dem Fahrwerksschild 5 nach außen wegsteht und zu der Kettennußwelle 31 achsparallel ist. Der Lagerbol­ zen 43 ist gegenüber der Kettennußwelle 31 nach oben versetzt und dient der Lagerung einer Kettennuß 44. Die Kettennuß 44 wirkt als lose laufende Umlenk­ rolle für die Kette 18.

Um die Kettennuß 44 zu schützen, ist an dem Fahrwerks­ schild 5 eine Abdeckhaube 45 befestigt, die in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber weggelassen ist.

Das Fahrwerksschild 5 ist in derselben Weise ausge­ stattet, weshalb die dort befindlichen Teile wiederum mit denselben Bezugszeichen, ergänzt durch einen Apostroph, versehen sind.

An den freien Enden der Lasttrume der beiden Ketten 17 und 18 hängt ein in den Fig. 4 und 5 veranschaulichtes Hakengeschirr 46. Das Hakengeschirr 46 ist etwa bal­ kenförmig und besteht aus zwei parallel im Abstand nebeneinander verlaufenden Traversen oder Streben 47, die endseitig durch eine Verbindungsplatte 48 starr und unlösbar miteinander verbunden sind. Die Endplat­ te 48 ist mit den Enden der beiden Traversen 47 verschweißt. Etwa in der Mitte, bezogen auf die Länge der Traversen 47, befindet sich ein mit den Traversen 47 verschweißtes quaderförmiges Querstück 49, das mittig eine Bohrung 51 enthält, in der ein zylindrischer Schaft 52 eines Hakens 53 steckt. Der zylindrische Schaft 52 ist mit einer umlaufenden Ringnut 54 versehen, in der ein geteilter Sicherungsring 55 liegt, der gegen eine Schulter 56 der Stufenbohrung 51 anliegt.

Zwischen dem Querstück 49 und den beiden Endplatten 48 enthält das Hakengeschirr 46 zwei rechteckige Öffnungen 57, in denen zwei untereinander gleiche Ver­ ankerungseinrichtungen 58 sitzen, in denen die je­ weilige Kette 17, 18 festgelegt ist. Jede Veranke­ rungseinrichtung 58 besteht aus einem blockförmigen Grundkörper 61, der an seiner Unterseite mit einer nach außen ragenden Flanschplatte 62 versehen ist. Der blockförmige Grundkörper 61 hat etwa zylindrische Gestalt und paßt gerade zwischen die beiden Traver­ sen 47. Quer dazu ist er abgeflacht und kann in der Öffnung 57 hin- und hergeschoben werden.

An der Oberseite des blockförmigen Grundkörpers 61 ist eine Flanschplatte 63 aufgeschraubt, die etwa dieselben Abmessungen hat wie der Flansch 62 an der Unterseite. Der lichte Abstand zwischen dem Flansch 62 und der Flanschplatte 63 entspricht der Höhe der im Querschnitt rechteckigen Traversen 47, derart, daß beim Anziehen von durch die Flanschplatte 63 rei­ chenden und in den Grundkörper 61 eingedrehten Kopf­ schrauben 64 zwischen der Flanschplatte 63 und dem Flansch 62 die betreffenden Traversen 47 eingeklemmt werden. Die Verankerungseinrichtung 58 ist auf diese Weise reibschlüssig längs der Traversen 47 festge­ legt.

In seinem Inneren enthält der blockförmige Grundkör­ per 61 eine Stufenbohrung 65, in der ein an seiner Außenseite zylindrisches Gabelstück 66 steckt, das mit seinem Gewindefortsatz 67 nach unten aus der Stufenbohrung 65 heraus schaut. Durch das Gabelstück 66 führt ein Zylinderstift 68, der auch durch das letzte Kettenglied der betreffenden Kette 17 bzw. 18 hindurchgeht. Auf diese Weise ist das letzte Ketten­ glied in dem Gabelstück 66 verankert.

Auf den Gewindefortsatz 67 ist eine Mutter 69 aufge­ schraubt, mit deren Hilfe die Höhe des Gabelstücks 66 in der Bohrung 65 einstellbar ist.

Um ein Drehen des Gabelstücks 66 um seine Längsachse zu verhindern, ragt von der dem Haken 53 zugekehrten Seite her ein Gewindebolzen 71 in die Stufenbohrung 65, und zwar zwischen die Schenkel des Gabelstücks 66. Der Gewindebolzen 71 ist in eine entsprechende zu der Stufenbohrung 65 rechtwinklig verlaufende Gewinde­ bohrung 72 eingedreht.

Da Kettennüsse infolge der in ihrem Umfang enthaltenen Kettentaschen polygonal sind, ist die Bewegung einer über sie laufenden Kette nicht gleichförmig, weil sich ständig der wirksame Abstand eines auf die Kettennuß auf- oder von ihr ablaufenden Kettengliedes ändert und trotz konstanter Winkelgeschwindigkeit so eine sich ständig ändernde Umfangsgeschwindigkeit zustandekommt. Eine über eine Kettennuß laufende Kette erfährt also ständig eine Geschwindigkeitsmodulation in dem Sinne, daß während eines Bruchteils der Drehung der Ketten­ nuß die Kette gegenüber einem Seil vorlaufen würde, das über eine Seilrolle mit gleichem effektivem Durch­ messer wie die Kettennuß läuft, während nach dem Durch­ gang durch ein Maximum anschließend während eines entspre­ chend langen Intervalls die Kette langsamer als das Seil laufen wird. In Falle einer Kettennuß mit vier Taschen werden folglich bei einer vollen Umdrehung vier Geschwin­ digkeitsmaxima und vier Geschwindigkeitsminima auf­ treten, die, bezogen auf die Kettennußumdrehung, um 90° gegeneinander versetzt sind. Die Folge der un­ gleichförmigen Kettenbewegung ist eine ungleichförmige Hub- oder Senkbewegung der an dem Haken hängenden Last, was letztlich zu Longitudinalschwingungen in der Kette und Transversalschwingungen in der Schiene führt. Diese Auswirkungen sind umso stärker, je we­ niger Taschen eine Kettennuß enthält, weil die Amplitude der Geschwindigkeitsänderung mit abnehmen­ der Taschenzahl zunimmt.

Um bei dem neuen Kettenzug die Geschwindigkeitsmodu­ lation für eine an dem Haken 53 hängende Last so klein wie möglich zu halten, sind, wie Fig. 3 zeigt, die beiden angetriebenen Kettennüsse 34 und 34′ gegeneinander verdreht. Hierdurch entsteht in dem Lasttrum der beiden Ketten 17 und 18 eine Phasenver­ schiebung in der Geschwindigkeitsmodulation bei der Bewegung der beiden Ketten 17 und 18. Da anderer­ seits der Haken 53 mit der daran hängenden Last mit beiden Ketten 17 und 18 verbunden ist, tritt, sobald das Hubwerk 16 in Gang gesetzt wird, zwischen den Lasttrumen der beiden Ketten 17 und 18 ständig eine periodische Relativbewegung auf, die, da beide Ketten über synchron angetriebene Kettennüsse lau­ fen, gleiche Frequenz und gleiche Amplitude aufwei­ sen. Der Haken, der zweckmäßigerweise etwa in der Mitte zwischen den beiden Ketten 17 und 18 hängt, wird deswegen weitgehend gleichförmig bewegt, da seine Bewegung dem Augenblicksmittelwert der un­ gleichförmigen Bewegungen der beiden Ketten 17 und 18 entspricht. Im Idealfall wäre die Ungleich­ förmigkeit bei der Bewegung des Hakens 53 null, was jedoch tatsächlich nicht erreicht werden kann, weil die Welligkeit bei der Bewegung der Ketten kompli­ zierte gradzahlige Oberwellenanteile aufweist. Gleich­ wohl wird eine an dem Haken 53 hängende Last sehr viel gleichmäßiger hinsichtlich der Bewegungsge­ schwindigkeit angehoben oder abgesenkt, als wenn die beiden Kettennüsse 34 und 34′ dieselbe Phasen­ lage aufweisen würden, d. h. beide Ketten 17 und 18 gleichzeitig, beispielsweise mit den liegenden Gliedern, in die zugehörigen Kettentaschen 35, 35′ einlaufen würden. In diesem Falle würde die an dem Haken 53 hängende Last dieselbe Geschwindigkeits­ änderung erfahren wie die Ketten 17 und 18.

Beim Betrieb des in den Figuren gezeigten Kettenzugs 1 laufen beim Anheben des Hakengeschirrs 46 die Last­ trume der Ketten 17 und 18 senkrecht nach oben zu den beiden ihnen zugeordneten lose laufenden Ketten­ nüssen 44 und 44′, an denen sie aus der Vertikalen um einen Winkel von ca. 120° in Richtung auf die bei­ den angetriebenen Kettennüsse 34, 34′ umgelenkt wer­ den. Von dort führen die beiden Ketten 17 und 18 um die angetriebenen Kettennüsse 34, 34′ herum und es treten sodann ihre Leertrume aus den Kettennußge­ häusen 32 und 32′ mit einer geringen Komponente schräg nach unten aus, um in dem darunter befindlichen Kettenspeicher 41 bzw. 41′ aufgefangen zu werden.

Wegen der nach oben versetzten lose laufenden Ketten­ nüsse 44, 44′ kann das Hakengeschirr 46 auf ein Niveau angehoben werden, bis es an der Unterseite des Unterflansches 3 anstößt, obwohl die angetrie­ benen Kettennüsse 34, 34′, bezogen auf den Unter­ flansch 3, tiefer als diese liegen, damit die sie kuppelnde Welle 42 ungehindert unter der Fahrschiene 4 hindurchlaufen kann.

Die lose laufenden, als Umlenkrollen dienenden, Ketten­ nüsse 44 und 44′ weisen fünf Taschen auf. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel des neuen Kettenzu­ ges 1 hat sich ein Versatz zwischen den beiden an­ getriebenen Kettennüssen 34, 34′ von 52° als zweck­ mäßig herausgestellt. Der Versatz zwischen den beiden Kettennüssen 34 und 34′ ist in Fig. 3 gezeigt, die übereinan­ der gezeichnet die Lage der beiden Kettennüsse 34 und 34′ veranschaulicht. Deutlich erkennbar sind die Ketten­ taschen 35 bzw. 35′ für die liegenden Kettenglieder gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt. Dies hat wiederum zur Folge, daß die Lasttrume der beiden Ket­ ten 17 und 18 in dem vertikalen Teil gegeneinander entsprechend dem Versatz zwischen den beiden ange­ triebenen Kettennüssen 34, 34′ höhenversetzt sind. Die letzten Glieder der beiden Ketten 17 und 18 stehen unterschiedlich hoch, womit sich während einer vol­ len Umdrehung der beiden Kettennußwellen 31, 31′ vier Mal im Falle einer Kettennuß mit vier Taschen der Höhenversatz der Kettenenden zwischen einem größten und einem kleinsten Wert ändert. Damit das Hakengeschirr 46 im Mittel horizontal hängt, müs­ sen die Enden der beiden Ketten 17 und 18 entsprechend höhenversetzt an dem Hakengeschirr 46 befestigt werden.

Dies wiederum hat zur Folge, daß die Traversen 47 des Hakengeschirrs 46 während einer vollen Umdrehung der Kettennußwellen 31, 31′ eine Taumelbewegung um eine Achse parallel zu der Längserstreckung der Fahr­ schiene 4 macht, wobei die Mittellage zweckmäßiger­ weise die Horizontallage der Traversen 47 ist.

Wegen der geringfügigen Taumelbewegung des Hakenge­ schirrs 46 hängt es von den geometrischen Verhältnis­ sen ab, ob das Hakengeschirr 46, wenn es an der Un­ terseite des Unterflansches 3 anstößt, gerade hori­ zontal liegt oder aus der Horizontalen geringfügig herausgekippt ist. Eine verkippte Lage des Haken­ geschirrs 46 hätte in der betreffenden voreilenden Kette 17 oder 18 eine höhere Zugspannung zur Folge. Um diese Ungleichförmigkeit zu vermeiden und um sicherzustellen, daß bei der Anlage an dem Unter­ flansch 3 das Hakengeschirr 46 exakt horizontal aus­ gerichtet ist, sind, wie vorher erläutert, die Enden der Ketten 17 und 18 in den Verankerungseinrichtungen 58 höhenverstellbar. Die Höhenverstellung erfolgt, indem die Mutter 69 mehr oder weniger weit auf den Gewindeschaft 67 aufgeschraubt wird, solange, bis beim Anschlagen an den Unterflansch 3 das Hakenge­ schirr 46 horizontal liegt. Dabei wird in Kauf genom­ men, daß durch diese Art der Justierung die horizon­ tale Lage des Hakengeschirrs 46 unter Umständen nicht mehr die Mittellage ist, um die das Hakengeschirr 46 wegen des Drehwinkelversatzes der beiden Ketten­ nüsse 34, 34′ taumelt, sondern um eine entsprechende Justierung aus der Horizontalen ausgelenkte Lage.

Der dargestellte Kettenzug 1 gestattet wegen der an bei­ den Seiten der Fahrschiene 4 befindlichen Lasttrume für das Hakengeschirr 46 eine maximale Hubhöhe, anderer­ seits gehören diese Lasttrume zu unterschiedlichen und voneinander an sich getrennten Ketten, so daß Ketten­ umlenkungen unterhalb der Fahrschiene 4 entbehrlich sind. Das Fehlen unnötiger Umlenkungen erhöht wiederum die Lebensdauer der beiden Ketten 17 und 18. Durch den Versatz der angetriebenen Kettennüsse 34, 34′, bezogen auf ihre Rotation, werden die Ungleichförmig­ keiten in der Hub- und Senkbewegung der Last sehr stark vermindert, so daß auch dann keine gefährli­ chen Schwingungen auftreten können, wenn die Kombina­ tion aus Masse der Last, Elastizität der Ketten 17, 18, Elastizität der Fahrschiene 5 und anderer nach­ giebiger Glieder eine Resonanz aufweist, die bei einer bestimmten Hub- oder Senkgeschwindigkeit mit einer Frequenz der Ungleichförmigkeit in der Bewegung der Ketten 17, 18 zusammenfällt.

Zur Erläuterung der Ungleichförmigkeiten, die in der Bewegung der beiden Ketten 17 und 18 auftritt, ist nunmehr im folgenden auf die Fig. 6 bis 9 Bezug ge­ nommen.

Fig. 6 zeigt ausschnittsweise eine Kettennuß 100 mit insgesamt fünf Kettentaschen 101, auf die eine Rund­ stahlkette 102 aufgelegt ist. Die charakteristischen Größen, die für die Ermittlung der Kettenbewegung eine Rolle spielen, sind der Drahtdurchmesser d der Ketten­ glieder sowie die Weite des Auges der Kettenglieder, bezeichnet mit t. Unter Weite ist im folgenden die in Längsrichtung der Kette liegende lange Achse im Auge des Kettengliedes verstanden, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist. Ferner spielt bei der Ermittlung der Kettenbewe­ gung jener Radius eine Rolle, mit dem der Mittelpunkt des Querschnitts eines liegenden Kettengliedes um­ läuft, wobei dieser Querschnitt in einer Ebene liegt, auf der die Drehachse der Kettennuß 100 senkrecht steht und auf der der Berührungspunkt zwischen einem liegen­ den und einem stehenden Kettenglied der Kette 102 liegt. Dieser Radius ist in Fig. 6 mit r bezeichnet.

Die Schraffuren an den Schnitt- oder Bruchflächen der Darstellung nach Fig. 6 sind im übrigen aus Übersicht­ lichkeitsgründen weggelassen, so daß es sich um eine starke Schematisierung handelt, die nur den Zweck hat, die wichtigen geometrischen Größen zu erläutern.

Es wird ferner angenommen, daß das Lasttrum der Kette 102 von der Kettennuß 100 ausgehend senkrecht nach unten hängt. Wenn unter diesen Annahmen sich die Kettennuß um ihre Achse 103 dreht, vollführt das von der Ketten­ nuß 100 ab- oder auf die Kettennuß 100 auflaufende Ende des Lasttrums eine ungleichförmige Bewegung, die sich in zwei Komponenten zerlegen läßt. Eine der beiden Komponenten der ungleichförmigen Bewegung ist hori­ zontal und führt dazu, daß sich das Lasttrum der Kette periodisch an die Drehachse 103 der Kettennuß 100 an­ nähert bzw. von der Drehachse 103 entfernt, während die andere Komponente in Längsrichtung des Lasttrums liegt. Für die Anregung von Schwingungen in dem Elektro­ kettenzug ist lediglich die in Richtung des Lasttrums liegende Komponente von Bedeutung. Die Komponente senk­ recht dazu kann weitgehend vernachlässigt werden, denn sie führt nur zu Transversalschwingungen kleiner Amplitude in dem Lasttrum, die wegen der Reibung zwi­ schen benachbarten Kettengliedern verhältnismäßig stark gedämpft ist. Anders sind die Verhältnisse hin­ sichtlich der Ungleichförmigkeiten in Längsrichtung des Lasttrums, die zu Longitudinalschwingungen führen. Diese Longitudinalschwindungen sind weit schlechter gedämpft, weil sie in erster Näherung durch Verformung der Kettenglieder zustandekommen und die Verformung der Kettenglieder keiner starken Dämpfung unterliegt.

Mit anderen Worten die Abweichungen der Längsbewegung des Lasttrums der Kette 102 lassen sich als momentane Abweichungen zwischen dem Hub der Kette 102 und einem Seil verstehen, das sich mit derselben mitt­ leren Geschwindigkeit wie die Kette 102 bewegt, mit anderen Worten, einem Seil, das bei gleichem Dreh­ winkel ψ wie die Kettennuß 100 denselben mittleren Weg zurücklegt wie die Kette 102.

Diese Hubdifferenz zwischen einer Last an einem Seil und an der Kette 102 läßt sich durch die nachstehende Gleichung (1) zwischen 0 und α/2 und durch die Glei­ chung (2< für den Drehwinkel zwischen α/2 und α be­ schreiben.

Mit α = 360°/e (3)

wobei e die Anzahl der Taschen 101 der Kettennuß 100 ist. β aus der obigen Gleichung (1) und (2) ergibt sich nach Gleichung (4),

während r gemäß Gleichung (5) definiert ist.

Der Hub der Kette 102 entspricht somit dem Abziehen eines Fadens 104 von einem Polygon 105 mit einer Drehachse 106, das 2e Ecken 107 hat. Die Ecken 107 liegen alle auf einem Kreis mit dem Radiums r, der gemäß Fig. 6 definiert ist. Das Polygon 105 ist aller­ dings kein reguläres Polygon, sondern hat zwei Sätze von Kanten 108, 109 unterschiedlicher Länge. Die Zahl der Kanten in jedem Satz entspricht der Anzahl der Taschen der Kettennuß 100, d. h. im vorliegenden Falle gibt es fünf Kanten 108 und fünf Kanten 109, wobei die Länge der Kanten 108 dem Abstand jener Mittelpunkte der Querschnitte eines liegenden Kettengliedes ent­ spricht, die von der Achse 103 den Abstand r haben. Die Länge der Kante 109 dagegen ist der Abstand benachbar­ ter Mittelpunkte der Querschnitte benachbarter liegen­ der Kettenglieder.

Fig. 8 zeigt nun in einer Kurve 111 die Hubdifferenz, die sich zwischen einer Last an der Kette 104 und einer Last an einem Seil einstellt, das um eine Seilscheibe läuft, deren Umfang gleich dem Umfang des Polygons nach Fig. 7 ist. Dabei sei zunächst angenommen, daß sich beide Lasten auf derselben Höhe befinden, wenn das Polygon die Position nach Fig. 7 einnimmt. Ausgehend hier­ von wird sich bei einer Drehung der Kettennuß 100 bzw. des Polygons 105 im Gegenuhrzeigersinne zunächst einmal die Last an der Kette 104 langsamer anheben als die vergleichbare Last an dem Seil, weil der Wirkradius kleiner ist. Dadurch wird nach einem bestimmten Dreh­ winkel kleiner als β/2 die Last an der Kette 104 tiefer hängen als die Last an dem Seil. Der größte Unterschied zwischen der momentanen Hubhöhe der Kette und dem ver­ gleichbaren Seil wird erreicht werden, wenn der Dreh­ winkel ψ etwa gleich β/2 geworden ist. Beim weiteren Drehen der Kettennuß 100 im Gegenuhrzeigersinne wird sich der Abstand zwischen der Last an der Kette 104 und an dem vergleichbaren Seil wieder vermindern. Der Ab­ stand zwischen beiden Lasten wird zu 0, wenn der Dreh­ winkel ψ der Kettennuß 100 gerade gleich α/2 geworden ist. Ab dieser Stelle wird die Last an der Kette 104 bei gleichem Drehwinkel ψ schneller angehoben als die Last an dem Seil, wodurch zwischen der Last an dem Seil und der Last an der Kette 104 eine Hubdifferenz entsteht, die nun positiv ist und ihr Maximum bei etwa ψ=α-β/2 erreicht. Von da an wird die Last an der Kette 104 wieder langsamer angehoben, so daß die Last an dem Seil bei einem Drehwinkel ψ = α wieder eingeholt hat, d. h. die Last an der Kette 102 und die Last an dem vergleichbaren Seil hängen wiederum auf gleicher Höhe, jedoch um den Betrag des äquivalenten Seilscheibenradius multipliziert mit dem entsprechenden Bogen höher. Der äquivalente Seilscheibenradius ergibt nach der folgenden Bedingung

Fig. 8 läßt deutlich erkennen, daß die Extrema der Kurve 111 in Richtung ψ = 0 bzw. ψ = α verschoben sind. Au­ ßerdem ändert sich die Steigung bei = α/2 deutlich. Die Kurve 111 läßt sich bereits mit einer sehr guten Näherung mit zwei reinen Sinuskurven 112 und 113 annähern. Dabei hat die Sinuskurve 112 die Periodenlänge α, während die Sinuskurve 113 die Periodenlänge 2α auf­ weist. Zwischen beiden Sinuskurven 112, 113 besteht keine Phasenverschiebung d. h. beide sind für α = 0 ebenfalls 0.

Einfache Überlegungen zeigen, daß unabhängig von den Ta­ schen, die die Kettennuß aufweist, qualitativ immer der­ selbe Verlauf der Hubdifferenz, wie er in Fig. 8 gezeigt ist, auftritt und folglich auch unabhängig von der Anzahl der Taschen sich die Hubdifferenz durch die beiden Sinus­ kurven 112 und 113 appoximieren läßt. Der verbleibende Fehler gegenüber der tatsächlichen Kurve 111 ist so ge­ ring, daß er für die Anregung von Schwingungen in dem Elektrokettenzug 1 außer Betracht bleiben kann.

Werden nun diese Überlegungen auf den Elektroketten­ zug 1 übertragen, so führt jede seiner beiden Ketten 17, 18 eine Bewegung aus, die gegenüber dem gedachten Seil zu einer Hubdifferenz führt, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist. Allerdings liegen die Kurven nicht deckungsgleich, sondern sind entsprechend einem Winkel ϑ, um den die beiden Kettennüsse 34 und 34′ gegeneinander verdreht sind, gegeneinander versetzt. Das Hakengeschirr 46 führt dagegen eine Bewegung aus, dessen Hubdifferenz gegenüber dem gedachten gleichmäßig laufenden Seil gleich dem Mittelwert der momentanen Hubdifferenzen der beiden Lastketten 17 und 18 ist. Somit gilt für die Hubdifferenz, die das Hakengeschirr 46 gegenüber dem gedachten Seil vollführt, die nachstehende Gleichung, wobei die Indizes angeben, an welchem Teil die Hub­ differenz gegenüber dem gedachten Teil gemessen ist.

Werden in diese Gleichung die Näherungslösungen ent­ sprechend den beiden Kurven 112 und 113 eingesetzt, die die tatsächliche Kurve 111 ersetzen sollen, ergibt sich folgende Gleichung:

Diese Gleichung enthält zwei Terme X₁ und X₂:

Wenn jeder der beiden Terme für sich betragsmäßig als Funktion von ϑ ausgerechnet wird, wird der in Fig. 9 gezeigte Zusammenhang erhalten. Aus dem Verlauf der Kurven für |X₁| und |X₂| ergeben sich folgende Schlußfolge­ rungen:

Entsprechend der Länge der Kette und ihrer Elastizitäts­ eigenschaften ergibt sich zusammen mit der angehängten Last ein schwingungsfähiges System, das Resonanzfrequen­ zen aufweist, die von der Elastizität der Kette und der Masse der Last abhängig sind. Ein anderes schwin­ gungsfähiges System an demselben Elektrokettenzug besteht aus der Masse des Elektrokettenzugs samt ange­ hängter Last und der Elastizität der Schiene, auf der der Elektrokettenzug 1 läuft. Andererseits entstehen, wenn die Last an dem Hakengeschirr 46 bewegt wird, an­ regende Frequenzen, die durch die Anzahl der Ketten­ taschen 35, 35′ der beiden Kettennüsse 34, 34′ sowie der Hubgeschwindigkeit bestimmt sind. Dabei treten, wie sich aus den obigen Darlegungen ergibt, zwei Frequenzen, nämlich die Grundschwingung infolge der Anzahl der Taschen der Kettennuß sowie eine Oberschwingung in jeder Kette auf. Fällt eine der anregenden Frequenzen mit einer Resonanzfrequenz des Gesamtsystems zusammen, kann es zu gefährlichen Situationen kommen, wenn die Dämpfung im System nicht ausreichend ist.

Ist nun anzunehmen, daß lediglich Betriebssituationen auftreten können, bei denen die Grundschwingung als Folge der eckigen Kettennuß mit Resonanzfrequenzen zusammenfallen kann, wird bei dem Elektrokettenzug 1 der Verdrehwinkel ϑ zwischen den beiden Kettennüssen 34, 341 so gewählt, daß der Term |X₁| 0 wird. Dies ist, wie Fig. 9 zu entnehmen ist, dann der Fall, wenn der Verdrehwinkel ϑ 360°/(2e) beträgt. Unter dieser Be­ dingung heben sich an dem Hakengeschirr 46 die Grund­ schwingungen in den beiden Ketten 17, 18 gerade auf, so daß an der Last nun noch die Schwingung infolge der ersten Oberschwingung, also gemäß dem Term X₂ zu beob­ achten ist.

Ist hingegen davon auszugehen, daß der Kettenzug 1 in gefährliche Betriebssituationen nur dann gelangen kann, wenn die erste Oberwelle der Grundschwingung gefähr­ liche Resonanzen hervorrufen kann, wird der Term |X₂| zu 0 gemacht, was, wie Fig. 9 zeigt, mit zwei Verdreh­ winkeln ϑ erreicht werden kann. Der eine Verdrehwinkel hat die Größe 360⁰/(4e), während der andere Verdrehwinkel die Größe 3.360°/(4e) aufweist. Werden die Verdrehwinkel in dieser Weise gewählt, kompensieren sich an dem Haken­ geschirr 46 gerade die von den beiden Ketten 17, 18 herrührenden Ungleichförmigkeiten, so daß an der an dem Hakengeschirr 46 hängenden Last nurmehr die Grundschwin­ gung entsprechend dem Term |X₁| festzustellen ist.

Als letzter Grenzfall kann angenommen werden, daß sowohl die Grundschwingung als auch die erste Oberschwingung gefährliche Resonanzen anregen können. In diesem Falle wird ϑ so gelegt, daß sowohl |X₁| als auch |X₂| gleich­ zeitig betragsmäßig möglichst klein sind. Diese Bedin­ gung ist für jene Werte von ϑ erfüllt, bei denen sich die Kurven für |X₁| und |X₂| schneiden. Die Lage dieses Schnittpunktes hängt von dem Amplitudenverhältnis zwischen |X₁| und |X₂| ab und ist damit von den Faktoren A und B ab­ hängig, die wiederum entsprechend den Gleichungen (1) und (2) von dem Drahtdurchmesser d und der Augenweite t sowie der Anzahl der Taschen bestimmt werden. In jedem Falle liegt der Schnittpunkt zwischen den Werten von ϑ die für die oben erwähnten Grenzfälle optimal sind.

Selbstverständlich kann, je nachdem, ob die Resonanz aus­ gelöst durch die Grundwelle oder die Resonanz bei der ersten Oberschwingung die schlechtere Dämpfung hat, der Wert für ϑ mehr in Richtung kleinerer Amplitude der Grundschwingung oder mehr in Richtung kleinerer Amplitude der ersten Oberschwingung verschoben werden. Im Falle der Verwendung der viertaschigen Kettennüsse 34 und 34′ liegt das Optimum für den Wert von ϑ bei 36° bzw. 54°, wenn |X₁| und |X₂| betragsmäßig gleich groß sein sollen.

Claims (4)

1. Elektrokettenzug (1) mit einem längs einer Schiene (4) laufenden Katzfahrwerk (2), an dem ein eine Antriebseinrichtung (19) aufweisendes Hubwerk (16) angeordnet ist, das auf einer Seite einer durch eine Schiene (5) gehenden Vertikalebene wenigstens eine Kettennuß (34) und auf der anderen Seite der Vertikalebene wenigstens eine weitere Kettennuß (34′) aufweist, die synchron mit der Kettennuß (34) auf der ersten Seite läuft, sowie mit zwei Ketten (17, 18) von denen jede über eine zugehörige Ket­ tennuß (34, 34′) läuft und die beide mit einem Hakengeschirr (46) verbunden sind, wobei die beiden Kettennüsse (34, 34′), bezogen auf den Lauf der bei­ den Ketten (17, 18) gegeneinander verdreht sind, derart, daß die beiden Ketten (17, 18) in ihrem vertikalen Teil relativ zueinander einen Höhenver­ satz aufweisen, der ein Bruchteil der Kettenteilung oder ein ganzteiliges Vielfaches der Kettenteilung zuzüglich einem Bruchteil der Kettenteilung ist nach Patent ..., (Patentanmeldung P 41 04 985.3), dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (ϑ), um den die beiden Kettennüsse (34, 34′) gegeneinander verdreht sind, einem Bereich zwischen 360°/(4e)-ε und 3.360°/(4e)+ε liegt, mit e = Anzahl der Taschen der Kettennuß (34, 34′) und ε= ein zulässiger Fehler.

2. Elektrokettenzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Winkel (ϑ), um den die beiden Ketten­ nüsse (34, 34′) gegeneinander verdreht sind, in einem Bereich von 360°/(4e)±ε+n 360°(2e) liegt, mit n = 0, 1, 2 ..., wenn auf minimaler Anregung durch die erster Oberschwingung optimiert werden soll.

3. Elektrokettenzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Winkel (ϑ), um den die beiden Ketten­ nüsse (34, 34′) gegeneinander verdreht sind, in einem Bereich von n.360°/(2e)±ε liegt, mit n = 0, 1, 2 ..., wenn auf minimale Anregung durch die Grundschwingung optimiert werden soll.

4. Elektrokettenzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Winkel (ϑ), um den die beiden Ketten­ nüsse (34, 34′) gegeneinander verdreht sind, in einem Bereich von 360°/(4e)+360°/(8e)±ε oder 3.360°/(4e)-360°/(8e)±ε liegt, wenn auf minimaler Anregung durch die Grundschwingung und die erste Überschwingung gleichzeitig optimiert werden soll.