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Schaufelradantrieb für Schaufelradbagger Beim Arbeiten eines vorschublosen
Schaufelradbaggers im Blockbetrieb wird bekanntlich die Seitenschwenkgeschwindigkeit
des Schaufelraid: auslegers während dies Schwenkens in der Weise geändert, daß über
die ganze Blockbreite immer eine möglichst vollständige Eimerfüllung erzieht wird.
Dementsprechend wird selbsttätig die Schwenkgeschwindigkeit in dem Maße erhöht,
in dem sich der Schaufelradausleger beim Schwenken von der Verhiebrichtung entfernt.
Hierbei muß der Anstellwinkel der Eimermesser so groß gewählt werden, daß auch bei
der größten Schwenkgeschwindigkeit die Eimermesser den Eimer noch frei schneiden.
Infolgedessen ergeben, sich bei konstanter Drehgeschwindigkeit des Schaufelrades
für die Schwenkgeschwindigkeiten, die kleiner als die höchste Schwenkgeschwindigkeit
sind, ungünstige Arbeitsbeidingungen. Dieser Nachteil wird gemäß denn Hauptpatent
durch eine Einrichtung vermieden, welche die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrades,
in Abhängigkeit von dar Seitenschwenkgeschwindigkeit des Schaufelradauslegers, selbsttätig
so
regelt, daß deir für den Schnittwinkel der Eimermesser günstigste
Winkel der Resultierenden aus ler Bewegungsrichtung und Größe der Umfangsgeschwindigkeit
des Schaufelrades und aus der Bewegungsrichtung und Größe der Seitenschwenkgeschwindigkeit
der Eimerschneidkanten zu dem Baggerstoß bei allen. Seitenschwenkgeschwindigkeiten
des Schaufelradauslegers wenigstens annähernd erhalten bleibt.
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Gemäß der Zusatzerfindung wird dies dadurch verwirklicht, daß der
Antrieb des Schaufelrades über ein Überlagerungsgetriebe erfolgt, dessen, eine Antriebswelle
mit dem Hauptantriebsmotor - des Schaufelrades verbunden ist, während die andere
Antriebswelle dies Überlagerungsgetriebes von wenigstens einem Regelungsmotor angetrieben:
wird, der mit dem Seitenschwenkantrieb in der Weise elektrisch gekoppelt ist, daß
sich die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrades selbsttätig im gleichen Sinne wie
die Schwenkgeschwindigkeit ändert. Bei Antrieb der Seitenschwenkmotoren mittels
eines Leonardaggregates werden die Regelungsmotoren, die als Gleichstrommotoren
ausgebildet sind, parallel zu den Seitenschwenkmotoren geschaltet. Dabei wird durch
entsprechende Aus bildung der Schalteinrichtung, mittels der die Drehrichtung der
Seitenschwenkmotoren umgekehrt wird, dafür gesorgt, daß die Regelungsmotoren stets
denselben Drehsinn beibehalten, unabhängig davon, ob die Drehrichtung der Seitenschwenkmotoren
umgekehrt wird. Zweckmäßig wird eine Möglichkeit vorgesehen, um das Schaufelrad
je nach Beschaffenheit des Baggergutes in verschiedener Abhängigkeit von der Schwenkgeschwindigkeit
laufen zu lassen. Dies geschieht zweckmäßig dadurch, daß zwei Regelungsmotoren vorgesehen
sind., die wahlweise in Reihe oder parallel zueinander geschaltet werden. können.
Man erreicht dann, daß bei Reihenschaltung der beiden, Regelungsmotoren diese nur
etwa mit der halben Drehzahl der Seitenschwenkmotoren laufen, während sie bei Parallelschaltung
etwa die gleiche Drehzahl wie die; Seitenschwenkmotoren erhalten. Die Anorndnung
gemäß der Erfindung ermöglicht es ferner, daß das Schaufelrad bei stillstehendem
Hauptantriebsmotor allein von. den Regelungsmotoren, angetrieben, wird, und zwar
auch dann, wenn die Seitenschwenkmotoren abgeschaltet sind.
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Da, die Drehzahl der Regelungsmotoren praktisch bis auf Null erniedrigt
werden kann, ergibt sich: ein Hilfsantrieb, mittels. dessen das Schaufelrad bei
Montage oder Instandsetzung je nach Bedarf gedreht werden kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an: Hand eines Schaltbildes beispielsweise
erläutert.
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Der Hauptantriebsmotor für das Schaufelrad I ist ein Drehstrommotor
2, der an ein Drehstromnetz 3 angeschlossen ist. In die Zuleitungen. 4 zu diesem
Motor ist ein Schalteer 5 eingefügt, der mittels eines Relais 6 betätigt wird. Dieses
ist über eine Leitung 7 und. einen Schalter 8 an zwei Phasen des Drehstromnetzes
3 angeschlossen. Der Drehstrommotor 2 treibt über eine Strömungskupplung 9 ein Zahnrad
Io an, das, mit einer Außenverzahnung II des Gehäuses I2 eines Umlaufgetriebes kämmt.
Das Sonnenrad 13 dieses Getriebes stehst über ein Zahnrad 14 und zwei Ritzel 15
mit den Wellen 16 zweier Gleichstrommotoren 17. in Verbindung. Die Planetenräder
18 kämmen einerseits mit einer Innerverzahnung I9 dies Gehäuses I2 und andererseits
mit dem Sonnenrad 13. Sie sind: auf einem Steg 2o gelagert, der über eine Welle
21 ein Ritzel 22 und ein Zahnrad 23 das Schaufelrad I antreibt.
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Das Umlaufgetriebe 13, 18, I9 bildet das Überlagerungsgetriebe gemäß
der Erfindung; die beiden. Gleichstrommotoren 17 sind die Regelungsmotoren.
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Das seitliche Schwenken des Schaufelradauslegers erfolgt mittels des
Zahnkranzes 24, der mit drei Ritzeln 25 kämmt. Diese werden, von. drei hintereinandergeschalteten.
Gleichstrommotoren 26 angetrieben, die einen Teil eines Leonardaggregates bilden.
Der Drehstrommotor 27 des Leonardaggregates ist über die Leitungen 28 und einen
Schalter 29 an, das Drehstromnetz 3 augeschlossen. Mit diesem Motor sind in bekannter
Weise der Leonardgenerator 30 und die Erregermaschine 31 gekuppelt. Von dem Leonardgenerator
30 sind die Ankerleitungen. 32 zu den. Motoren 26 geführt. Von der Erregermaschine
31 fließt der Erregerstrom in Leitungen 33 und 34 zu den Erregerwicklungen der Motoren.
26. Von den Leitungen 34 sind zwei Leitungen 35, 36 abgezweigt, durch die Erregerstrom
über eine Steuereinrichtung und, Leitungen 37, 38 zu der Erregerwicklung des Leonardgenerators
30 fließt. Die Steuereinrichtung enthält drei Schalter mit je zwei Kontaktpaaren,
von denen je nach Steuerrichtung jeweils eines geschlossen ist. Von. den drei Schaltern
werden zwei für die Drehrichtungsumsteuerung der Schwenkmotoren gebraucht, indem
die Stromrichtung im Spannungsteilerwiderstand und damit in der Erregerwicklung
des Leoanardgenerators 30 umgekehrt wird.
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Der dritte Schalter betätigt Schütze, durch die: erreicht wird, daß
die Regelmotoren 17 ihre Drehrichtung bei Drehrichtungsumkehr der Schwenkmotoren
beibehalten.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Schaltstellung ist der Kontakt
39, an den die Leitung 35 angeschlossen ist, mit dem Kontakt 4o verbunden, von dem
eine Brücke zum Kontakt 41 führt. Kontakt 41 ist verbunden über die Anschlußpunkte
42, 43 mit einem Spannungsteilerwiderstand, der sich zwischen den Anschlußpunkten
42, 43 und o befindet. Von o führt eine Leitung 46 über Kontakt 47 und über eine
Brücke nach Kontakt 48. Dieser Kontakt ist in der dargestellten Schaltstellung finit
Kontakt 49 verbunden, an den die Leitung 36 angeschlossen ist.
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Die Erregerspannung wird von o sowie, von einem stromleitenden Hebel
45, der über die Kontakte des Spannungsteilers gleitet, abgegriffen, und über die
Leitungen 37 und 38 der Erregerwicklung des Leon,ardgene:rato@rs 30 zugeführt.
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Befindet sich der Hebel 45 in der o-Stellung, beiträgt die Erregerspannung
null Volt. Der Leonurdgenerator
gibt daher keine Spannung. Wird
der Hebel 45 in Richtung nach Punkt 43 bewegt, greift er auf dem Widerstand eine
steigende Spannung ab. In der Stellung des Hebels 45 auf dem Punkt 43 hat die Erregerspannung
ihren höchsten Wert und damit der Leonardgenerator seine maximale Spannung. Die
Schwenkgeschwindigkeit hat damit ihren höchsten Wert erreicht. Zu jeder Hebelstellung
des Hebels 45 zwischen den, Punkten o und 43 ergibt sich eine bestimmte Schwenkgeschwindigkeit
zwischen Null und einem Maximalwert. Wird der Hebel 45 über dein. o-Punkt hinaus
weiter geschwenkt auf Punkt 42 zu, so werden beim Durchgang des Hebels 45 durch
den o-Punkt die Schaltglieder der Schalter der Steuereinrichtung umgeschaltet. Die
bei der Hebelstellung zwischen o und 43 überbrückten Kontakte 39, 40 und 48, 49
sowie 74, 76 worden geöffnet und (im Schaltbild) nach oben. bewegt. Es werden dann
die. Kontakte 41 mit 50 und 47 mit 5 r sowie 75 mit 77 verbunden. Diese Umschaltung
hat zur Folge, daß der Strom im Spannungsteilerwiderstand in umgekehrter Richtung
fließt, da nunmehr die Leitung 35, die vorher mit den Punkten 42, 43 verbunden war,
über die Kontakte 51 und 47 mit Punkt o verbunden ist. Leitung 36 hat dann über
Kontakt 41 und, 5o mit den Punkten 42, 43 Verbindung. Mit Umkehrung der Stromrichtung
im Spannungsteiler wird auch die Stromrichtung in der Erregung des Leonardgenerators
umgekehrt und folglich auch im Anker des Leonardgenerators 3o. Die Umlcehrung der
Stromrichtung hat bei den Schwenkmotoren 26 eine Umkehrung der Drehrichtung und.
damit eine Bewegung des Schaufelradauslegers in der entgegengesetzten Richtung wie
vorher zur Folge.
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Die Stromzuführung zu den Regelungsmotoren 17 erfolgt durch- zwei
Leitungen 52, 53, die von den Leitungen 32 abgezweigt sind. Die Leitungen 52, 53
sind an. zwei Bontakte 54, 55 eines Umschaltschützes angeschlossen, die durch einen
Doppelschalter 56 mit zwei Kontaktpunkten 57, 58 verbunden werden können. Der Kontaktpunkt
57 ist mit einem Kontaktpunkt 59 verbunden, an den die eine Zuleitung 6o zu den
Motoren 17 angeschlossen ist. An den anderen Kontaktpunkt 58 ist die andere Zuleitung
6r zu den Motoren 17 angeschlossen. Der Punkt 58 steht mit einem weiteren Kontaktpunkt
62 in Verbindung. Die Kontaktpunkte 59 und 62 können mittels eines Doppelschalters
67 mit den Kontaktpunkten 68, 69 verbundene werden, die mit den Zuleitungen 52 bzw.
53 in Verbindung stehen. Die Doppelschalter 67, 56 werden von zwei Magneten 70,
7 1 betätigt, die durch Leitungen 73, 78 mit Kontaktpunkten 74 bzw. 75 in der oben
erläuterten Steuerungseinrichtung verbunden sind. Den Kontaktpunkten 74, 75 stehen
Kontaktpunkte 76 bzw. 77 gegenüber, die an die Leitung 36 angeschlossen sind. Die
Relais 70, 71 sind andererseits an die Leitung 35 angeschlossen..
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Schaltstellung werden die;
Kontaktpunkte 74, 76 durch einen Schalter überbrückt. Infolgedessen erhält das Relais
70 Strom und wird der Doppelschalter 67 geschlossen. Es fließt daher Strom durch
die Leitung 52 über die Kontaktpunkte 68, 62, 58 und die Leitung 61 zu den Motoren
17, und von diesen fließt der Strom durch die Leitung 6o über die Kontaktpunkte
59 und 69 nach der Leitung 53 zurück. Dies entspricht einer bestimmten Drehrichtung
der Motoren 17 Wird nunmehr durch Schwenken des Hebels 45 über den Punkt o hinaus
in der oben erläuterten Weise die Richtung des von der Maschine 30 erzeugten Stromes
und damit die Drehrichtung der Motoren 26 umgekehrt, so wird gleichzeitig mit den
Schaltern, welche die Kontaktpaare 39, 40, 48, 49 überbrücken, der Schalter, der
die Kontakte 74, 76 überbrückt, nach, oben. (im Schaltbild) bewegt, so daß er nunnehr
die Kontakte 75 und 77 überbrückt. Infolgedessen wird der Magnet 70 stromlos und
erhält der Magnet 71 Strom. Der Doppelschalter 67 wird daher geöffnet und der Doppelschalter
56 geschlossen. Demzufolge würde der von dem Stromerzeuger 3o kommende Strom, wenn
er seine Richtung beibehalten hätte, nunmehr in umgekehrter Richtung durch die zu
den. Motoren 17 fließenden. Leitungen 6o und 61 fließen. Da aber, wie gesagt, die
Richtung des von dem Leonardgenerator 30 erzeugten Stromes umgekehrt worden ist,
wird diese Umkehr bezüglich des zu den Motoren 17 fließenden Stromes aufgehoben:,
so daß der Strom die Motoren 17 stets im gleichen Sinne durchfließt, unabhängig
davon, in welchem Sinne der Schaufelradausleger geschwenkt wird.
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Die Leitungen. 6o, 61 führen zu einer, weiteren Umschalteinrichtung,
mittels der die: beiden: Motoren 17 wahlweise in Reihe oder parallel zueinander
geschaltet werden können.. Dieser Umschalter weist drei Kontaktpaare auf, zwischen
denen, sich ein Doppelschalter 7 8 befindet. Dieser steht unter der Einwirkung von
zwei Magneten 79, 8o, die, über Leitungen 8I, 82, 83, 84 und über einen Schalter
85 an zwei Phasen des Drehstromnetzes 3 angeschlossen sind. Je nach der Stellung
des Schalters 85 erhält der eine oder der andere der beiden Magnete: 79, 8o Strom,
so daß der Doppelschalter 78 das eine Mal nach links und das andere Mal nach rechts
verschoben wird. Im letzteren Falle wird ein Kontakt 86, an den die Zuleitung 87
zu dem einen der beiden Motoren 17 angeschlossen ist, mit einem Kontakt 88 verbunden,
der mit der Leitung 6o in Verbindung steht. Die Leitung 61 teilt sich in eine Leitung
89, die zu demselben :Motor 17 führt, und in eine Leitung 9o, die an einen Kontaktpunkt
9 1 angeschlossen ist, der über- den Schalter 78 mit einem Kontaktpunkt 92
in Verbindung steht. Von diesem aus führt eine Leitung 93 zu denn anderen der beiden
Motoren 17, und eine von diesem ausgehende Leitung 94 findet im Punkt 95
ihren Anschluß an der Leitung 6o. In diesem Falle sind, die beiden Motoren
17 pa.ra,llel zueinander geschaltet. Wenn sich der Doppelschalter 78 in seiner
linken Endlage befindet, was dann. der Fall ist, wenn d,er Schalter 85 in die in
der Zeichnung dargestellte Lage gebracht ist, wird die Verbindung zwischen den Kontakten
9 1 und 92 sowie 86 und 88 unterbrochen,
und es werden zwei Kontakte
96, 97 miteinander verbunden, wodurch die Verbindung zwischen den Leitungen 87 und
93 hergestellt wird. In diesem Falle durchfließt der Strom hintereinander die beiden
Motoren I7. Die Erregerwicklungen der Regelungsmotoren I7 werden über von den Leitungen
35 abgezweigte Leitungen gespeist.
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Die Zuleitungen 32 zu den Seitenschwenkmotorren 26 können zwischen
diesen und den Abzweigstellen der Leitungen 52, 53 durch einen Schalter 98 unterbrochen
werden. Dieser steht unter dem Einfluß eines Magnets 9g, der einerseits an die Leitung
82 und andererseits über einen Schalter Ioo an das Drehstromnetz angeschlossen ist.
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Die Antriebswellen des Überlagerungsgetriebes können durch Bremsen
blockiert werden. Eine dieser Bremsen, IoI, befindet sich an der Strömungskupplung
g; ferner sind die beiden Wellen I6 der Motoren I7 mit solchen Bremsen Io2 bzw.
103 versehen. Die Bremsen werden selbsttätig angezogen, wenn die zugehörigen Motoren
stillgesetzt werden; sie werden selbsttätig gelöst, wenn die zugehörigen Motoren
in Gang gesetzt werden.
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Zunächst sei angenommen, daß der Schaufelradausleger nicht geschwenkt
wird. In diesem Falle ist der Hebel 45 der Steuerungseinrichtung in den Punkt o
geschwenkt, so daß der Stromerzeuger 30 keinen Strom liefert und sowohl die Seitenschwenkmotoren
26 als auch die Regelungsmotoren I7 stillstehen. Infolgedessen sind selbsttätig
die Bremsen Io2 und 103 angezogen,, so daß die Welle I6 und damit auch das Sonnenrad
I3 des Überlagerungsgetriebes blockiert sind. Der Antrieb des Schaufelrades I erfolgt
dann allein durch den Drehstrommotor 2 mit konstanter Drehgeschwindigkeit. Wenn
der Schaufelradausleger seitlich geschwenkt wird, wobei der Hebel 45 der Steuerungseinrichtung
je nach der Schwenkrichtung aus dem Punkt o hinaus in Richtung auf den Punkt 42
oder den Punkt 43 hingeschwenkt ist, erhalten zugleich mit den Seitenschwenkmotoren
26 die Motoren I7 Strom. Sie treiben daher, nachdem die Bremsen Io2 und I03 selbsttätig
gelöst worden sind, das. Sonnenrad I3 in einem solchen Sinne an, daß die Drehgeschwindigkeit
des Schaufelrades I, die von dem Drehstrommotor 2 herrührt, von einer zusätzlichen
Drehgeschwindigkeit überlagert wird. Wenn hierbei die beiden Motoren I7 parallel
zueinander geschaltet sind, haben sie etwa die gleiche Drehgeschwindigkeit wie die
Seitenschwenkmotoren 26. Die Drehgeschwindigkeit des Schaufelrades I steigt und
fällt dann etwa im gleichen Maße wie die Seitenschwenkgeschwindigkeit.
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Wenn die beiden Motoren in Reihe hintereinandergeschaltet sind, laufen
sie nur mit etwa der halben Drehgeschwindigkeit der Seitenschwenkmotoren 26. Dies
kann erwünscht sein, wenn schwer zu lösendes Baggergut vorliegt.
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Wie schon erwähnt, kann das Schaufelrad I auch von den Regelungsmotoren
I7 allein gedreht werden, wenn der Drehstrommotor 2 abgeschaltet ist und die Zuleitungen
32 zu den Seitenschwenkmotoren 26 mittels das Schalters 98 unterbrochen sind. Die
Bremse IoI ist dann angezogen, so daß das Gehäuse I2 des Überlagerungsgetriebes
blokkiert ist. Die Drehzahl der Motoren 17 kann hierbei mittels der Steuerungseinrichtung
des Leonardaggregates in weiten Grenzen praktisch bis auf den Wert Null hinunter
geregelt werden. Dies ermöglicht es, das Schaufelrad bei Überholarbeiten langsam
zu drehen.
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Die Übersetzung des Überlagerungsgetriebes ist so zu wählen, daß die
höchste erreichbare Schaufelraddrehzahl den Erfordernissen des Betriebes in bezug
auf Winkel- oder Umfangsgeschwindigkeit entspricht.