DE2815760A1

DE2815760A1 - Antrieb fuer maschinen mit periodisch veraenderlicher belastung, insbesondere fuer tagebaugrossgeraete

Info

Publication number: DE2815760A1
Application number: DE19782815760
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Buge; Ruediger Dr Ing Kluge; Guenther Dr Sc Techn Kunad; Felix Dipl Ing Leuschner; Horst Dr Ing Reinel; Hasso Sommer; @@ Wetzel Arno Dipl Ing
Original assignee: LEIPZIG INST FOERDERTECH
Current assignee: LEIPZIG INST FOERDERTECH
Priority date: 1977-07-04
Filing date: 1978-04-12
Publication date: 1979-01-25
Also published as: CS261601B1; DE2815760C2; DD132515A1; DD132515B1; SU924284A1

Description

Antrieb für Maschinen mit periodisch veränderlicher
Belastung, insbesondere für Tagebaugroßgeräte Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Maschinen und Geräte, insbesondere für Tagebaugroßgeräte, bei denen das Antriebsorgan über elastische Elemente, vorzugsweise über Stand- oder Umlaufrädergetriebe mit elastisch im Maschinen- bzw. Geräterahmen abgestützten Bauteilen mit dem Arbeitsorgan verbunden ist.
In Maschinen und Geräteantrieben treten im allgemeinen infolge von Massenwirkungen, periodisch übersetzenden Getrieben und periodisch veränderlichen Arbeits- und Bewegungswiderständen periodisch veränderliche Kräfte und Momente auf.
So werden z.B. in Eimerkettenbaggern von der Eimerkette infolge des ungleichmäßigen Übersetzungsverhältnisses zwischen Eimerkette und Antriebsturas sowie infolge von Massenwirkungen und veränderlichen Grab- und Bewegungswiderständen periodisch veränderliche Momente in das Antriebssystem eingeleitet.
Periodisch veränderliche Momente werden auch ihm Antrieb von SchaufeIradbaggern infolge des periodischen Eingriffes der Graborgane in das Baggergut und infolge veränderlicher Grab-und Bewegungswiderstände verursacht.
Diese periodisch veränderlichen Belastungen werden über die Elemente des Antriebes auf den Antriebsmotor und den Maschinen- bzw. Geräterahmen übertragen. Sie verursachen Torsions-Schwingungen im Antriebssystem und damit verbunden zusätzliche dynamischeRräfte und Momente, die die Lebensdauer der Elemente des Antriebes verringern und ihre Leistung begrenzen.
Zur Verringerung -der dynamischen Belastung von Antrieben der beschriebenen Art sind Lösungen bekannt, die auf dem Prinzip der Schwingungstilgung durch Abstimmung der Federkonstanten, Måssen- und Mass-enträgheitsmomente einzelner Elemente des Antriebes auf die Kreisfrequenz des periodisch veränderlichen Anteiles der Belastung des Antriebes beruhen.
Für einen Antrieb eines Eimerkettenbaggers, der ein Umlaufrädergetriebe mit elastisch im Geräterahmen abgestütztem Gehäuse enthält, wurde vorgeschlagen (nach DL-FS 65 161), die Abstützung des Getriebegehäuses durch geeignete Wahl der Federn konstanten der Stützfeder und entsprechende Wahl des Kassenträgheitsmomentes des Getriebegehäuses so auszubilden, daB die Eigenkreisfrequenz dieses Teilsystems des Antriebes gleich oder ungefahr gleich der Kreisfrequenz des periodisch veränderlichen Anteils des Belastungsmomentes an der Turaswelle ist. Diese Lösung erfordert im allgemeinen einen sehr hohen Materialaufwand zur Realisierung des erforderlichen Massenträgheitsmomentes des Getriebegehäuses oder eine sehr weiche Abstützung des Getriebegehäuses im Geräterahmen, die konstruktiv nur mit großem Aufwand realisierbar ist, da über die Abstützung gleichzeitig das Reaktionsmoment infolge des Nennmomentes des Antriebes geleitet werden muß.
Als Weiterentwicklung des gleichen Grundprinzips wurde außerdem vorgeschlagen (gem. DT-OS 22 60 176 u. DI,PS 100 302), zur Verringerung der Masse des Getriebegehäuses bei gleichem Masseträgheitsmoment an das Getriebegehäuse über ein zusätzliches Getriebe zusätzliche Schwungmassen so anzukoppeln, daß die Winkelgeschwindigkeit der Schwungmassen größer als die Winkelgeschwindigkeit des elastisch abgestützten, pendelnden Getriebegehäuses ist. Diese Lösung besitzt den Nachteil, daß das zusätzliche Getriebe infolge der kinematisch notwendigen Geometrie seiner Bauteile (Verzahnung der Zahnräder) und der konstruktionsbedingten Spiele, die zusammen die Wirkung einer nicht linearen Feder mit Spiel ergeben, den Tilgereffekt weitgehend einschränkt oder vollständig aufhebt.
Für Antriebe mit Standgetrieben wurde vorgeschlagen, das Getriebegehäuse im Maschinengestell drehbar zu lagern und über zusätzliche Zahnräder und Federn im Gehäuse drehelastisch abzustützen (SU-PS 336 42).
Es ist außerdem eine Lösung für einen Antrieb mit einem mehrstufigen Standgetriebe bekannt, bei dem zwischen die letzte und vorletzte Getriebestufe ein Differentialgetriebe zwischengeschaltet wurde, an dessen dritte Welle eine lineare bzw. nicht lineare, im Maschinengestell abgestützte Feder angeschlossen wurde (DL-PS 107 739).
Beide Lösungen erfordern einen hohen zusätzlichen kinematischen Aufwand (zusätzliche Zahnradgetriebe) für die Realisierung eines vollständigen oder teilweisen Tilgereffektes.
Sie besitzen außerdem den Nachteil, daß über die zusätzlich angeordneten elastischen Elemente gleichzeitig das Reaktionsmoment des Getriebes infolge des von ihm übertragenen Nennmomentes geleitet werden muB. Auf Grund dieses Nachteiles lassen sich die vorstehend beschriebenen Lösungen bei Antrieben mit hoher Leistung, wie z.B. in Tagebaugroßgeräten, mit den bisher bekannten technischen Mitteln nicht mehr realisieren.
Die Erfindung zielt darauf ab, die aufgezeigten Mängel der bisher bekannten Lösungen zu beseitigen, die Zuverlässigkeit derartiger Antriebssysteme zu erhöhen und gleichzeitig eine leichtere und ökonomischere Bauweise des Antriebes und des Maschinenrahmens zu ermöglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, periodisch veränderliche Anteile der äußeren Belastung von Maschinenantrieben, insbesondere für Tagebaugroßgeräte, einfach und mit möglichst geringen Zusatzmassen weitgehend zu tilger Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, diaBin dem Antriebssystem Schwingungstilger, ausgebildet als Ein-oder Mehrmassentorsionsschwinger oder als Fliehkraftpendel, angeordnet sind, die nur mit bewegten Bauteilen oder Baugruppen des Antriebes mechanisch verbunden sind, deren Federkonstanten und Massen bzw. Massenträgheitsmomente so ausgelegt sind, daß eine Eigenkreisfrequenz des Schwingungstilgers gleich oder ungefähr gleich der Kreisfrequenz der dominierenden Harmonischen der periodisch veränderlichen Belastung ist.
In weiterer Ausbildung ist vorgesehen, daß der Schwingungstilger als ringförmige Tilgungsmasse um das im Rahmen elastisch abgestützte Gehäuse eines Stand- oder Umlaufrädergetriebes des Antriebes angeordnet, von diesem in Gleit- oder Wälzführungen geführt und gegen dieses über Federn elastisch abgestützt ist.
Eine weitere Ausbildung sieht vor, mit jedem Umlaufrad eines Umlaufrädergetriebes Schwingungstilger, ausgebildet als Torsionsschwinger oder als Fliehkraftpendel, zu verbinden.
Weiterhin kann mit jeder beliebigen Welle des Getriebes, vorzugsweise mit der Abtriebswelle, die mit dem Arbeitsorgan gekoppelt ist, ein Schwingungstilger, ausgebildet als Torsionsschwinger oder als Fliehkraftpendel, verbunden sein.
Durch die Anordnung des Schwingungstilgers in einem leistungslosen Nebenzweig des Systems werden seine Federkonstanten und seine Massen bzw. Massenträgheitsmomente im Vergleich zu den- bisher bekannten Lösungen klein, da die Bauteile des Schwingungstilgers nicht an der Übertragung der Nutzleistung des Antriebes bzw, an der Ubertragung des aus der Nutzleistung resultierenden Stützmomentes beteiligt sind.
Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel des Antriebes der Eimerkette eines Eimerkettenbaggers näher erläutert.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen Fig. 1 und Fig. 2: das kinematische Schema in zwei Ansichten, Fig. 3: das zugehörige vereinfachte Schwingungsmodell, Fig. 4: Anordnung von Schwingungstilgern an den Umlaufrädern mit Torsionsfeder, Fig. 5: Anordnung an Umlaufrädern mit Fliehkraftpendeln, Fig. 6: Anordnung eines Torsionsschwingers auf der Guraswelle, Fig. 7: Anordnung eines Fliehkraftpendels auf der Turaswelle.
Der Antrieb des Eimerkettenbaggers besteht aus dem Antriebsmotors, dem Vorgelegegetriebe 2; --3, einem Umlaufrädergetriebe und der Turaswelle 11 mit dem Kettenturas 12, der mit der Eimerkette 13 in Eingriff steht. Das Umlaufrädergetriebe ist aus dem Sonnenrad 4, den Planetenrädern 5, die auf dem Steg 19 gelagert sind, und dem innenverzahnten Rad 6 aufgebaut. Das Gehäuse 3 des Umlaufrädergetriebes, das mit dem Rad 6 -fest verbunden ist, wird über die Feder 10 elastisch im Rahmen des Baggers abgestützt. Um das Gehäuse 3 ist ringförmig die Tilgermasse 8 angeordnet, die in Rollen 9 auf dem Getriebegehäuse gelagert und mit Federn 14 elastisch gegen das Getriebegehäuse abgestützt ist. Die ilgermasse 8 bildet zusammen mit den Federn 14 den Schwingungstilger, der durch das periodisch veränderliche Belastungsmoment an der Turaswelle 11 zu Zwangsschwingungen erregt wird, deren Amplituden mit der Erregung in Gegenphase liegen, so daß der periodisch.
veränderliche Anteil des Belastungsmomentes ganz oder teilweise getilgt wird.
In einer anderen Ausführung ist mit jedem Umlaufrad 5 des Umlaufrädergetriebes je eine Tilgermasse 16 über eine- orsionsfeder 17 verbunden, wobei letztere den Schwingungstilger bilden.
Es sind außerdem Ausführungen denkbar, bei denen an den Umlaufrädern 5 Fliehkraftpendel 18 bevorzugt in bifilarer Aufhängung angebracht sind, die zusammen mit den Umlaufrädern als Schwingungstilger mit veränderlicher tilger frequenz wirken.
In einer weiteren Ausführung ist der Schwingungstilger Ss Torsionsschwinger 20 oder als Fliehkraftpendel 21 direkt auf der Guraswelle angeordnet.
Leerseite

Claims

Patentansprüche: zu Antrieb für Maschinen, insbesondere für Tagebaugroßgeräte, mit periodisch veränderlicher Belastung, bei dem Arbeitsorgan und Antriebsmotor über elastische Elemente, vorzugsweise über Stand- oder Umlaufrädergetriebe mit elastisch im Maschinen- bzw. Geräterahmen abgestützten Bauteilen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Antriebssystem Schwingungstilger, ausgebildet aS Ein- oder Mehrmassentorsionsschwinger oder als Fliehkraftpendel, angeordnet sind, die nur mit bewegten Bauteilen oder Baugruppen des Antriebes mechanisch verbunden sind, deren Federkonstanten und Massen bzw. Massenträgheitsmomente so ausgelegt sind, daß eine Eigenkreisfrequenz des Schwingungstilgers gleich oder ungefahr gleich der Kreisfrequenz der dominierenden Harmonischen der periodisch veränderlichen Belastung ist.
2. Antrieb für Maschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungstilger als ringförmige Tilgermasse um das im Rahmen elastisch abgestützte Gehause eines Stand- oder Umlaufrädergetriebes des Antriebes angeordnet, von diesem in Gleit- oder Wälzführungen geführt und gegen dieses über Federn elastisch abgestützt ist.
3. Antrieb für Maschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem Umlaufrad eines Umlaufrädergetriebes ein Schwingungstilger, ausgebildet als Torsionsschwinger oder als Fliehkraftpendel, verbunden ist.
4. Antrieb für Maschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer beliebigen Welle des Getriebes, vorzugsweise der Arbeitswelle, die mit dem Arbeitsorgan gekoppelt ist, ein Schwingungstilger, ausgebildet als Torsionsschwinger oder als Fliehkraftpendel, verbunden ist.