DD247731A1

DD247731A1 - DRIVE FOR MACHINES WITH KINEMATICALLY CONDITIONAL PERIODICALLY CHANGING LOAD

Info

Publication number: DD247731A1
Application number: DD28880186A
Authority: DD
Inventors: Helmut Struempfel
Original assignee: Hochschule F Architektur Und B
Priority date: 1986-04-04
Filing date: 1986-04-04
Publication date: 1987-07-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antrieb fuer Maschinen mit kinematisch bedingter periodisch veraenderlicher Belastung infolge des bei Kettengetrieben auftretenden Polygoneffektes. Ziel der Erfindung ist es, durch ein Ausgleichsgetriebe die Ungleichmaessigkeit der Kettenbewegung und die damit verbundene Schwingungsgefaehrdung des Antriebssystems wirkungsvoll herabzusetzen. Dazu wird ein aus einem Antriebskettenrad, einer Antriebskette und einem dem Antriebsturas der Arbeitskette geometrisch aehnlich gestalteten Abtriebskettenstern bestehendes Kettengetriebe benutzt (Fig. 1). Indem die Sehnen des Antriebskettensterns die Unterbringung gleichzeitig mehrerer Antriebskettenglieder gestatten, gelingt bei entsprechender Phasenlage des Abtriebskettensterns zum Antriebsturas der Arbeitskette eine erhebliche Vergleichmaessigung der Arbeitskettenbewegung sowie gleichzeitig eine betraechtliche Reduzierung der Beschleunigung und damit der Kettenbeanspruchung, wobei ein nicht unbedeutender Vorzug in der Moeglichkeit liegt, auf oekonomische Weise auch grosse Kraefte und Momente zu uebertragen. Das Anwendungsgebiet erstreckt sich daher insbesondere auf Becherwerke (Elevatoren), Gliederband- und Kettenfoerderer sowie Raupenlaufwerke von Baggern und anderen Foerdergeraeten.The invention relates to a drive for machines with kinematically induced periodically veraenderlicher load due to the polygon effect occurring in chain transmissions. The aim of the invention is to reduce by a differential gear, the unevenness of the chain movement and the associated Schwingungsgefaehrdung the drive system effectively. For this purpose, a chain drive gear consisting of a drive sprocket, a drive chain and a drive train of the work chain geometrically similar designed output chain star used (Fig. 1). By allowing the tendons of the drive chain star housing several drive chain links simultaneously succeeds in a corresponding phase of the output chain star to Antriebsturas the working chain substantial Vergleichmaessigung the work chain movement and at the same time a considerable reduction in acceleration and thus the chain stress, with a not insignificant preference is in the way economic way to transfer big powers and moments. The field of application therefore extends in particular to bucket elevators, link conveyors and chain conveyors as well as caterpillar tracks of excavators and other conveyors.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Maschinen mit kinematisch bedingter^periodisch veränderlicher Belastung, der die insbesondere in Becherwerken und Plattenbandförderem durch Kettengetriebe hervorgerufene Ungleichmäßigkeit der Bewegung und Kräfte herabsetzt.The invention relates to a drive for machines with kinematic ^ periodically variable load, which reduces the particular in bucket elevators and Plattenbandförderem caused by chain transmission unevenness of movement and forces.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Innerhalb von Antriebssystemen angeordnete ungleichmäßig übersetzende Getriebe führen zu periodisch schwankenden Kräften und Momenten, die dann Torsionsschwingungen und zusätzlichen Verschleiß verursachen, wodurch die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschinen begrenzt wird und/oder sich die Lebensdauer der Antriebselemente verringert. Dafür charakteristisch ist das Kettengetriebe mit seinem periodisch veränderlichen Übersetzungsverhältnis infolge der Tatsache, daß die Kette mit ihrer Teilung das Kettenrad als Vieleck umschließt und dadurch eine periodische Änderung des wirksamen Durchmessers am Rad verursacht /1 /. Diese auch mit Polygoneffekt bezeichnete Erscheinung hat vor allem bei kleinen Zähnezahlen und konstruktiv bedingter Langgliedrigkeit der Ketten besonders dann unerwünschte Wirkungen auf Antriebsmaschine und Übertragungselemente eines Systems, wenn—wie zum Beispiel bei Eimerkettenbaggern große Massen verhältnismäßig rasch zu bewegen sind.Non-uniform gear ratios disposed within drive systems result in periodically fluctuating forces and moments, which then cause torsional vibration and additional wear, thereby limiting the operating speed of the machines and / or reducing the life of the drive elements. Characteristic is the chain transmission with its periodically variable transmission ratio due to the fact that the chain with their division encloses the sprocket as a polygon and thereby causes a periodic change of the effective diameter at the wheel / 1 /. This phenomenon, also referred to as polygon effect, has particularly undesirable effects on the drive machine and transmission elements of a system, especially when small numbers of teeth and structurally related long-chainness of the chains, if large masses are to be moved relatively quickly, for example in bucket-chain excavators.

Die bekannten Lösungen /2,3,4/ zur vollständigen oder teilweisen Kompensation der Kettengeschwindigkeitsschwankungen durch vorgeschaltete Ausgleichsgetriebe haben den Nachteil, daß die dazu benutzten Mechanismen einen getriebetechnisch komplizierten Aufbau besitzen und daher praktikable Ausführungen insbesondere beim Übertragen großer Leistungen einen enorm hohen technisch-ökonomischen Aufwand erfordern. Ähnliches trifft auch auf einen Raupenfahrwerksantrieb (DD-PS 14765J) zu, mit dessen Hilfe die Geschwindigkeitsdifferenzen dadurch reduziert werden, daß viergliedrige Koppelgetriebe unterschiedlicher Struktur für eine im Ketteneingriffstakt erfolgende Schwenkbewegung des Raupenfahrwerk-Getriebes sorgen.The known solutions / 2,3,4 / to complete or partial compensation of the chain speed fluctuations by upstream differential gear have the disadvantage that the mechanisms used to have a gear technically complicated structure and therefore practical versions, especially when transferring great benefits an enormously high technical and economic effort require. The same applies to a crawler undercarriage drive (DD-PS 14765J), with the help of which the speed differences are reduced by the fact that four-link coupling gears of different structure provide for taking place in the chain engagement cycle pivotal movement of the crawler undercarriage gearbox.

Eine elastische Kettenspannvorrichtung für Raupenfahrwerk-Antriebe (DE-PS 2030019) gestattet die Anpassung der Vorspannung an unterschiedliche Betriebsbedingungen, was in geringem Maße zu einer Verminderung der Stöße und einem Abbau der Belastungsspitzen führt. Das Auftreten unerwünschter Schwingungen wird jedoch ursächlich nicht beseitigt, weil ein Ausgleich der Geschwindigkeitsschwankungen damit nicht erzielbar ist.An elastic chain tensioning device for crawler undercarriage drives (DE-PS 2030019) allows the adjustment of the bias voltage to different operating conditions, which leads to a small extent to a reduction of the shocks and a reduction of the load peaks. However, the occurrence of unwanted vibrations is causally not eliminated, because a compensation of the speed fluctuations is not achievable.

Weitere Möglichkeiten zur Herabsetzung des Ungleichmäßigkeitsgrades der Kettenbewegung sowie zusätzlich auch der dynamischen Belastung infolge periodisch veränderlicher Arbeitswiderstände beruhen auf dem Prinzip der Schwingungstilgung durch Abstimmung von Federsteife und Massenträgheitsmomenten einzelner Antriebselemente auf die Kreisfrequenz der dominierenden Harmonischen des periodisch veränderlichen Anteils der Antriebsb'elastung. Die dazu existierenden Vorschläge (DD-PS 137455; DD-PS 132515) — sie beziehen sich in erster Linie auf die spezifischen Gegebenheiten bei Eimerkettenbaggern — bereiten in konstruktiver Hinsicht besondere Schwierigkeiten. Das betrifft vor allen die Aktivierung und Ankopplung großer Zusatzmassen über relativ komplizierte Getriebe und Mechanismen sowie die Realisierung einer sehr weichen Federung mit durchgehend linearer Kennlinie, um den schwingungstechnischen Erfordernissen in unterschiedlichen Arbeitsbereichen gerecht zu werden. Jede Geschwindigkeitsänderung zieht eine Verstimmung nach sich, deren Behebung umständlich ist. Das gilt in gleicherweise auch für den in DD-PS 222060 A1 unterbreiteten Vorschlag, die gesamte Masse des EimerkettenantriebsFurther possibilities for reducing the degree of unevenness of the chain movement as well as the dynamic load due to periodically variable working resistances are based on the principle of vibration damping by matching spring stiffness and moment of inertia of individual drive elements to the angular frequency of the dominant harmonics of the periodically variable portion of the drive load. The existing proposals (DD-PS 137455; DD-PS 132515) - they relate primarily to the specific circumstances of bucket-chain dredgers - cause particular difficulties in terms of design. This concerns above all the activation and coupling of large additional masses on relatively complicated gears and mechanisms as well as the realization of a very soft suspension with continuous linear characteristic to meet the vibration requirements in different work areas. Any change in speed causes an upset, which is awkward to fix. This applies equally to the proposal made in DD-PS 222060 A1, the entire mass of the bucket chain drive

herkömmlicher Bauart auf einer elastisch abgestützten Schwinge drehbar um die Antriebswelle des -turas anzuordnen und als aktive Tilgermasse zu nutzen. Darüber hinaus besteht eine weitere unerwünschte Erscheinung im Auftreten und Durchfahren kritischer Schwingungszustände, die während der Einschaltphase auftreten und durch Einleiten geeigneter Maßnahmen abzuwenden sind.conventional design on an elastically supported rocker rotatably to arrange the drive shaft of the -turas and to use as an active absorber mass. In addition, there is another undesirable phenomenon in the occurrence and passing through critical vibration states that occur during the switch-on and are averted by taking appropriate measures.

Die bekannten Lösungen zur Herabsetzung der in Maschinenantrieben auftretenden kinematisch bedingten periodisch wechselnden Belastungsschwankungen infolge des bei Kettengetriebe auftretenden Polygoneffektes haben im wesentlichen folgende Nachteile:The known solutions for reducing the kinematically caused periodically changing load fluctuations occurring in machine drives as a result of the polygon effect occurring in chain transmissions essentially have the following disadvantages:

Bei einer Verwendung von Ausgleichsgetrieben auf der Basis der bekannten Prinzipe erfordert die praktische Verwirklichung einen hohen Konstruktionsaufwand, was insbesondere bei einer Umsetzung großer Kräfte unökonomische Bauweisen zur FolgeWhen using differential gears on the basis of the known principle, the practical implementation requires a high design effort, resulting in particular when implementing large forces uneconomical construction methods

Eine Benutzung von Schwingungstilgern ist vielfach mit einer Ankopplung von großen Zusatzmassen und der Realisierung einer äußerst weichen Federung verbunden. Beides bereitet meist erhebliche Fertigungsprobleme. In der Verstimmungsempfindlichkeit und der nicht unkomplizierten Beherrschung kritischer Schwingungszustände während der Anlaufphase liegen weitere Gründe für die nur äußerst begrenzte Anwendbarkeit dieser aus ökonomischer Sicht gleichfalls aufwendigen Konstruktionsvariante.A use of vibration absorbers is often associated with a coupling of large additional masses and the realization of an extremely soft suspension. Both usually cause considerable manufacturing problems. In the sensitivity of detuning and the uncomplicated mastering of critical vibration states during the start-up phase are further reasons for the extremely limited applicability of this economically complex design variant.

/1/ Strümpfel, H.: Zur Kinematik der Kettengetriebe. Wiss. Z. d. TH Karl-Marx-Stadt 26 (1984) 6, S.885-892/ 1 / Strümpfel, H .: On the kinematics of the chain drive. Wiss. Z. d. TH Karl Marx city 26 (1984) 6, S. 885-892

/2/ Frost, H.: Durch Vieleck angetriebene langgliedrige Förderketten, Freiberger Forschungsheft A167 der Bergakademie 1960, S. 28-47/ 2 / Frost, H .: polygonal-driven long-chain conveyor chains, Freiberger research booklet A167 of the Bergakademie 1960, pp. 28-47

IZI Rankers, H.: Ausgleich der ungleichförmigen Bewegung langgliedriger Ketten. Industrieanzeiger 89. Jahrgang Nr.34 vom 28.4.1967, S.723 IZI Rankers, H .: Compensation for non-uniform movement of long-link chains. Industrieanzeiger 89th year No.34 of 28.4.1967, S.723

IAI Poocza, A.: Planetenrad-Nockengetriebe zum Ausgleich der Ungleichförmigkeit in Kettengetrieben. VDI-Zeitschrift 101 (1959) 24, S. 1130-1143 IAI Poocza, A .: planetary cam gear to compensate for nonuniformity in chain drives. VDI Journal 101 (1959) 24, pp. 1130-1143

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die kinematisch bedingten Belastungsschwankungen von Maschinenantrieben infolge des bei Kettengetrieben auftretenden Polygoneffekts auf wirkungsvolle Weise durch ein Ausgleichsgetriebe herabzusetzen, das konstruktiv unkompliziert ist, eine ökonomische Bauweise erlaubt, bei Kettengetrieben allgemein angewendet wird und zur Übertragung von Kräften und Momenten geeignet ist, wie sie bei Elevatoren und anderen Fördergeräten vorkommen.The aim of the invention is to reduce the kinematically induced load fluctuations of machine drives as a result of occurring in chain transmissions polygon effect in an effective manner by a differential that is structurally straightforward, allows an economical design, is generally used in chain transmissions and is suitable for the transmission of forces and moments , as they occur in elevators and other conveyors.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei einem Antrieb vorzugsweise von Becherwerken und Plattenbandförderem auftretenden Weg-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsdifferenzen mit kinematisch bedingter periodischer Veränderlichkeit infolge der bei Kettengetrieben auftretenden unterschiedlichen Ketteneingriffsabstände zum Drehpunkt der Polygonscheiben zu reduzieren.The invention has for its object to reduce the occurring in a drive preferably by bucket elevators and Plattenbandförderem distance, speed and acceleration differences with kinematically induced periodic variability due to the occurring at chain gears different chain engagement distances to the pivot point of the polygonal discs.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verbindung zwischen einer Antriebswelle eines Antriebsturasses für eine Arbeitskette beispielsweise eines Becherwerkes und einem Hauptgetriebe oder einer Antriebsmaschine durch ein Kettengetriebe erfolgt, das aus einem Antriebskettenrad mit einer vorzugsweise die Antriebsturas-Eckenzahl übersteigenden Zähnezahl, einer möglichst kurzgliedrigen Antriebskette und einem dem Antriebsturas der Arbeitskette geometrisch ähnlich gestalteten Abtriebskettenstern mit einer sich über mehrere Antriebskettenglieder erstreckenden Sehnenlänge besteht. Wird zur Gewährleistung gleicher Ketteneingriffsverhältnisse zwischen Antriebskette und Abtriebskettenstern einer sowie Arbeitskette und Antriebsturas andererseits der Abtriebskettenstern derart gegenüber dem Antriebsturas angeordnet, daß in einer beliebigen Getriebestellung und damit zu jedem Zeitpunkt Übereinstimmung des von der Lasttrumgeraden jeder der beiden Ketten und der sich in Eingriffsbereitschaft befindenden Sehne des Abtriebskettensternes bzw. Antriebsturasses eingeschlossenen Ketteneingriffswinkels erzielt wird, gelingt nach den Regeln der Kinematik eine beträchtliche Vergleichmäßigung der Arbeitskettenbewegung. Besonders vorteilhaft wirkt sich die damit verbundene Verminderung der Beschleunigung auf das Verschleißverhalten vor allem der Kettengelenke aus, was eine nicht unbedeutende Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit zur Folge hat.According to the invention, the object is achieved in that the connection between a drive shaft of a Antriebsturasses for a working chain, for example, a bucket elevator and a main transmission or a prime mover by a chain drive, which consists of a drive sprocket with a preferably the drive turret corner number exceeding number of teeth, as short as possible drive chain and a drive chain of the work chain geometrically similar designed output chain star with a plurality of drive chain links extending tendon length. Is to ensure the same chain engagement ratios between the drive chain and driven star and one working chain and Antriebsturas on the other hand, the output chain star so arranged against the Antriebsturas that in any gear position and thus at any time coincidence of the Lasttrumstraaden each of the two chains and the in-hand willing tendon of Traction chain stares or Antriebsturasses trapped Ketteneingriffswinkels is achieved succeeds according to the rules of kinematics, a considerable homogenization of the work chain movement. Particularly advantageous is the associated reduction in acceleration on the wear behavior especially of the chain joints, which has a not insignificant increase in plant availability result.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Beispiel erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigt Fig. 1 einen Turasantrieb mittels eines vorgeschalteten Kettengetriebes. Der Antrieb besteht gemäß Fig. 1 aus einem Kettengetriebe mit einer vorzugsweise kurzgliedrigen Antriebskette 2, das antriebsseitig über ein einen kleinen Teilungswinkel aufweisendes Antriebskettenrad 1 mit einem Hauptgetriebe oder direkt mit einer Antriebsmaschine und abtriebsseitig durch einen Abtriebskettenstern 3 über ein Antriebszahnrad 4 sowie ein Abtriebszahnrad 5 mit einem eine Arbeitskette 7 tragenden Antriebsturas 6 verbunden ist. Erfindungsgemäß wird eine Verminderung der Kettenwegdifferenzen sowie eine Herabsetzung des Ungleichmäßigkeitsgrades der Arbeitskettenbewegung und darüber hinaus gleichzeitig auch der Beschleunigung dadurch erreicht, daß sich die Sehne des Abtriebskettenstemes 3 über mehrere Glieder der Antriebskette 2 erstreckt und die beiden Ketteneingriffswinkel δ gemäß Fig. in jeder Getriebestellung gleich groß sind. Dabei kann das aus den Zahnrädern 4 und 5 bestehende und hauptsächlich der Drehrichtungsumkehr dienende Stirnradgetriebe gegebenenfalls auch entfallen oder durch mehrere auch andersgeartete Getriebestufen ersetzt werden, die jedoch allesamt ein zeitlich konstantes Übersetzungsverhältnis vom Betrag Eins verwirklichen.The invention will be explained below by way of example. In the accompanying drawing, Fig. 1 shows a Turasantrieb means of an upstream chain transmission. The drive consists of FIG. 1 of a chain transmission with a preferably short-chain drive chain 2, the drive side via a small pitch angle exhibiting drive sprocket 1 with a main gear or directly to a prime mover and the output side by a driven star chain 3 via a drive gear 4 and a driven gear 5 with a drive chain 6 carrying a working chain 7 is connected. According to the invention a reduction in the Kettenwegdifferenzen and a reduction in the degree of unevenness of the Arbeitskettenbewegung and also simultaneously the acceleration is achieved in that the chord of the driven chainstay 3 extends over several links of the drive chain 2 and the two chain engagement angle δ in Fig. In each gear position the same size are. The existing from the gears 4 and 5 and mainly the direction of rotation reversing spur gear possibly also omitted or replaced by several differently geared different gear stages, but all realize a temporally constant gear ratio of the amount one.

Claims

Erfindungsanspruch:Invention claim:

1. Antrieb für Maschinen mit kinematisch bedingter periodisch veränderlicher Belastung für insbesondere Becherwerke und Gliederbandförderer zur Herabsetzung der bei Kettengetrieben infolge des Polygoneffektes auftretenden stoß- und ruckartigen Beanspruchungen mit Hilfe eines Ausgleichsgetriebes, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindung zwischen einem Hauptgetriebe oder einer Antriebsmaschine und einem eine Kette (7) tragenden Antriebsturas (6) durch ein Kettengetriebe erfolgt, das aus einem Antriebskettenrad (1) mit einer vorzugsweise die Eckenzahl des Antriebsturas (6) übersteigenden Zähnezahl, einer Antriebskette (2) sowie einem dem Antriebsturas (6) geometrisch ähnlich gestalteten Abtriebskettenstern (3) mit einer ein ganzzahliges Mehrfaches der Antriebskettenteilung betragenden Sehnenlänge besteht und innerhalb des Antriebssystems derart angeordnet ist, daß in einer und damit in jeder Getriebestellung der Ketteneingriffswinkel, den die verlängerte Lasttrumgerade der Antriebskette (2) mit der sich in Eingriffsbereitschaft befindenden Sehne des Abtriebskettensterns (3) einschließt, mit dem zwischen der Lasstrumgeraden der Arbeitskette (7) und der in Eingriffsbereitschaft befindlichen Sehne des Antriebsturas (6) auftretenden Ketteneingriffswinkel übereinstimmt.1. Drive for machines with kinematically induced periodic variable load for particular bucket elevators and belt conveyors to reduce the occurring in chain transmissions due to the polygon effect shock and jerky loads using a differential gear, characterized in that the connection between a main transmission or a prime mover and a Chain (7) carrying drive turret (6) by a chain drive, which consists of a drive sprocket (1) preferably with a corner number of the drive turret (6) exceeding number of teeth, a drive chain (2) and a the Antriebsturas (6) geometrically similar output strut star (3) consists of a chord length equal to an integer multiple of the drive chain pitch and disposed within the drive system such that in one and therefore in each gear position the chain engagement angle which the extended load straight line of the A drive chain (2) with the engaged tendon of the output chain star (3), with which between the Lasstrumgeraden the working chain (7) and the engaged tendon of the Antriebsturas (6) occurring chain engagement angle coincides.

2. Antrieb nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in vorteilhafter Ausgestaltung des Kettengetriebes (1; 2; 3) der Abtriebskettenstern (3) verhältnismäßig groß gegenüber dem Antriebsturas (6) und die Teilung der Antriebskette (2) sowie insbesondere der Teilungswinkel des Antriebskettenrades (1) klein ausgeführt sind.2. Drive according to point 1, characterized in that in an advantageous embodiment of the chain transmission (1, 2, 3) of the output chain star (3) relatively large compared to the Antriebsturas (6) and the pitch of the drive chain (2) and in particular the pitch angle of the drive sprocket (1) are made small.

3. Antrieb nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß eine in erster Linie zur Drehrichtungsumkehr zwischen Abtriebskettenstern (3) und Antriebsturas (6) angeordnete und sich einfacherweise aus einem Antriebszahnrad (4) sowie einem gleich großen Abtriebszahnrad (5) zusammensetzende Stirnrad-Getriebestufe auch entfallen oder auch durch ein andersgeartetes Getriebe mit einem zeitlich konstantem Übersetzungsverhältnis vom Betrag Eins ersetzt wird.3. Drive according to item 1 and 2, characterized in that a primarily to the reversal direction between output chain star (3) and drive turrets (6) and arranged easily from a drive gear (4) and an equally large output gear (5) composed spur gear Gear stage also omitted or even by a different type gearbox with a time constant gear ratio of the amount one is replaced.