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Trommel antrieb für Krane
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Trommelantrieb für Krane mit
einer oder mehreren Seiltrommeln, die von mehreren miteinander durch ein überlagerungsgetriebe
und gegebenenfalls noch ein Untersetzungsgetriebe verbundenen elektrischen Motoren
angetrieben werden.
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Solche Antriebe kommen allgemein bei den großen Laufkranen von Gießereien
und Stahlwerksbetrieben zum Antrieb von Gieß- und Beschickungseinrichtungen oder
Greifereinrichtungen vor, wobei mehrere Seiltrommeln abhängig voneinander gleichzeitig
arbeiten, von denen z.B. die eine zum Halten und Heben und die andere zum Kippen
eines Gefäßes bzw. zum Offnen und Schließen eines Greifers dient.
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Derartige Antriebe benötigen für die Unterbringung der Seiltrommeln,
der Getriebe und der Antriebsmotoren eine große Maschinenstellfläche (DE-PS 464
973 und DE-PS 648 506). Dabei bestimmen meist die Abmessungen und die Anordnung
der Trommeln und der Motoren die Achsabstände der Getriebe, zu deren Oberbrückung
in der Regel große Stirnräder mit Zwischenrädern benutzt werden, die häufig als
offene Stirnradvorgelege ausgeführt werden. Dies ergibt eine sperrige Bauweise und
infolge hoher Wälzgeschwindigkeit der Getriebe auch Geräuschbildung. Auch ist zu
beanstanden, daß die Getriebe auf Grund ihrer großen Abmessungen in Verbindung mit
dem relativ weichen Krangestell zu Verwindungen des Gehäuses neigen, was häufig
zu schlechten Tragbildern der Verzahnungen und
zu Zahnbrüchen führt.
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Diese Umstände erzwangen, die Getriebe als Sonderbauarten entsprechend
den jeweiligen Gegebenheiten zu entwickeln, wodurch eine große Anzahl von verschiedenen
Typen entstand und die Verwendung der im Maschinenbau üblichen preisgünstigen Standardtypen
ausgeschlossen wurde Dies trifft auch für Krane mit nur einer Seiltrommel zu, die
von zwei Motoren angetrieben wird, wobei der eine Motor als Überlagerungsmotor zur
Veränderung der Hubgeschwindigkeit oder für den Notlaufbetrieb dient.
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Bei kleineren Hebezeugen mit einer Seiltrommel und einem Antriebsmotor,
wie bei Seilwinden und Elektroflaschenzügen, ist zwar schon der Weg beschritten
worden, Teile des Antriebs in der Trommel unterzubringen (DE-PS 11 28 103). Bei
einigen Bauarten nimmt die Trommel nur das Getriebe, bei anderen nur den Motor und
bei weiteren das Getriebe und teilweise den Motor auf.
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Bei allen diesen Ausführungen, die den verschiedensten Aufbau zeigen,
ist jedoch die Montierbarkeit und die Wartung kompliziert. Einer Anwendung dieser
Bauweise bei Kranen mit mehreren miteinander verbundenen Seiltrommeln und Motoren
stehen insbesondere die Schwierigkeiten bei der Verbindung der Trommeln mit den
Antrieben entgegen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der genannten
Trommelantriebe mit einer oder mehreren Seiltrommeln und mehreren Motoren, die in
Verbindung miteinander stehen, zu beheben und einen Antrieb zu schaffen, der einen
geringen Platzbedarf erfordert und eine weitgehende Vereinheitlichung seiner Elemente
(Motoren und Getriebe) zuläßt, so daß er universell bei den verschiedensten Seiltrommelanordnungen
Anwendung finden kann. Es sollen auch eine gute Montierbarkeit und Wartungsmöglichkeit
gegeben sein, eine wirksame Geräuschdämpfung der Triebwerksteile erreicht und den
Sicherheitsanforderungen nach einer zuverlässigen Verbindung der Trommeln miteinander
bei Gießerei-und Stahlwerkskranen sowie der Möglichkeit eines Notlaufbetriebes Rechnung
getragen werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß das Überlagerungsgetriebe, das Untersetzungsgetriebe
und die Motoren zumindest teilweise innerhalb der Seiltrommeln angeordnet sind.
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Durch die Unterbringung des Antriebs in den Trommeln wird der Platzbedarf
für das Hubwerk im wesentlichen auf die Größe der Trommeln beschränkt.
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Für den Fall, daß größere Motoren mit der üblichen Drehzahl bis zu
3000 U/min von einer bestimmten Leistungsgröße an nicht mehr in den Trommeln unterzubringen
sind, was insbesondere beim Hauptmotor der Fall sein kann, werden zweckmäßig Motoren
mit einer höheren Drehzahl als 3000 U/min verwendet.
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Dabei ist vorteilhaft der Läufer des Motors fliegend auf einer herausragenden
Verlängerung der Antriebswelle eines der Getriebe gelagert. Abgesehen von der Platzersparnis
in axialer Richtung ergibt sich hierdurch der Vorteil, daß an die Lagerung des Läufers
die mit Umlauföl geschmierten Lager des Getriebes herangezogen sind, wodurch die
Auslegung für höhere Drehzahlen begünstigt wird.
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Zweckmäßig sind die Getriebe unter sich und mit den Seiltrommeln durch
Steckverbindungen verbunden. Dabei können das Untersetzungsgetriebe und das überlagerungsgetriebe
als Planetengetriebe ausgebildet sein, wobei das Untersetzungsgetriebe mehrstufig
und mit dem benachbarten Motor zu einem Block vereinigt ist.
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Solche Einheiten sind kompakt und haben ein geringes Gewicht, da ein
robustes Gehäuse überflüssig ist. Insbesondere ergibt sich eine handliche Baugruppe,
die in Zusammenhang mit der Anwendung von Steckverbindungen eine einfache Montage-
und Wartungsmöglichkeit gewährleistet.
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Auch ist der Schallpegel der Getriebe denkbar gering. Getriebe und
Motoren lassen sich weitgehend vereinheitlichen und sind geeignet, die Seiltrommeln
von Kranen mit den verschiedensten Trommel anordnungen anzutreiben.
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Vorteilhaft sind zwei Motoren, wenn sie eine einzige Trommel antreiben,
in der Seiltrommel hintereinander koaxial angeordnet. Zwischen ihnen ist ein mehrstufiges
Untersetzungs- und Oberlagerungsgetriebe mit Planetenrädern vorgesehen, dessen letzte
Stufe nur der Untersetzung dient und mit der Seiltrommel verbunden ist.
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Bei Zweitrommelantrieb dagegen ist zweckmäßig der eine von zwei Motoren
zusammen mit dem Untersetzungsgetriebe in der einen Seiltrommel und der andere Motor
zusammen mit dem Oberlagerungsgetriebe in der anderen Seiltrommel angeordnet, wobei
beide Getriebe miteinander und einzeln mit der zuyehörigen Seiltrommel verbunden
sind.
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Die beiden Seiltrommeln können koaxial hintereinander oder achsparallel
zueinander angeordnet sein.
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Bei koaxialer Anordnung der beiden Seiltrommeln ist vorteilhaft das
abtreibende Glied des Untersetzungsgetriebes mit dem Planetenträger des überlagerungsgetriebes
verbunden, und der Durchmesser der einen Seiltrommel ist im Verhältnis der Untersetzung
zwischen dem Planetenträger und dem äußeren Zentralrad des Überlagerungsgetriebes
größer als der der anderen Seiltrommel.
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Bei achsparalleler Anordnung der beiden Seiltrommeln ist zweckmäßig
zwischen den Getrieben ein schmalbauendes Stirnrad-Aufsteckgetriebe als Verbindungsgetriebe
angeordnet, dessen abtreibende Welle über eine Doppelgelenk-Kuppung mit dem Überlagerungsgetriebe
verbunden ist. Anstatt des einzigen Stirnradgetriebes können auch zwei Kegelrad-Aufsteckgetriebe
als Verbindungsgetriebe angeordnet sein, die miteinander durch längsverschiebbare
Doppelgelenk-Kupplung verbunden sind.
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Mit Hilfe der letztgenannten Verbindungselemente können auch Getriebe
von senkrecht zueinander angeordneten Trommeln miteinander verbunden werden.
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Die Zeichnungen veranschaulichen mehrere Ausführungsbeispiele der
Erfindung in schematischer Darstellung.
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Es zeigen Fig. 1 den Antrieb einer einzigen Trommel durch zwei miteinander
verbundene Motoren, Fig. 2 den Antrieb zweier koaxial hintereinander angeordneter
Trommeln durch zwei miteinander verbundene Motoren, Fig. 3 eine andere Ausführungsform
des Doppeltrommelantriebs nach Fig. 2 mit einem fliegend gelagerten Motorläufer,
Fig. 4 den Antrieb zweier achsparallel zueinander angeordneter Trommeln durch zwei
miteinander verbundene Motoren unter Verwendung eines Stirnrad-Aufsteckgetriebes
und Fig. 5 eine Abwandlung von Fig. 4 unter Verwendung zweier Kegelrad-Aufsteckgetriebe
als Verbindungselement für die Motoren.
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In Figur 1 sind in einer Seiltrommel 1 ein elektrischer Hauptmotor
2, ein elektrischer Oberlagerungsmotor 2a und dazwischen ein kombiniertes Untersetzungs-
und Oberlagerungsgetriebe 3 mit Planetenrädern angeordnet. Dieses Getriebe 3 ist
zweistufig und mit dem Hauptmotor 2 zu einem Block vereinigt. Die erste Stufe des
Getriebes 3 dient gleichzeitig zur Xberlagerung, indem der Oberlagerungsmotor 2a
über eine Welle 2b das innere Zentralrad 3a dieser Stufe antreibt, während der Hauptmotor
2 das äußere Zentralrad 3b antreibt. Der Planetenträger 3c dieser Stufe trägt das
innere Zentralrad 3d der zweiten Stufe, deren Planetenträger 3e unter dem Einfluß
des ortsfesten äußeren Zentralrades 3f dieser zweiten Stufe abtreibt und mit der
Mittelwand Ib der Seiltrommel 1 durch eine Steckverbindung 1c verbunden ist. Lager
4 stützen die Seiltrommel 1 auf den Motoren 2 und 2a ab, und zwar in der Nähe der
im Antriebsgestell 12 ortsfesten und die Reaktionsmomente aufnehmenden Widerlager
13 für die Motorgehäuse, An den voneinander abgewandten Enden der Motorläufer greifen
Bremsen 5 an.
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Bei einer Demontage oder der Wartung lassen sich der Oberlagerungsmotor
2a mit der Welle 2b leicht aus einer Steckverbindung am Zentral-
rad
3a und der Hauptmotor 2 samt dem Getriebe 3 aus der Steckverbindung lc der Trommelwand
Ib herausziehen.
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In den folgenden Figuren sind für die der Fig. 1 entsprechenden Teile
gleichbleibende Bezugszeichen und Bezeichnungen verwendet worden.
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Bei der koaxialen Anordnung zweier Seiltrommeln 1 und la gemäß Fig.
2 ist der Hauptmotor 2 mit einem angeflanschten Untersetzungsgetriebe 6 mit Planetenrädern
in der Seiltrommel 1 (Haltetrommeln z.B. bei Greifern) und der Überlagerungsmotor
2a mit einem Oberlagerungsgetriebe 7 mit Planetenrädern in der Seiltrommel la (Schließtrommel
bei Greifern) angeordnet. Beide Seiltrommeln 1 und la haben an ihren beiden Enden
Bremsen 5.
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Das Untersetzungsgetriebe 6 besitzt zwei identische Planetenstufen,
deren äußere Zentralräder in einem gemeinsamen Träger 6a angeordnet sind. Der Hauptmotor
2 treibt das innere Zentralrad 6b der ersten Stufe an, deren Planetenträger 6c das
innere Zentralrad 6d der zweiten Stufe antreibt. Deren Planetenträger 6e ist über
eine Welle 6f und die Steckverbindung 1c mit der Wand 1b der Seiltrommel 1 verbunden.
Die zwei Stufen können auch über die zugehörigen äußeren Zentralräder, die auf einem
gemeinsamen Träger vorgesehen sind, gleichzeitig abtreiben (nicht gezeichnet).
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Der Überlagerungsmotor 2a treibt das innere Zentralrad 7a des Oberlagerungsgetriebes
7 an. Dessen Planetenträger 7b ist über eine Welle 7c mit dem Hauptmotor verbunden,
indem er ebenfalls in die Steckverbindung 1c der Trommelwand 1b eingreift. Das äußere
Zentralrad 7d des über lagerungsgetriebes 7 ist über eine steckbare Doppelgelenk-Kupplung
7f mit der Wandung 1d der Seiltrommel la verbunden.
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Um den Einfluß des Übersetzungsverhältnisses des überlagerungsgetriebes
7 auszuschalten und bei Stillstand des Überlagerungsmotors 2a eine gleiche Umfangsgeschwindigkeit
beider Seiltrommeln 1 und la zu erreichen, ist der Durchmesser der Seiltrommel 1
im Verhältnis der Untersetzung zwischen dem Planetenträger 7b und dem äußeren Zentralrad
7d des über
lagerungsgetriebes 7 größer als der der Seiltrommel
la ausgeführt.
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Mit 4a sind die inneren Lager der Seiltrommeln 1 und la im Antriebsgestell
12 bezeichnet.
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In Fig. 3, die eine Abwandlung der Fig. 2 zeigt, ist der Läufer 15
des mit über 3000 U/min laufenden Hauptmotors 2 fliegend auf einer herausragenden
Verlängerung 10 der Antriebswelle 11 des zweistufigen Untersetzungsgetriebes 69
angeordnet. Die Lagerung des Läufers 15 ist auf diese Weise dem Umlauföl-System
des Untersetzungsgetriebes 69 angeschlossen, wodurch die höheren Motordrehzahlen
erst ermöglicht werden.
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Bei der achsparallelen Anordnung der Seiltrommeln 1 und la gemäß Fig.
4 ist die Welle 6f des Untersetzungsgetriebes 6 über die Steckverbindung 1c hinaus
aus der Seiltrommel 1 herausgeführt, wobei auf ihr freies Ende ein bei 14 verankertes,
schmalbauendes Stirnrad-Aufsteckgetriebe als Verbindungsgetriebe, bestehend aus
den Rädern 8 und 8a aufgesetzt ist. Die abtreibende Welle 8b ist über eine Doppelgelenk-Kupplung
8c und eine Steckverbindung 7e mit dem Planetenträger 7b des Überlagerungsgetriebes
7 verbunden. Auch hier ist eine gute Demontierbarkeit der Hauptteile durch Herausziehen
gegeben.
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In Fig. 5 ist auf die über die Steckverbindung 1c hinaus verlängerte
Welle 6f des Planetenträgers 6e des Untersetzungsgetriebes 6 ein Verbindungsgetriebe
9 als Kegelradtrieb aufgesetzt. Ein gleiches Getriebe 10 ist auf der Welle 7c des
Überlagerungsgetriebes 7 angeordnet.
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Beide Verbindungsgetriebe 9 und 10 sind durch je eine längsverschiebbare
Doppelgelenk-Kupplung 11 und eine Zwischenwelle lla miteinander verbunden und bei
14 verankert. Durch die Wahl der Länge der Zwischenwelle 11a können verschiedene
Trommel-Achsabstände überbrückt werden.
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In den Figuren 4 und 5 kann die Wirkung des überlagerungsgetriebes
7 entweder ähnlich wie in Fig. 2 durch eine Differenz zwischen den Trommeldurchmessern
oder aber durch eine entsprechende Übersetzung der Verbindungsgetriebe 8, 8a oder
9 und 10 ausgeglichen werden.
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Bei allen Ausführungen stehen die Motoren mit den Getrieben und den
Trommeln in ständiger mechanischer Verbindung, so daß sie den strengeren Vorschriften
für Schwerlastkrane von Gießerei- und Stahlwerksbetrieben hinsichtlich Absturzsicherheit
und Notlaufeigenschaften genügen. Dazu lassen sich die Bremsen auch unmittelbar
an den Seiltrommeln anbringen.