DE3235474A1

DE3235474A1 - Kette zum uebertragen grosser kraefte und hoher leistungen

Info

Publication number: DE3235474A1
Application number: DE19823235474
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof. Dr.-Ing. 5100 Aachen Spies
Original assignee: Kloeckner Becorit 4620 Castrop Rauxel GmbH; Kloeckner Becorit GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 1982-09-24
Filing date: 1982-09-24
Publication date: 1984-03-29
Also published as: GB8325433D0; GB2127520A; GB2127520B; DE3235474C2

Description

Professor Dr.-Ing. Klaus Spies
Beckerstraße 51, .5100 Aachen-Brand

Kette zum Obertragen großer Kräfte und hoher Leistungen

Die Erfindung betrifft eine Kette zum Übertragen großer Kräfte und hoher Leistungen über Kettenräder, Kettentroromeln oder Kettenbänder mit vertikalen und horizontalen Kettengliedern, in die die Antriebskraft von den Zähnen der Kettenräder zu übertragen ist.

Die bekannten Rundgliederketten bestehen aus horizontalen und vertikalen Kettengliedern, die identisch sind. Derartige Ketten sind ramubeweglich. Auch sie benötigen bei der Übertragung hoher Kräfte nur geringe Durchmesser der Antriebstrommel und sind daher für die Leistungsübertragung in den räumlich beengten Verhältnissen des untertägigen Bergbaus besonders geeignet. Hohe Genauigkeit und geringe Toleranzen bei der Kettenherstellung mit anschließendem Kalibrieren und eine besondere,, eng tolerierte Formgebung der Taschen in den Antriebsrädern, in denen die Kraft von außen auf die horizontal angeordneten Kettenglieder übertragen wird, waren fertigungstechnische Voraussetzungen, um die übertragung hoher Kräfte und Leistungen über Rundgliederkettenantriebe im Bergbau zu ermöglichen. Vor allem bei Kohlenhobeln und Kettenkratzerförderern werden sie ausschließlich angewandt.

Der vorbeschriebene hohe technische Entwicklungsstand der Rundgliederketten und der dazugehörigen Antriebsräder ermöglicht im Neuzustand von Ketten und Kettenrädern eine zufriedenstellende und weitgehend störungsfreie Leistungsübertragung. Nach längerer Betriebszeit

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-erstellen sich jedoch erhebliche Schwierigkeiten ein, die prinzipieller Natur sind und die - wie die mehr als 1'5 Jahre Betriebserfahrung zeigen - durch konstruktive naßnahmen und Verbesserungen der Werkstoffe nicht behoben werden können. Die geometrische Form verändert sich und entspricht sehr bald nicht mehr den für die Übertragung hoher Leistungen notwendigen sehr engen Toleranzen box Kette und Kettenrad.

Bei Kohlenhobeln und Kettenkratzerförderern kommt es mit der Zeit zu Dehnungen der Ketten, die auf die dauernde Schwellbelastung zurückzuführen sind, und bei den durchaus häufiger auftretenden Blockierungen - insbesondere, wenn sie in der Nähe der Antriebsstationen auftreten - zu zusätzlichen Dehnungen und Formänderungen der betroffenen Kettenglieder. Die Dehnungen sind im überwiegenden Maße auf Radienänderungen in den gebogenen Bereichen der Kettenglieder, d.h. an denjenigen Stellen der Ketten zurückzuführen, an denen in den Kettenrädern die Kraft auf die Kette übertragen wird. Durch die Radienänderungen wird die Änlagefläche der Ketten in den Taschen der Kettenräder extrem verringert, so daß es zu Überlastungen und Verschleiß von Ketten und Kettenrädern kommt. Darüberhinaus wird durch die Dehnung die Kettenteilung verändert, so daß die Kette auch von daher gesehen nicht mehr in die Kettenräder paßt. Dieser Zustand tritt häufig bereits nach relativ kurzer Betriebszeit ein, so daß Ketten und Kettenräder ausgewechselt werden müssen, was mit sehr hohem Arbeitsaufwand verbunden ist. Nur die Ketten oder nur die Kettenräder zu wechseln, würde in keiner Weise hinreichend sein, da verformte bzw. verschlissene Ketten nicht in neue Kettenräder passen und umgekehrt.

Die vorbeschriebenen Schwierigkeiten sind im wesent-

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lichen darin begründet, daß durch die Drahtstärke der Kettenglieder die. Biegesteifigkeit der gebogenen Gliedenden und die theoretisch mögliche maximale Kraftüber*- tragungsflache vorgegeben sind.

Aus der DE - OS 22 47 300 ist eine Rundgliederkette bekannt, deren horizontale Kettenglieder an ihren beiden Enden nach außen abstehende Verbreiterungen aufweisen, die für die Zähne des Kettenrades eine Schubfläche bilden. Durch die Vergrößerung der Schubflächen wird der spezifische Flächendruck entsprechend kleiner. Bei dieser bekannten Kette ist zwar die Berührungsfläche zwischen dem horizontalen Kettenglied und dem Kettenrad vergrößert, aber die Querschnitte im biegegefährdeten Bereich des horizontalen Kettengliedes sind hierdurch nicht vergrößert. Das bedeutet, daß auch diese bekannte Kette die gleiche Längung erfährt wie eine Kette, die ausschließlich aus Rundstahlgliedern besteht. Hinzu kommt, daß die Radien der Schubflächen der horizontalen Kettenglieder gleich dem Radius des Kettendrahtes ist, so daß die Schubfläche in ihrer Größe hierdurch begrenzt ist. Die Längung der Kette und damit die Veränderung der Kettenteilung führt sowohl bei einer Rundgliederkette als auch bei der aus der DE-OS 22 47 300 bekannten Kette sowie dem zugeordneten Kettenrad zu erhöhtem Verschleiß, weil sich die Teilung des Kettenrades nicht verändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kette der einleitend genannten Art zu schaffen, bei der die Längung und damit die Veränderung der Kettenteilung vermindert wird. Desweiteren sollen die Einlaufeigenschaften der horizontalen Kettenglieder in das Kettenrad verbessert und gleichzeitig die Kraftübertragungsfläche zwischen dem horizontalen Kettenglied und den Kettenradzähnen vergrößert werden.

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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung de.durch gelöst, daß die Kettenglieder im Bereich ihres Bugs im Querschnitt stärker ausgebildet sind als im Bereich ihrer Flanken.

Hierdurch werden die Verhältnisse bei der Kraftübertragung vom Kettenrad auf die Kette bei Runagliederketten derart verbessert, daß die theoretisch möglichen Kraftübertragungsflächen vergrößert, die Dehnung - auch bei unvorhergesehenen plötzlichen Blockierungen - vermindert und damit die tatsächliche Übertragungsfläche und die Lebensdauer der Kette erheblich vergrößert werden. Das ist im wesentlichen auf die verbesserte Formgebung der horizontalen Kettenglieder zurückzuführen, auf die in den Antriebsrädern die Kraft übertragen wird.

Durch den größeren Querschnitt des Bugs des Kettengliedes gegenüber dem Flankenquerschnitt werden Biegeverformungen des Kettenbugs bei hohen Belastungen oder Überbelastungen ausgeschlossen. Der bei Rundgliederketten übliche konstante Querschnitt, der sich aus der Fertigung der einzelnen Kettenglieder aus Draht ergeben hat, wird gemäß der Erfindung verlassen. Der Bug der Kettenglieder, auf den die Kraft übertragen wird, hat durch seine Formgebung höhere Biegefestigkeit und ist damit gegen Dehnungen, auch gegen solche bei plötzlichen Lastspitzen durch Blockierungen wesentlich weniger empfindlich.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kettenbug sich quer zur Kettenlängsrichtung im wesentlichen geradlinig über wenigstens die Kettengliedbreite erstreckt. Hierdurch wird die Stirnfläche des Kettenbugs wesentlich vergrößert, so daß beim Einlaufen in das Kettenrad und bei der Kraftübertragung größere Übertragungs^lächen gegeben sind und damit Vur-

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schleiß so gut wie ausgeschlossen wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Bug über die Breite des Horizontalen Kettengliedes hinaus verbreitert sein. Auch diese Maßnahme führt zu einer Vergrößerung der Übertragungsflächen zwischen dem Kettenrad und der Kette.

Die Schubflächen werden auch dadurch vergrößert;, c-zxß der Bug zusätzlich zu der Verbreiterung auch eine Verdickung aufweist.

Zweckmäßig sind im Bereich des Bugs konische Ausnehmun gen vorgesehen. Hierdurch wird die Raumbeweglichkeit der jeweils benachbarten Kettenglieder gewährleistet. Eine aus solchen Kettengliedern bestehende Kette kann nach Reibungsverschleiß am Bug um 90 gedreht werden, wodurch man zu einer Kette mit den Vorteilen einer neuen Kette kommt. Das rührt daher, daß bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Kette der Kettenbug so stark gehalten ist, daß Dehnungen, die tiefgreifend die Teilungsidentität der Kette mit dem Kettenrad zerstören, praktisch nicht mehr möglich sind.

Die Kettenglieder können gegossen, geschmiedet oder nach einem ähnlichen Verfahren hergestellt sein.

Ei» ist jedoch auch möglich, die Kettenglieder aus durch spanlose Formgebung hergestellten Kettengliedhälften an dem Flanken zusammenzuschweißen. Hierbei empfiehlt es sich, die Kettengliedhälften durch elektrische Stumpf-, Widerstands- oder Abbrennschweißung zu verbinden.

Die Kette kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung so ausgebildet sein, daß nur die horizontalen Kettenglieder einen Bug aufweisen und die dazwischen liegenden Kettenglieder Rundstahlglieder sind. Hierbei

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können die Rundstahlkettenglieder länger ausgebildet sein als die dazwischen liegenden Kettenglieder mit Bug.

Zweckmäßig ist der Kettenbug auf die Zähne des Kettenrades so abgestimmt, daß bei einer Kettendehnung die Kraftübertragung im Kettenrad auf einem entsprechend größeren Teilkreisdurchmesser erfolgt.

Hierdurch ist auch bei einer alternierend aus Rundstahlkettengliedern und Kettengliedern mit Bug bestehenden Kette im Antriebsrad eine einwandfreie Kraftübertragung gewährleistet. Dies geschieht im einzelnen dadurch, daß die Kraft an einer weiter außen liegenden Stelle des Zahnes oder der Kettentasche übertragen wird, wodurch sich der Teilkreisdurchmesser geringfügig erhöht. Kettenradteilung und Kettenteilung entsprechen also in der Weise einander, daß eine durch Dehnung ex~höhte Kettenteilung der Kette automatisch durch Übergang auf eine größere Radienbahn von Kettenrad aufgenommen und dadurch wieder Kettenteilungsidentität erreicht wird.

Schließlich ist es bei Ketten, bei denen Kettenglieder mit Bug verwendet werden, sehr vorteilhaft, anstelle der Kettenräder Antriebsketten einzusetzen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäß

ausgebildete Kette gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäß

ausgebildete Kette gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ,

Fig. 3 eine erfindungsgemäß ausgebildete Kette gemäß ein-3Hi dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine vierte Ausführungsformder erfindungsgemäß ausgebildeten Kette,

Fig. 5 eine Seitenansicht auf Fig. 4,

Fig. 6 die Kette gemäß den Figuren 4 und 5 in einem Kettenrad und

Fig. 7 die Kette gemäß den Figuren 4 und 5 auf einer kurzen umlaufenden Antriebskette.

In Fig. 1 ist eine Kette dargestellt, deren vertikale Kettenglieder 10 und 11 als Rundstahlglieder ausgebildet sind, während ihre horizontalen Kettenglieder 12,13 und 14 im vorderen und rückwärtigen Bereich einen Bug 15,16 sowie 17, 18 aufweisen. In die Zwischenräume zwischen den horizontalen Kettengliedern 12 und 13 greifen Antriebszähne 19 und 20 eines in Fig. 1 nicht näher dargestellten Kettenrades ein. Die Zahnflanken 21 und

22 verlaufen im dargestellten Ausführungsbeispiel quer zur Kettenlängsrxchtung, ebenso wie die Schubflächen

23 und 24 des zugeordneten Kettenbugs 17 beziehungsweise 18. Die Flächen 21 und 22 sowie 23 und 24 verlaufen also parallel zueinander, wodurch eine vergleichsweise große Fläche zur Kraftübertragung von den Zähnen 19 und 20 auf das horizontale Kettenglied 13 gegeben ist. Durch die großflächige Übertragung der Kraft ändern sich die geometrische Form und Größe der Übertragungsflächen 21 und 22 sowie 23 und 24 auch bei langer in Betrieb befindlichen und Spitzenlasten ausgesetzten Ketten nicht. Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform sind die Teilungsanteile der horizontalen Kettenglieder 12,13 und 14 sowie der vertikalen Kettenglieder 10 und 11 gleich. Der Pfeil a gibt die Laufrichtung der Kette an.

Die in Figur 2 dargestellte Kette entspricht im wesentlichen derjenigen, die in Figur 1 gezeigt ist, lediglich mit den beiden Unterschieden, daß die Büge 17 und 18

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sowie 15 und 16 gemäß Figur 2 weiter nach außen geformt sind als die entsprechenden Büge der in Figur 1 dargestellten Kette und daß die horizontalen Kettenglieder 12,13 und 14 in ihren mittleren Flankenbereichen etwas eingezogen sind. Die Teilungsanteile der horizontalen Kettenglieder 12,13, und 14 sowie der vertikalen Kettenglieder 10 und 11 sind auch bei dieser Äusführungsforra gleich.

In Figur 3 ist eine Kette dargestellt, die aus vergleichsweise langen vertikalen Kettengliedern 25 und 26 besteht, die über vergleichsweise kurze horizontale Kettenglieder 27 miteinander verbunden sind. Die horizontalen Kettenglieder 27 haben weit ausladende Büge 28 und 29 sowie 30 und 31, zwischen denen die Einschnürungen 32 und 33 vorgesehen sind. Bei dieser Kette sind die Teilungsanteile der horizontalen Kettenglieder 27 und der vertikalen Kettenglieder 25 und 26 nicht mehr gleich.

Die in Figur 4 und 5 dargestellte Kette besteht aus vertikalen Kettengliedern 34 und 35, die über ein horizontales Kettenglied 36 mit einer Einschnürung 37 miteinander verbunden sind. Bei dieser Ausführung sind die Kettenbüge 38 und 39 sowie 40 und 41 nicht nur verbreitert,wie aus Figur 4 ersichtlich/ sondern zusätzlich auch noch durch Verdickungen 42,43 und 44,45 verstärkt, so daß die Zähne 19 und 20 des Kettenrades in Folge der Verdickungen 42,43,44,45 eine noch größere Anlagefläche am Kettenbug 38,3 9 beziehungsweise 40,41 finden. Die Verdickungen 42,43,44,45 haben für die vertikalen Kettenglieder 34 und 35 konische Ausnehmungen 46,47,48 und 49, um die Raumgelenkigkeit dieser Kette zu gewährleisten.

Das in Figur 6 darge: teilte Kettenrad 50 hat sieben Ket-

tenzähne 51,52,53,54,55,56 und 57. Bei Drehung des Kettenrades 50 in Richtung des Pfeiles b läuft das horizontale Kettenglied 58 mit den beiden benachbarten vertikalen Kettenglieder 59" und 60 in das Kettenrad 50 ein und wird von diesem über einen Weg von 180 mitgenommen, um an dem Kettenzahn 56 das Kettenrad 50 wieder zu verlassen. Zwischen jeweils zwei gegenüberliegenden Zähnen des Kettenrades, beispielsweise zwischen den Zähnen 52 des Kettenrades 50 ist ein Mulde 61 für das vertikale Kettenglied 60 vorgesehen.

In Figur 7 ist ein kurzes Antriebskettenband 62 dargestellt, das aus einer Gelenkkette besteht und zwischen zwei Trommeln 63 und 64 umläuft. Die einzelnen Glieder 65 des Kettenbandes haben ebenfalls gleich ausgebildete Antriebszähne 66, wobei zwischen den einzelnen Kettengliedern Gelenke 67 vorgesehen sind. Bei Drehung der Trommel 63 in Richtung des Pfeiles d und der Trommel 64 in Richtung des Pfeiles e bewegt sich das Antriebskettenband 62 und somit auch die angetriebene Kette in Richtung des Pfeiles c. Zum Antrieb der Kette greifen im Bereich der Trommel 63 die Äntriebszähne 66 in den Zwischenraum 68 zwischen zwei benachbarten horizontalen Kettengliedern 69 und 70. Diese formschlüssige Verbindung bleibt erhalten, bis im Bereich der Trommel 64 die Zähne 66 des Antriebskettenbandes 62 den Zwischenraum 71 zwischen den beiden benachbarten horizontalen Kettengliedern 72 und 73 verlassen.

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Claims

Professor Dr.-Ing. Klaus Spies
Beckerstraße 51,'5100 Äachen-Branä

Kette zum übertragen großer Kräfte und hoher Leistungen

Patentansprüc he

Kette zum übertragen großer Kräfte und hoher Leistungen über Kettenräder, Kettentrommeln und Kettenbänder mit vertikalen und horizontalen Kettengliedern, in die die Antriebskraft von den Zähnen der Kettenräder zu übertragen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenglieder (12,13,14,27,36) im Bereich ihres Bugs (15,16,17,18) im Querschnitt stärker ausgebildet sind als im Bereich.ihrer Flanken (13).
2. Kette nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kettenbug (15,16,17,18) sich quer zur Kettenlängsrichtung im wesentlichen geradlinig über wenigstens die Kettengliedbreite erstreckt.
3. Kette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bug (15-18) über die Breite des Kettengliedes hinaus verbreitert ist.
4. Kette nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

dadurch gekennzeichnet, daß der Bug (15-18) zusätzlich zu der Verbreiterung auch eine Verdifkung (42,43,44,45) aufweist.

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5. Kette nach einem'oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Bugs (38,39,40,41) konische Ausnehmungen (46,47,48,49) vorgesehen sind.
6. Kette nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenglieder (12,13,14,27,36) gegossen, geschmiedet oder ähnlich hergestellt sind.
7. Kette nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch g-ekennzei c h net, daß die Kettenglieder (12,13,14,27,36) aus durch spanlose Formgebung hergestellten Kettengliedhälften an den Flanken zusammengeschweißt sind.
8. Kette nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kettengliedhälften durch elektrische Stumpf-, Widerstands- oder Abbrennschweißung verbunden sind.
9. Kette nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

8,

dadurch gekennzeichnet, daß nur die horizontalen Kettenglieder (12,13,14,27, 3 6) einen Bug aufweisen und die dazwischen liegenden Kettenglieder Rundstahlglieder (10,11) sind.
10. Kette nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rundstahlglieder (10,11) langer ausgebildet sind als die dazwischen liegenden Kettenglieder

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-3 (12,13,14,27,36) mit Bug.
11. Kette nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kettengliedbug (15,16,17,18) auf die Zähne (19,20) des Kettenrades so abgestimmt ist, daß bei einer Kettendehnung die Kraftübertragung im Kettenrad auf einem entsprechend größeren Teilkreisdurchmesser erfolgt.
12. Kette nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

11,

dadurch gekennzeichnet, daß zum Antreiben der Kette eine Antriebskette (62) dient.