DE3323250A1

DE3323250A1 - Getriebe mit ueberlastsicherung, insbesondere fuer den antrieb von kohlenhobeln u.dgl.

Info

Publication number: DE3323250A1
Application number: DE19833323250
Authority: DE
Inventors: Werner 4710 Lüdinghausen Bohle
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 1983-06-28
Filing date: 1983-06-28
Publication date: 1985-01-10
Also published as: FR2548263A1; US4601218A; GB2142405A; PL141431B1; PL248398A1; AU2992584A; GB2142405B; GB8416149D0; DE3323250C2; SU1443811A3; ZA844856B; BE900008A; FR2548263B1; AU559876B2

Description

PATENTANWÄLTE	Aktönz.'	*■Ψ.*	Reg.-Nr.	/""\ f\* J*"\ /~\ /^ P" ^\
DlPL.-ING. BUSCHHOFF			Fgw 8^529	S "¹S / ~\ / \ i I
Dl PL.-I NG. HENNICKE			bitte angeben
DlPL.-lNG. VOLLBACH
KAISER-WILHELM-RING 24
5000 KÖLN 1

KÖLN, denO8.06. 1983
vo/lu

Anm.: Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia, 4670 Lünen

Titel: Getriebe mit überlastsicherung, insbesondere für den Antrieb von Kohlenhobeln u.dgl.

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere für den Antrieb von Kohlenhobeln, Kettenkratzförderern u. dgl., mit einer Überlastsicherung, die ein durch den Kraftfluß im Getriebe belastetes Meßglied aufweist,das in Abhängigkeit von der Last am Getriebeausgang eine den Getriebeausgang vom Antrieb trennende Überlastkupplung steuert.

Ein solches mit Überlastsicherung versehenes Getriebe ist aus der DE-OS 30 43 237 bekannt. Zur Messung des Drehmomentes am Getriebeausgang bzw. des Lastzustandes der Hobelkette werden Dehnungsmeßstreifen verwendet, die ah der Ausgangswelle des Getriebes angeordnet sind. Die elektrischen Ausgangssignale der von den Dehnungsmeßstreifen gebildeten Meßeinrichtung werden zur Betätigung der am Getriebe angebauten Überlastkupplung im Sinne einer Überlastsicherung herangezogen. Dabei muß die Meßwertübertragung mit Hilfe von Schleifringen bewirkt werden. Eine elektronische Steuervorrichtung steuert die hydraulisch lüftbare Überlastkupplung über ein Magnetventil. Die für die Schaltung der Überlastkupplung dienende Druckflüssigkeit wird über eine Drehdurchführung der Kupplungswelle von außen zugeführt„

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getriebe, insbesone für den Antrieb von Kohlenhobeln, Kettenkratzför-

O <"■* 'OO

jo. jZ; u

S-

derern und für sonstige Kettenantriebe zu schaffen, bei welchem auf die Verwendung der dem Verschleiß unterworfenen Schleifringe zur Meßwertübertragung und bei Verwendung einer hydraulisch schaltbaren Überlastkupplung auf die aufwendige DrehdurchfUhrung verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Getriebe eine Planetengetriebestufe aufweist, deren im Betrieb stillstehendes Getriebeteil über eine Verzahnung mit dem bei gelüfteter Überlastkupplung frei drehbar gelagerten Umlaufteil der Überlastkupplung getrieblich gekoppelt ist, deren Gegenkupplungsteil durch das als Halteorgan dienende Meßglied gegen Drehung gehalten ist.

Bei dieser Ausgestaltung des Getriebes und seiner Überlastsicherung ist demgemäß das Meßglied dem im Betrieb stillstehenden Teil der als Bremse wirkenden Überlastkupplung zugeordnet, so daß auf die Verwendung von Schleifkontakten für die Übertragung der elektrischen Meßsignale zugunsten einer einfachen Leitungsverbindung verzichtet werden kann. Zugleich ergibt sich bei Verwendung einer elektrohydraulisch betätigten überlastkupplung die Möglichkeit, die Zuführung der die Schaltung der.Kupplung bewirkenden Druckflüssigkeit über eine an dem stillstehenden Gegenkupplungsteil angeordnete Leitungsverbindung zu bewirken, so daß von einer aufwendigen Drehdurchführung abgesehen werden kann. Die Last-BMÄung durch das Meßglied erfolgt über die Haltekraft, Mt der das im Betrieb stillstehende Getriebeteil der Planetengetriebestufe gehalten wird. Das stillstehende Getriebeteil der Planetengetriebestufe kann der Planetenträger sein; vorzugsweise wird es aber durch das Hohlrad der Planetengetriebestufe gebildet, welches eine

J' O L -J L O U

Außenverzahnung für die getriebliche Kopplung mil; dem Umlaufteil der überlastkupplung aufweist. Das Umlaufteil der Überlastkupplung ist hierbei zweckmäßig als eine mit Außenverzahnung versehene Bremstrommel ausgebildet, die, vorzugsweise über ein Zwischenrad, mit dem stillstehenden Getriebeteil der Planetengetriebestufe gekoppelt ist.

Das mit Dehnungsmeßstreifen od.dgl. belegte Meßglied erlaubt im Betrieb eine Drehmomentenmessung mit hoher Genauigkeit. Das Meßglied besteht vorzugsweise aus einem einfachen Meßbolzen od.dgl«, der mit Dehnungsmeßstreifen belegt istο Das Meßglied bzw. der Meßbolzen ist dabei zweckmäßig in einer Aufnahmekammer leicht auswechselbar angeordnet, die sich an einer leicht zugänglichen Stelle des Getriebes bzw. seines Gehäuses befindet. Dabei kann das Meßglied bzw« der Meßbolzen zugleich als ein die Aufnahmekammer verschließendes Verschlußstück ausgebildet sein, welches sich z.B. mittels eines Gewindes in der Aufnahmekammer festlegen läßt.

Bei einer baulich vorteilhaften Ausgestaltungsform weist das Gegenkupplungsteil der Überlastkupplung einen Flansch auf, der an seinem Umfang mit einer sich gegen das Meßglied unmittelbar oder mittelbar über ein Zwischenglied abstutzenden Anschlagfläche versehen ist_e Das Zwischenglied kann aus einem einfachen Druckbolzen bestehen, der die· Aufnahmekammer abdichtet, so daß beim Auswechseln der. Meßgliedes kein öl aus dem die Überlastkupplung aufnehmenden Gehäuse entweichen kann«

Wie erwähnt, wird für die Überlastkupplung bevorzugt eine elektr©hydraulische Kupplung verwendet, die sich im Überlastfall praktisch verzögerungsfrei schalten läßt.

Um die Ansprechzeit der überlastsicherung auf einen Wert von möglichst unter etwa 25 Millisekunden zu halten, wird zur Betätigung der Überlastkupplung zweckmäßig ein Magnetventil verwendet, dessen Schaltzeit höchstens etwa 20 Millisekunden, vorzugsweise jedoch unter 10 Millisekunden, beträgt. Solche kurzen Schaltzeiten weisen bekannte magnetisch betätigte Servoventile mit hydraulischer Vorsteuerstufe auf« Diese Ventile arbeiten mit einem Null-Durchfluß, d.h. mit einem ständigen. Flüssigkeitsumlauf in der Schließstellung. Dieser Null-Durchfluß kann zur Aufrechterhaltung eines Druckmittelumlaufs in dem den Druckraum der überlastkupplung einschließenden hydraulischen System ausgenutzt werden, wodurch das hydraulische System unter einer vorbestimmten Vorspannung gehalten wird, welche die Ansprechzeit der Überlastkupplung weiter vermindert.

Die Überlastkupplung besteht zweckmäßig aus einer elektrohydraulisch lüftbaren Lamellenkupplung. Das gegen das Meßglied abgestützte Gegenkupplungsteil kann hierbei die zu dem Druckraum der Kupplung führende Leitungsverbindung aufweisen. Im übrigen empfiehlt es sich, die überlastkupplung im Getriebegehäuse oder einem Anbaugehäuse desselben anzuordnen, welches die Aufnahmekammer für das Meßglied aufweist«

Insbesondere bei einem in der Drehrichtung reversierbaren Antrieb wird die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß das Gegenkupplungsteil der überlastkupplung durch zwei diametral gegenüberliegende Meßglieder gegen Drehung in beiden Drehrichtungen gehalten wird»

Das erfindungsgemäße Getriebe kann aus einem Stirnradr getriebeteil und einer Planetengetriebestufe bestehen, die den Getriebeausgang oder den Getriebeeingang bildet,

■<?■

Das Stirnradgetriebeteil und die Planetengetriebestufe sind in einem gemeinsamen Getriebegehäuse mit der Überlastkupplung zu einer kompakten Baueinheit vereinigte

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert« In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Getriebe mit

Oberlastkupplung im Horizontalsohnitt;

Fig_o 2 in schematischer Vereinfachung die Planetengetriebestufe mit der zugeordneten Bremstrommel und dem als Meßbolzen ausgebildeten Meßglied;

Fig. 3 eine Teilansicht des Meßgliedes mit den daran angeordneten Dehnungsmeßstreifen in Draufsicht.

Das dargestellte Getriebe 1 ist bevorzugt für Kettenantriebe und insbesondere zur Verwendung für den Antrieb eires kettengezogenen Kohlenhobels oder für Kettenkratzförderer bestimmt, wie sie vor allem in Bergbau-Untertagebetrieben zum Einsatz kommen. Das Getriebe 1 weist in einem gemeinsamen Getriebegehäuse 2 ein Stirnradgetiiiebeteil 3 und eine ihm nachgeschaltete Planetengetriebestufe 4 auf· Die Eingangswelle des Getriebes ist mit 5 und seine Ausgangswelle mit 6 bezeichnet. Mit der Ausgangswelle 6 ist bei einem Hobelantrieb das Hobelkettenrad verbunden.

Der Getriebezug des Stirnradgetriebeteils 3 umfaßt Stirnräder 7, 8, 9 und 10. Das Stirnrad 7 sitzt auf der im Getriebegehäuse 2 gelagerten Eingangswelle 5, während

das Stirnrad 10 auf einer zu der Ausgangswelle 6 des Getriebes axial fluchtenden Welle 11 angeordnet ist. Mit der Welle 11 ist eine Welle 12 drehschlüssig verbunden, die das Sonnenrad 13 der Planetengetriebestufe 4 trägt. Mit dem Sonnenrad 13 kämmen drei Planetenräder 14, die an einem gemeinsamen Planetenradträger 15 auf Achsen 16 drehbar gelagert sind. Die Planetenräder 14 stehen im Zahneingriff mit dem das Sonnenrad 13 koaxial umschließenden Hohlrad 17, welches mit einer Innenverzahnung 18 für den Eingriff der Planetenräder 14 und mit einer Außenverzahnung 19 versehen ist. Der Planetenträger 15 trägt die Ausgangswelle 6 des Getriebes 1·

Im Getriebegehäuse 2 ist seitlich neben der Planetengetriebestufe 4 eine als Bremse arbeitende Überlastkupplung 20 angeordnet. Diese besteht aus einer elektrohydraulisch schaltbaren Lamellenkupplung. Sie umfaßt ein im Getriebegehäuse frei drehbar gelagertes Umlaufteil 21 und ein koaxial in diesem angeordnetes Gegenkupplungsteil 22» Zwischen dem Umlaufteil 21 und dem Gegenkupplungsteil 22 befindet sich in herkömmlicher Weise das Lamellenpaket 23, dessen Lamellen teils mit dem Umlaufteil 21, teils mit dem Gegenkupplungsteil 22 drehschlüssig, jedoch axial verschieblich, verbunden sind. Das Umlaufteil 21 ist nach Art einer Bremstrommel ausgebildet. Es weist eine.Außenverzahnung 24 auf, mit der es mit dem im Betrieb stillstehenden Getriebeteil, nämlich dem Hohlrad 17, getrieblich gekoppelt ist. Wie Fig. 2 zeigt, erfolgt die getrlebliche Kopplung über ein kleines außenverzahntes Zwischenrad 25, welches einerseits mit der Außenverzahnung 19 des Hohlrades 17 und andererseits mit der Außenverzahnung 24 des Umlaufteils 21 der Überlastkupplung kämmt. Das Umlaufteil 21 bzw, die Bremstrommel ist in Lagern 25 im Getriebege-

häuse gelagert. Das Gegenkupplungsteil 22 sitzt auf einem Wellenzapfen 26, der in Lagern 27 und 28 gelagert ist und einen Flansch 29 trägt. Der Flansch 29 weist am Umfang eine Ausnehmung mit einer radialen Anschlagflache 30 auf.

Das Gehäuse 2 des Getriebes 1 ist am Umfang des Flansches 29 mit einer aus einer Bohrung bestehenden Aufnahmekammer 31 für ein Meßglied 32 versehen, welches, wie vor allen in Fig· 2 gezeigt, als Meßbolzen ausgebildet ist, der an einem im Durchmesser verjüngten Bolzenabschnitt 33 mindestens einen Dehnungsmeßstreifen 34y hier vier diagonal zur Bolzenachse stehende Dehnungsmeßstreifen 34, trägt. Der im Durchmesser stärkere Bolzenteil ist mit einem Gewinde 35 versehen und in das Innengewinde der Aufnahmekammer 31 von außen eingeschraubt. Auf diese Weise ist das Meßglied 32 in der Aufnahmekammer 31 festgelegt und letztere nach außen verschlossen. Das Meßglied bildet demgemäß zugleich ein Verschlußstück für die Aufnahmekammer₀

Die Aufnahmekammer setzt sich axial nach innen in eine Bohrung fort, die als Zwischenglied einen Druckbolzen aufnimmt, der sich mit seinem einen Ende gegen die Anschlagfläche 30 des Flansches 29 und mit seinem anderen Ende gegen das Meßglied 32 abstützt. Das Meßglied und der Druckbolzen sind etwa tangential zu dem Flansch 29 angeordnet. Bei geschlossener Überlastkupplung 20 stützt sich das Gegenkupplungsteil 22 über den Druckbolzen 35 gegen das Meßglied 32 ab. Damit ist bei geschlossener Überlastkupplung auch das Hohlrad 17 gegen Drehung gehalten.

Bei einem in der Drehrichtung reversierbaren Antrieb könner dem Flansch 29 auch zwei diametral gegenüberliegende

„i Q _, O O ■ J£ -U

Meßglieder 32 in der gezeigten Anordnung zugeordnet vrerden, so daß das Gegenkupplungsteil 22 und damit auch das Hohlrad 17 von den beiden bolzenartigen Meßgliedern gegen Drehung in beiden Drehrichtungen gehalten wird.

Das Gegenkupplungsteil 22 trägt einen axial verschiebliehen Druckring 36, der sich gegen das Lamellenpaket 23 legt. Zwischen dem Druckring 36 und einem Ringflansch des Gegenkupplungsteils 22 befindet, sich ein ringförmiger Druckraum 37, bei dessen Druckbeaufschlagung der Druckring 36 gegen die Rückstellkraft einer (nicht dargestellten) Schließfedervorrichtung axial verstellt und damit die Überlastkupplung 20 gelüftet wird. Der Druckraum 37 ist über Kanäle 38 und 39 mit einer äußeren hydraulischen Druckmittelquelle verbunden. Die Kanäle 38 und 39 sind als Axial- und Radialbohrungen in dem Wellenzapfen 26 und dem darauf sitzenden nabenartigen Teil des GegenkupplungsstUcks 22 ausgeführt.

Im Betrieb wird, wie oben ausgeführt, das Hohlrad 17 der Planetengetriebestufe 4 bei geschlossener Überlastkupplung 20 durch Abstützung an dem Meßglied 32 gegen Drehung gehalten. Über die am Meßglied 32 wirkende Haltekraft wird die Last bzw. das Drehmoment am Getriebeausgang 6 laufend gemessen. Die elektrischen Meßwerte werden über Leitungen 40 (Fig. 3), die aus der Aufnahmekammer 31 herausgeführt sind, einer (nicht dargestell-, ten) elektronischen Steuervorrichtung zugeführt, welche die überlastkupplung 20 nach Maßgabe des am Getriebeausgang wirkenden Drehmomentes steuert, derart, !daß bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmomentes, z.B„ bei einem Blockieren des Hobels ₉ die Überlastkupplung 20 durch Umschalten eines der überlastkupplung zugeordneten

-k-

Magnetventils hydraulisch gelüftet wird, so daß nunmehr das Hohlrad 17 der Planetengetriebestufe 4 zusammen mit dem Umlaufteil 21 der überlastkupplung 20 frei umlaufen kann und damit der Getriebeausgang von dem Antrieb getrennt wird. Um möglichst kurze Schaltzeiten zu erreichen, besteht das bekannte Magnetventil vorzugsweise aus einem an sich bekannten Servoventil, dessen Schaltzeit höchstens etwa 20 Millisekunden,, vorzugsweise jedoch unter 10 Millisekunden betragt _β über die Leitungen 38 und 39 kann bei geschlossener überlastkupplung 20 ein ständiger Druckualauf in dem die Druckkammer 37 einschließenden hydraulischen System erzielt werden, so daß das hydraulische System unter einer vorbestimmten Vorspannung gehalten wird. Auch diese Maßnahme trägt dazu bei, die Ansprechzeit der Überlastkupplung herabzusetzen,,

Claims

33::3'2G0

Ansprüche

1, Getriebe, insbesondere für den Antrieb von Kohlenhobeln, Kettenkratzförderern u.dgl«,, mit einer Überlastsicherung, die ein durch den Kraftfluß im Getriebe belastetes Meßglied aufweist, das in Abhängigkeit von der Last am Getriebeausgang eine den Getriebeausgang vom Antrieb trennende überlastkupplung steuert, dadurch gekennzeichnet , daß das Getriebe (1) eine Planetengetriebestufe (4) aufweist, deren im Betrieb stillstehendes Getriebeteil (17) über eine Verzahnung mit dem bei gelüfteter Überlastkupplung (20) frei drehbar gelagerten Umlaufteil. (21) der überlastkupplung getrieblich gekoppelt ist, dessen Gegenkupplungsteil (22) durch das als Halteorgan dienende Meßglied (32) gegen Drehung gehalten ist.

2, Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Betrieb stillstehende Getriebeteil das Hohlrad (17) der Planetengetriebestufe (4) ist, welches eine Außenverzahnung (19) für die getriebliche Kopplung, mit dem Umlaufteil (21) der Überlastkupplung (2Q) aufweist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufteil (21) der Überlastkupplung (20) als eine mit Außenverzahnung (24) versehene Bremstrommel ausgebildet ist,, die, vorzugsweise über ein Zwischenrad (25), mit dem stillstehenden Getriebeteil (17)

■V

der Planetengetriebestufe (4) gekoppelt ist.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied (32) aus einem mit Dehnungsmeßstreifen

(34) versehenen Meßbolzen besteht.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied (32) bzw, der Meßbolzen in einer Aufnahmekammer (31) leicht auswechselbar angeordnet ist.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenkupplungsteil (22) einen Flansch (29) aufweist, der am Umfang eine sich gegen das Meßglied (32) unmittelbar oder mittelbar über ein Zwischenglied (35) abstützende Anschlagfläche (30) aufweist«

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied

(35) aus einem Druckbolzen besteht.

8. Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied (32) zugleich als ein die Aufnahmekaomer (31) verschließendes, vorzugsweise mit einem Gewinde versehenes, Verschlußstück ausgebildet ist.

9. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlstkupplung (20) aus einer elektrohydraulisch lüftbaren Lamellenkupplung besteht, und daß das gegen das Meßglied (32) abgestützte Gegenkupplungs-

3 3/. 3 2s

ir

-3-

teil (22) die zu dem Druckraum (37) der Überlastkupplung führende Leitungsverbindung (38,39) aufweist.

10. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlastkupplung (20) im Getriebegehäuse (2) oder einem Anbaugehäuse desselben angeordnet ist, welches die Aufnahmekammer (31) für das Meßglied aufweist«

11.. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenkupplungsteil (22) durch zwei diametral gegenüberliegende Meßglieder (32) gegen Drehung in beiden Drehrichtungen gehalten ist.

12_e Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Stirnradgetriebeteil (3) und einer ihm vor- oder nachgeschalteten Planetengetriebestufe (4) bestehtβ