DE3502665A1

DE3502665A1 - Load-equalising gear mechanism

Info

Publication number: DE3502665A1
Application number: DE19853502665
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dipl.-Ing. 4300 Essen Plum
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1985-01-26
Filing date: 1985-01-26
Publication date: 1986-10-09
Also published as: DE3502665C2

Abstract

Asynchronous motors assigned load-equalising gear mechanisms are used for the conveying systems used in underground mining and tunnelling. Given a plurality of drives assigned to a conveying system of this kind, these load-equalising gear mechanisms produce an advantageous load equalisation due to the fact that the gear mechanism consists of a power branch and a superimposition branch, the latter having, in addition to the superimposed drive (motor) or output (brake), a self-locking planetary gearing or a planetary gearing designed to fall just short of self-locking. <IMAGE>

Description

LastausgleichsgetriebeLoad balancing gear

Die Erfindung betrifft ein Lastausgleichsgetriebe für Antriebsmotoren, insbesondere für als Asynchronmotoren ausgebildete Antriebe der im untertägigen Berg- und Tunnelbau eingesetzten Förderanlagen, mit einem Wherlagerungsantrieb, der zwischen Antrieb und Abtrieb angeordnet ist.The invention relates to a load balancing gear for drive motors, in particular for drives designed as asynchronous motors in the underground Mining and tunnel construction used conveyor systems, with a location drive, which is arranged between the drive and output.

Derartige Lastausgleichsgetriebe werden insbesondere im Unter tagebergbau bei den dort im Einsatz befindlichen Förderern, und da wieder vor allem bei den Strebförderern eingesetzt, weil diese jeweils an den Enden über mehrere Antriebsmotoren angetrieben werden. Als Antriebsmotoren werden dabei robuste, überlastbare Asynchronmotoren mit steiler Kennlinie bei sehr großer Leistungsdichte eingesetzt. Allein schon durch das Arbeitsprinzip bedingt, treten jedoch bei Einsatz mehrerer dieser Asynchronmotoren, die über elastische Anlagenteile miteinander verbunden sind, Lastverschiebungen ein, die unter Umständen noch dadurch vergrößert werden, daß aufgrund des Verschleißes eine unterschiedliche Kettenteilung oder ähnliche betriebsbedingte Probleme auftreten.Such load balancing gears are particularly popular in underground mining with the conveyors in use there, and again especially with the Face conveyors are used because they have several drive motors at the ends are driven. Robust, overloadable asynchronous motors are used as drive motors used with a steep characteristic at very high power density. Alone through the working principle depends, but occur when using several of these asynchronous motors, that are connected to one another via elastic system components, load shifts a, which may be increased by the fact that due to wear and tear a different chain pitch or similar operational problems occur.

Diese Lastverschiebungen bewirken dann, daß die installierten Leistungen für den Betrieb nicht voll nutzbar sind. In ungünstigen Fällen, insbesondere dann, wenn einzelne Antriebe in den generatorischen Bereich getrieben werden, können derartige Lastverschiebungen zu ungewolltem Leistungsabzug aus dem System mit Rückspeisung ins Netz führen.These load shifts then cause the installed services are not fully usable for operation. In unfavorable cases, especially if individual drives are driven into the regenerative area, such Load shifts to unintentional power withdrawal from the system with feedback lead into the network.

Um diesen Mangel abzustellen, sind Lastausgleichssysteme entwickelt worden, wozu vor allen Dingen hydrostatische und hydrodynamische Schlupfkupplungen sowie Uberlagerungsantriebe gehören. Diesen Einrichtungen ist gemeinsam, daß zum Lastausgleich der Asynchronmotoren Schlupf ins System eingeführt wird.To remedy this deficiency, load balancing systems have been developed especially hydrostatic and hydrodynamic slip clutches as well as superposition drives belong. What these institutions have in common is that for Load balancing of asynchronous motors slip is introduced into the system.

Der dabei auftretende geringfügige Energieentzug wird in Kauf genommen. Diese Systeme haben den Vorteil, daß sie gleichzeitig auch zur Verbesserung des Schwingungsverhaltens der Anlagen dienen. Nachteilig ist jedoch der aufwendige Aufbau derartiger Anlagen sowie die insbesondere bei den bekannten Schlupfkupplungen anfälligen und dam.it auch wartungsintensiven Konstruktionen.The slight loss of energy that occurs is accepted. These systems have the advantage that they also improve the Vibration behavior of the systems are used. However, the complex structure is disadvantageous such systems as well as those particularly susceptible to the known slip clutches and also with maintenance-intensive constructions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein konstruktiv einfaches, robustes, wenig platzaufwendiges und den Bedürfnissen des Bergbaus entsprechendes Lastausgleichsgetriebe zu schaffen.The invention is based on the object of a structurally simple, robust, little space-consuming and corresponding to the needs of mining To create load balancing gear.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Getriebe aus einem Leistungszweig und einem Überlagerungszweig besteht, wobei letzterer nehen dem Ttberlagerungsantrieb ein selbsthemmendes Planetengetriebe aufweist und zwischen ijberlagerungsantrieb und Leistungszweig geschaltet ist.The object is achieved according to the invention in that the transmission consists of a power branch and a superposition branch, the latter being referred to the overlay drive has a self-locking planetary gear and between Overlay drive and power branch is switched.

Eine derartige Ausbildung des Lastausgleichsgetriebes ermöglicht es, alle Teile in das übliche Getriebegehäuse zu integrieren, so daß dies als wenig platzaufwendige Lösung anzusehen ist, Die sehr kompakte Ausführung ist insbesondere bergbaugerecht, zumal derartige Lastausgleichsgetriebe, wie erwähnt, den den Streb förderer antreibenden Antriebsmotoren zugeordnet sind. Gerade im Antriebsbereich bzw. auch im Bereich der Umkehre ist aber wenig Platz vorhanden, so daß entsprechende kompakte Bauweisen hier besondere Vorteile erzielen. Das selbsthemmende, separat getriebene Planetengetriebe bewirkt den notwendigen Lastausgleich, ohne daß nachteilige Wirkungen aus dem System, wie z.B. Blockierlastschläge, durch das Lastausgleichsgetriebe hindurch auf den Rusgleichsantrieb wirken können. Die einfache und sehr zweckmäßige Ausbildung ist wartungsarm ausgebildet und darüber hinaus durch die integrierte Bauweise so geschützt angeordnet, daß auch Schäden von außen nicht einwirken können. Die integrierte Bauweise stellt darüber hinaus die große Wärmespeicher- und -abgabekapazität des Gesamtgetriebes für die auftretenden Verlustenergien des Überlagerungszweigs zur Verfügung.Such a design of the load balancing gear makes it possible to integrate all parts into the usual gear housing, so that this as little space-consuming solution is to be seen, the very compact design is particular Suitable for mining, especially since such load balancing gear, as mentioned, the longwall conveyor driving drive motors are assigned. Especially in the drive area or in the area of the turnaround there is little space, so that appropriate compact designs achieve particular advantages here. The self-locking, separately driven planetary gear causes the necessary load balancing without disadvantageous Effects from the system, such as blocking load shocks, through the load balancing gear can act on the soot drive through it. the simple and very appropriate training is low-maintenance and, moreover, by The integrated design is arranged in such a way that it is protected from damage from the outside can act. The integrated design also provides the large heat storage and output capacity of the entire transmission for the energy losses that occur Overlay branch available.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist das Planetengetriebe knapp unter der Selbsthemmung ausgelegt, wobei geeignete Bremseinrichtungen ohne weiteres zugefügt werden können.According to an expedient embodiment of the invention, the planetary gear designed just below the self-locking, with suitable braking devices without more can be added.

Eine besonders wenig platzaufwendige Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß das Planetengetriebe mit parallel zu den Drehachsen des Leistungszweiges liegenden Drehachsen ausgebildet ist. Hierbei ist die Integrierung in das Getriebegehäuse praktisch durchmesserneutral möglich, was insbesondere bei den beschriebenen beengten Verhältnissen im Antriebs- und Umkehrbereich von Vorteil ist.A particularly space-consuming training of the invention sees before that the planetary gear with parallel to the axes of rotation of the power branch is formed lying axes of rotation. This is the integration in the gear housing practically regardless of diameter possible, which is especially true for the described cramped Conditions in the drive and reversing area is advantageous.

Je nach den Gegebenheiten kann es auch zweckmäßig sein, das Planetengetriebe mit rechtwinklig zu den Drehachsen des Leistungszweiges stehenden Drehachsen auszubilden, weil damit eine annähernde längenneutrale Ausbildung gegeben ist, nur daß hier der Durchmesser entsprechend durch die Zuordnung der einzelnen Teile des Planetengetriebes vergrößert ist. In diesem Falle ist der Überlagerungsantrieb über das Ritzel des Überlagerungszweiges auf das Getriebe einwirkend geschaltet, um so die notwendige Einwirkung des Überlagerungsantriebes auf die ührigen Teile des Überlagerungszweiges zu gewährleisten.Depending on the circumstances, it can also be useful to use the planetary gear to be designed with axes of rotation at right angles to the axes of rotation of the service branch, because with it an approximately length-neutral training is given, only that here the Diameter according to the assignment of the individual parts of the planetary gear is enlarged. In this case, the superposition drive is via the pinion of the Overlay branch switched to act on the transmission, so as to provide the necessary Influence of the superposition drive on the parts of the superposition branch to ensure.

Desweiteren können auch Überlagerungsgetriebe gebaut werden, wobei die Drehachsen des Überlagerungszweiges zu den Drehachsen des Leistungszweiges beliebige Winkel einnehmen können.Furthermore, superposition gears can be built, whereby the axes of rotation of the superposition branch to the axes of rotation of the power branch any Can take angles.

Die Selbsthemmung des Planetengetriebes wird erfindungsgemäß besonders zweckmäßig dadurch erreicht, daß das Planetenrad, das gleichzeitig in das die Verbindung zum Leistungszweig darstellende Außenrad und das andere eine davon unterschiedliche Zähnezahl aufweisende Außenrad eingreifend angeordnet ist, einheitlich durchzahnt ausgebildet ist. Durch die unterschiedlichen Zähnezahlen der Außenräder ergeben sich unterschiedliche Teilkreisdurchmesser auf den Außenrädern, deren Verhältnis zweckmäßig zueinander stets nahe 1 liegt. Bei einem Umlauf des Steges des Planetenrades verdreht sich das eine Außenrad zum anderen im Verhältnis der Teilkreisdurchmesser, wodurch die Selbsthemmung eintritt. Die Verzahnungen werden dabei in der Regel mit Profilverschiebungen gefertigt, was bei evolventen Verzahnungen problemlos möglich ist.The self-locking of the planetary gear is special according to the invention expediently achieved in that the planetary gear, which at the same time in the the connection the outer wheel representing the power branch and the other one different from it Number of teeth having outer wheel is arranged engaging, uniformly through-toothed is trained. Resulting from the different numbers of teeth on the outer gears different pitch circle diameters on the outer wheels, their ratio expediently always close to one another. With one revolution of the web of the planetary gear one outer wheel rotates in relation to the other in relation to the pitch circle diameter, whereby the self-locking occurs. The gears are usually with Profile shifts manufactured, which is easily possible with involute gears is.

Die Verbindung der einzelnen Teile des Überlagerungszweiges wird nach einer Ausbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß das Planetengetriebe und der Überlagerungsantrieb über den Steg des Planetenrades verbunden sind. Eine weitere Llöglichkeit ist die, daß das Planetengetriebe und der Überlagerungsantrieb über die Ritzelwelle des Überlagerungszweiges verbunden sind. In beiden Fällen wirkt sich die Selbsthemmung des Planetengetriebes vorteilhaft und die Einwirkung des Überlagerungsantriebes ergänzend aus.The connection of the individual parts of the overlay branch is after an embodiment of the invention achieved in that the planetary gear and the Superposition drive are connected via the web of the planetary gear. Another The possibility is that the planetary gear and the superposition drive over the pinion shaft of the superposition branch are connected. In both cases it works the self-locking of the planetary gear advantageous and the action of the Overlay drive in addition.

Wird ein Planetengetriebe knapp unter der Selbsthemmung eingesetzt, so können zwischen dem Steg des Planetenrades und dem Getriebegehäuse einfache Bremsvorrichtungen angeordnet werden, um die Bremsung vorzunehmen.If a planetary gear is used just below the self-locking, so can simple braking devices between the web of the planetary gear and the gear housing be arranged to apply the braking.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein die Überlastbarkeit der Getriebe voll erhaltendes Lastausgleichsgetriebe geschaffen ist, das zugleich vorteilhaft in das Getriebegehäuse integriert werden kann. Dabei wird die kompakte Ausführung sowohl gewährleistet, wenn die Drehachsen parallel oder auch rechtwinklig zu den Drehachsen des Leistungszweiges angeordnet sind. Fällt der Überlagerungsantrieb aus irgendeinem Grunde einmal aus, so ist die Funktion des bisher üblichen Standardgetriebes immer gewährleistet. Hervorzuheben ist auch die durch die integrierte Bauweise bedingte große Wärmespeicher- und -abgabekapazität für die auftretende Verlustenergie. Bei angetriebenem Steg des Planetengetriebes ist durch die große Übersetzung eine regeltechnische, einfache und auch feinfühlige Regelung der Lastverteilung möglich.The invention is particularly characterized in that a Overload capacity of the gearbox created a fully conserving load balancing gear is, which can also be advantageously integrated into the transmission housing. Included will the compact design guaranteed both when the axes of rotation arranged parallel or at right angles to the axes of rotation of the power branch are. If the superimposition drive fails for any reason, it is Function of the standard gear used up to now always guaranteed. To be highlighted is also the large heat storage and dissipation capacity due to the integrated construction for the energy loss that occurs. With driven web of the planetary gear Due to the large translation, it is a rule-based, simple and sensitive one Regulation of load distribution possible.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren weiter erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 das Schema eines Lastausgleichsgetriebes, Fig. 2 das Schema eines Lastausgleichsgetriebes mit Ritzelwellenverbindung zum Übertragungsantrieb, Fig. 3 das Schema eines Lastausgleichsgetriebes mit rechtwinklig zu den Drehachsen des Leistungszweiges stehenden Drehachsen und Fig. 4 ein Lastausgleichsgetriebe im Schnitt.The invention is explained further below with reference to the figures. 1 shows the diagram of a load balancing gear, FIG. 2 shows the diagram of a Load compensation gear with pinion shaft connection to the transmission drive, Fig. 3 the diagram of a load balancing gear with at right angles to the axes of rotation of the Power branch stationary axes of rotation and FIG. 4 shows a load balancing gear in section.

Bei den Schemata nach Fig. 1 bis Fig. 3 ist der Antrieb jeweils mit 1 und der Abtrieb mit 2 bezeichnet. Zwischen beiden ist das Getriebe 3 angeordnet, das die Drehachse 4 des Antriebes 1 mit der Drehachse 5 des Abtriebes verbindet. Dieser Bereich ist strichpunktiert gekennzeichnet und mit 8 als Leistungszweig bezeichnet.In the schemes according to FIGS. 1 to 3, the drive is in each case with 1 and the output is designated by 2. The transmission 3 is arranged between the two, which connects the axis of rotation 4 of the drive 1 with the axis of rotation 5 of the output. This area is indicated by dash-dotted lines and designated with 8 as a service branch.

Zwischen Leistungszweig 8 und Antrieb 1 ist der Überlagerungszweig 9 angeordnet und in das Getriebegehäuse 15 integriert.The superposition branch is between power branch 8 and drive 1 9 and integrated into the transmission housing 15.

Der Überlagerungszweig 9 besteht einmal aus dem Uberlagerungsantrieb 10 und zum anderen aus dem selbsthemmend ausgebildeten Planetengetriebe 11.The superposition branch 9 consists of the superposition drive 10 and, on the other hand, from the self-locking planetary gear 11.

Die Selbsthemmung des Planetengetriebes 11 wird dadurch erreicht, daß das Planetenrad 12 einheitlich durchverzahnt sein kann, die beiden Außenräder 13, 14 dagegen eine geringfügig unterschiedliche Zähnezahl aufweisen. Das Planetenrad 12 kämmt gleichzeitig in beiden Außenrädern 13, 14.The self-locking of the planetary gear 11 is achieved by that the planetary gear 12 can be toothed uniformly, the two outer gears 13, 14, however, have a slightly different number of teeth. The planetary gear 12 meshes in both outer gears 13, 14 at the same time.

Das Planetengetriebe 11 ist über den Steg 16 mit dem Zahnrad 17 des Überlagerungsantriebes 10 verbunden.The planetary gear 11 is via the web 16 with the gear 17 of the Overlay drive 10 connected.

Die Drechachsen 18, 19 des Überlagerungsantriebes 10 und des Planetenrades 12 sind nach der Ausbildung nach der Fig. 1 parallel zu den Drehachsen 4, 5 von Antrieb und Abtrieb angeordnet.The turning axes 18, 19 of the superposition drive 10 and the planetary gear 12 are parallel to the axes of rotation 4, 5 of the embodiment according to FIG Drive and output arranged.

Gleiches gilt auch für die Ausbildung nach Fig. 2, nur daß hier die Abstützung des Restmomentes bzw. des Überlagerungsantriebes 10 über die Ritzelwelle 21 des Überlagerungszweiges 9 erfolgt. Auch bei dieser Ausbildung sind die einzelnen Teile sowohl des Überlagerungszweiges 9 wie auch des Leistungszweiges 8 in einem gemeinsamen Getriebegehäuse integriert untergebracht.The same applies to the training according to FIG. 2, only that here the Support of the residual torque or the superposition drive 10 via the pinion shaft 21 of the overlay branch 9 takes place. Also in this training are the individuals Parts of both the overlay branch 9 and the power branch 8 in one common gear housing housed integrated.

Fig. 3 zeigt eine Ausbilflung, bei der die Drehachsen 20 nicht achsparallel zu den Drehachsen 4, 5 des Antriebes 1 bzw. Abtriebes 2 verlaufend angeordnet sind. Sie stehen vielmehr dazu rechtwinklig, wobei die Abstützung des Restmomentes hier über den Steg des Plantenrades 12 des Überlagerungszweiges 9 erfolgt.3 shows a design in which the axes of rotation 20 are not axially parallel to the axes of rotation 4, 5 of the drive 1 and output 2 are arranged to extend. Rather, they are at right angles to it, with the residual torque being supported here takes place via the web of the planetary wheel 12 of the superposition branch 9.

1 Antrieb 2 Abtrieb 3 Getriebe 4 Drehachse Antrieb 5 Drehachse Abtrieb 8 Leistungszweig 9 Überlagerungszweig 10 Überlagerungsantrieb 11 Planetengetriebe 12 Planetenrad 13 Außenrad 14 Außenrad 15 Getriebegehäuse 16 Steg 17 Zahnrad von 10 18 Drehachse 19 Drehachse 20 Drehachse 21 Ritzelwelle - Leerseite -1 drive 2 output 3 gear 4 rotary axis drive 5 rotary axis output 8 Power branch 9 Superposition branch 10 Superposition drive 11 Planetary gear 12 planet gear 13 outer gear 14 outer gear 15 gear housing 16 web 17 gear from 10 18 axis of rotation 19 axis of rotation 20 axis of rotation 21 pinion shaft - Blank page -

Claims

Load balancing gear claims 1. Load balancing gear for Drive motors, in particular for drives designed as asynchronous motors from Conveyor systems used in underground mining and tunnel construction, with a superposition drive, which is arranged between the drive and output, characterized in that the Transmission (3) consists of a power branch (8) and a superposition branch (9), the latter being a self-locking planetary gear in addition to the superposition drive (10) (11) and is connected between superposition drive and power branch.

2. Load balancing gear according to claim 1, characterized in that that the planetary gear (11) is designed just below the self-locking.

3. Load balancing gear according to claim 1, characterized in that that the planetary gear (11) with parallel to the axes of rotation (4, 5) of the power branch (8) lying axes of rotation (19) is formed.

4. Load balancing gear according to claim 1, characterized in that that the planetary gear (11) with at right angles to the axes of rotation (4, 5) of the power branch (8) standing axes of rotation (20) is formed.

5. Load balancing gear according to claim 1, characterized in that that the planet gear (12), which at the same time in the connection to the power branch (8) depicting outer wheel (14) and the one having a different number of teeth Outer wheel (13) is arranged engaging, formed uniformly through teeth is.

6. Load balancing gear according to claim 5, characterized in that that the outer gears (13, 14) have a pitch circle diameter close to 1 in a ratio have different numbers of teeth.

7. Load balancing gear according to claim 1, characterized in that that the planetary gear (11) and the superposition drive (10) via the web (16) of the planet gear (12) are connected.

8. Load balancing gear according to claim 2, characterized in that that between the web (16) of the planetary gear (12) and the gear housing (15) braking devices are arranged.

9. Load balancing gear according to claim 4, characterized in that that the superposition drive (10) via the pinion of the superposition branch (9) the gear (3) is activated.

10. Load balancing gear according to claim 1, characterized in that that the planetary gear (11) and the superposition drive (10) via the pinion shaft (21) of the overlay branch (9) are connected.