Titel: Elektrisch betriebene Hebezeuge.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1899, Band 313 (S. 113–119)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj313/ar313027

Elektrisch betriebene Hebezeuge.

Von Chr. Eberle in Duisburg1).

(Fortsetzung des Berichtes S. 97 d. Bd.)

9. Laufkrane.

Bis zum heutigen Tage sind die weitaus meisten elektrisch betriebenen Laufkrane Einmotorkrane. Die Gründe hierzu sind zweierlei:

1. Der Einmotorkran ist stets nicht unwesentlich billiger als der mit drei Motoren.

2. Der Laufkranbau liegt im wesentlichen in den Händen alter Hebezeugfabriken, deren altbewährte Konstruktionen für mechanischen Antrieb (Seil, Welle) sich in einfachster Weise für den Einmotorkran anwenden lassen; auch ist der Umbau bestehender Krane in einen Einmotorkran sehr häufig in einfachster Weise möglich.

Zur gegenseitigen Wertschätzung beider Systeme kann auf die eingangs aufgestellten allgemeinen Gesichtspunkte verwiesen werden. Hier sei für den Einmotorkran noch besonders betont:

1. Die Geschwindigkeiten der einzelnen Bewegungen können nur durch Wechselgetriebe, die in die einzelnen Räderwerke eingeschaltet werden, unabhängig voneinander geregelt werden.

2. Stossfreies Anstellen einzelner Bewegungen verlangt sehr nachgiebige Kuppelungen, besonders bei grossen Geschwindigkeiten.

Textabbildung Bd. 313, S. 113

3. Beim Einmotorkran mit festliegendem Windwerk geschieht der Antrieb der Laufkatze im allgemeinen derart, dass die Katze mittels endloser Kette durch das Lastzugorgan hindurchgezogen wird. Bei grossen Kranen, deren Katze zu einem mehrfachen Flaschenzuge ausgebildet ist, erfordert die Katzenbewegung einen ganz erheblichen Arbeitsaufwand, wodurch für die Katzengeschwindigkeit verhältnismässig enge Grenzen gezogen sind. Der Verfasser hält diesen Punkt für den wichtigsten gegen den Einmotorkran sprechenden und eine kurze Entwickelung über die Grösse der Zugkraft für angebracht, wobei ein vierfacher Produktenrollenzug in Betracht gezogen wird.

Die Kraft K zum Verfahren der Katze setzt sich zusammen aus K1, der Kraft zur Ueberwindung der Zapfen- und rollenden Reibung der Laufräder, und K2, der Kraft zum Durchziehen der Katze durch das Lastseil.

Nach Fig. 43 und mit den Bezeichnungen

r =
R =
Zapfenradius
Radius

der Laufräder,
f = Koeffizient der Zapfenreibung,
x = „ „ rollenden Reibung,
η = Verhältnis der Kräfte im auf- und ablaufenden Trum
der Rollen

;

K2 = P6P1;

P2 + P3 + P4 + P5 = Q;

Zahlenbeispiel:

Q = 30000 kg;
r = 40 mm;
R = 250 mm;
f = 0,1;
x = 0,05;
η = 0,95.

K = K1 + K2 = 540 + 1960;

K = 2500 kg.

Die Kraft K1 zur Ueberwindung der Radreibung ist also nur ca. 1/4 K2.

Wäre, einem ausgeführten Krane entsprechend, die Lastgeschwindigkeit 1 m/Min., die der Katze 12 m, so ergäbe sich die theoretische Arbeit

a) zum Heben:

;

b) zum Katzenfahren:

.

Beide Arbeiten stimmen also überein; Versuche des Verfassers bestätigen dieses Ergebnis.

Aus diesen verschiedenen Gründen folgt, dass für grosse Arbeitsgeschwindigkeiten dem Einmotorlaufkran der Dreimotorkran vorzuziehen ist; besonders für Krane von sehr grosser Spannweite, wo auf grosse Katzengeschwindigkeit |114| Wert zu legen ist, dürfte obige Regel gelten. Eine Grenze für die Brauchbarkeit des billigeren und wesentlich geringere Anforderungen an die Kraftzentrale stellenden Einmotorkranes lässt sich nicht ziehen, da dieselbe von der Güte der benutzten Wendegetriebe in erster Linie abhängt, ausserdem aber von den Anforderungen des Betriebes; für Giesserei- und manche Werkstättenkrane, die sehr sanftes Anfahren und präzises Halten verlangen, vermag der Einmotorkran auch bei kleineren Geschwindigkeiten mitunter nicht mehr zu genügen. Kranfahrgeschwindigkeiten von 60 m in der Minute sind heute häufig zu finden; man ist sogar auf 100 m schon gekommen; das Katzenfahren geschient, wie auch im allgemeinen vollkommen berechtigt, mit wesentlich geringeren Geschwindigkeiten; die grösste für Einmotorkrane dem Verfasser bekannte ist 15 m/Min., für Dreimotorkrane 40 m/Min. Das Bestreben der Zeitersparnis muss als vollkommen berechtigt anerkannt werden; es will jedoch dem Verfasser erscheinen, als ob diese Bestrebungen, auf den Kranbetrieb angewendet, heute übertrieben würden. Die wirkliche Hub- oder Fahrzeit eines Kranes beträgt nur einen kleinen Bruchteil von der gesamten zum Transporte erforderlichen Zeit; weit zeitraubender ist das Anhängen der Lasten an das Zugorgan, und dürften Verbesserungen in diesem Sinne bei weitem erfolgreicher sein als weitere Steigerungen der Geschwindigkeiten; es sei hier an die beachtenswerten Erfolge, die man in England und Amerika mit Hebemagneten gemacht hat, erinnert.

Laufkran für Q = 15000 kg.

Der durch die Fig. 44 bis 50 dargestellte Kran mit einem Motor und seitlich liegendem Windwerk ist erbaut von der Mannheimer Maschinenfabrik Mohr und Federhaff in Mannheim.

Textabbildung Bd. 313, S. 114

Der Nebenschlussmotor von 10 bei 960 Umdrehungen treibt das Rad R1 durch Rohhautritzel r1 und durch das Wechselgetriebe r2R2 – r3R3 die Wendegetriebewelle. Derartige während des Ganges umschaltbare Wechselgetriebe mit Reibungskuppelung machen den Kran sehr manövrierfähig, indem nach langsamem Anfahren sofort auf raschen Gang geschaltet werden kann. Das Wendegetriebe W4 für das Laufwerk sitzt direkt auf der Achse von R1, W2 dient zum Schalten des Hubwerkes, W3 für die Katzenbewegung.

Sämtliche Wendegetriebe haben Kegelreibungskuppelungen, die der Belastung entsprechend verschiedene Durchmesser haben.

Eine Nachrechnung des Wendegetriebes W1 für die Uebertragung von 10 ergibt:

Durchmesser des Kegels = 410 mm,

Breite der Berührungsfläche = 70 mm,

Reibungskoeffizient f = 0,18,

Kegelwinkel α = 8°.

|115|

Die zu übertragende Umfangskraft ist:

Textabbildung Bd. 313, S. 115

K ist die in der Achsenrichtung wirkende Einpressungskraft.

;

K = 881 kg.

Die Normalkraft N in der Reibungsfläche ist:

die Flächenpressung:

Die Steuerung des Wendegetriebes W1 geschieht durch eine Achse, welche durch die hohle Wendegetriebewelle hindurchgeht und den Keil, der in der Muffe eingepasst ist, hin und her schiebt. Der einarmige Steuerhebel greift an einem Kammzapfen an und wird durch das Handrad H1, dessen Achse am Ende zu einer Spindel ausgebildet ist, bewegt. Den Lastantrieb bewirkt das durch Handrad H2 zu steuernde Kegelräderwendegetriebe W2, durch welches die Räderpaare r4R4, r5R5 und schliesslich die Kettennuss r angetrieben werden. Das Lastzugorgan ist eine kalibrierte Gliederkette von 30 mm Eisenstärke, die Nuss hat sechs Daumen und 324 mm Durchmesser. Die Teilung der Kette ist 84 mm, sonach

Aufgehängt ist die Last in der Katze an einer losen Rolle. Die Beanspruchung des Ketteneisens ist mit Berücksichtigung der Wirkungsgrade der Rollen zu η = 0,96 bei 15000 kg Belastung:

Auf der Welle von r4 sitzt die Bremse B1, eine sogen. Sicherheitskonusbremse (D. R. P. Nr. 30391), welche durch die Fig. 49 und 50 dargestellt wird, und zwar in einer Ausführung als Planbremse.

Mit dem auf der Achse aufgekeilten, zum Triebwerke gehörigen Ritzel r3 ist eine Scheibe zusammengegossen, deren Nabe Schraubenflächen trägt, gegen welche sich die entsprechenden Flächen einer zweiten, auf der Achse sitzenden Scheibe anlegen. Letztere ist durch zwei Federn, die um einige Millimeter schmäler sind als die Nuten der Scheibe, mit der Welle gekuppelt und kann sich sonach um den hierdurch geschaffenen Spielraum gegen dieselbe verdrehen, wobei die zwei Scheiben sich infolge des Schraubenganges in der Achsenrichtung gegenseitig verschieben und sich mit ihren äusseren Planflächen an die Wandungen des am Krangestell festsitzenden Gussgehäuses anpressen. Beim Heben der Last erhält Ritzel r3 einen Drehsinn, bei welchem die Relativbewegung beider Scheiben dieselben einander nähert, somit die Anpressung an das Gehäuse und die dadurch bedingte Reibung vermindert; bewirkt hingegen die Last Rückwärtsdrehung von r3, so hat das anfängliche Zurückbleiben der zweiten Scheibe Auseinandertreiben beider, d.h. festere Anpressung zur Folge; die hierdurch entstehende Reibung bringt die erforderliche Bremskraft hervor, durch welche selbstthätiges Abstürzen der Last verhindert wird. Die Senkbewegung verlangt Umschalten des Wendegetriebes auf Rücklauf bezw. Umschaltung des Motors, welches dann das überschüssige Bremsmoment zu überwinden hat.

Textabbildung Bd. 313, S. 115

Eine besondere Darstellung der Laufkatze durch Fig. 48 wurde gegeben mit Rücksicht auf die vollkommene Durchbildung des Mitnehmers derselben durch zwei Gall'sche Gelenkketten.

|116|

Der Antrieb der Katze geschieht durch das Wendegetriebe W3, welches durch die Räderpaare r6R6, r7R7 und r8R8 eine Achse mit den beiden Kettenrädern r9 antreibt, über welche zwei Gelenkketten laufen.

Textabbildung Bd. 313, S. 116

Auf der Achse von r7 sitzt ebenfalls eine Sicherheitskonusbremse B2, deren Zweck in dem raschen Anhalten des Räderwerkes beim Abstellen besteht. Für die Steuerung der Fahrbewegung ist Handrad H4 vorgesehen, welches in einfacher Weise das Wendegetriebe W4 und durch die Räderpaare r10R10 und r11R11 eine bis zur Kranmitte laufende Welle antreibt, auf deren Ende r12 sitzt, welches durch R12 die Fahrwelle treibt. Diese trägt an beiden Enden die Räder r13, welche die auf den Fahrradachsen sitzenden Räder R13 drehen. Der Antrieb der Fahrwelle von der Mitte aus hat den Zweck, ungleiches Verdrehen nach beiden Seiten und damit Ecken zu verhindern.

Zur Feststellung der Krangeschwindigkeiten benutzen wir nachstehende Rädertabelle.

Rädertabelle.

Be-
zeich-
nungen

Durchmesser

Zähne-
zahl

Teilung

Material

Bemerkungen
r1 : R1 162 : 972 18 : 108 9π Rohhaut/Guss Gefräst
r2 : R2
r3 : R3
196 : 448
322 : 322
14 : 32
23 : 23
14π
14π
Gusseisen

Wechsel-
räder
r4 : R4 150,5 : 1040,5 11 : 76 43
r5 : R5 204 : 1360 12 : 80 17π
r 324 6 84 Kettenmass
r6 : R6 215 : 258 15 : 18 45 Kegelräder
r7 : R7 130 : 367 12 : 34 33,92
r8 : R8 192 : 575 12 : 36 16π
r 9 230,4 18 40 Kettenräder
r10 : R10 171 : 515 18 : 54 29,9
r11 : R11 162 : 476 17 : 50 29,9
z 209 22 29,9 Zwischenrad
r12 : R12 257,5 : 504 23 : 45 35,17
r13 : R13 191 : 828 15 : 65 40
R 750 Laufrad
|117|

Danach berechnen sich die Geschwindigkeiten, wie folgt:

Lastgeschwindigkeiten:

;

v1 = 0,77 m/Min.;

;

v2 = 1,77 m/Min.;

Katzengeschwindigkeiten:

;

v1 = 4,97 m/Min.;

;

v2 = 11,35 m/Min.;

Fahrgeschwindigkeiten:

vorwärts:

;

v1 = 14,82 m/Min.;

rückwärts:

;

v2 = 15,12 m/Min.;

Laufkran für Q = 8000 kg. (Fig. 51 bis 54.)

Der zu besprechende Kran mit 17,22 m Spannweite ist von der Maschinenbau-Aktiengesellschaft Nürnberg nach dem Dreimotorsystem erbaut.

Das Hubwerk betreibt ein Nebenschlussmotor von N = 13,9 , dessen Umlaufszahl zwischen den Grenzen 210 und 830 verändert werden kann bei gleichbleibender Leistung. Die Regulierung geschieht durch Veränderung des Magnetfeldes, bei dessen Verstärkung die Umlaufszahl bekanntlich abnimmt, während die Zugkraft wächst. Auf der Motorwelle sitzt ein Ritzel r1 aus geschmiedetem Stahl, welches die Zwischenwelle durch das Gusseisenrad R1 antreibt; ein Vorgelege r2R2 treibt die Trommelwelle. Die Seiltrommel r mit Links- und Rechtsgängen hat 305 mm Durchmesser. Durch die aus den Figuren ersichtliche Art der Lastaufhängung wird senkrechtes Steigen derselben erzielt. Der Lasthaken ist in seinem Geschirr gefedert. Rad R1 treibt gleichzeitig ein Zahnrädchen z, auf dessen Achse eine Kegelreibungsbremse mit Gewichtsbelastung und Magnetauslösung sitzt. Man sucht durch diese Anordnung grosse Umlaufszahl der Bremsscheibe und damit kleine Umfangskraft, also kleine Magnete zu erhalten. Bei 8000 kg Last berechnet sich die Umfangskraft an der Bremsscheibe zu P = 170 kg. Bei f = 0,25 und α = 15° ist die Anpressung D der Backen bestimmt durch die Gleichung

D = 170 kg.

Durch die gezeichnete Hebelübersetzung ist das Belastungsgewicht auf ca. 10 kg reduziert. Die Magnetbremse liegt im Stromkreise des Nebenschlusses.

Der Motor für das Katzenfahren ist ebenfalls ein Nebenschlussmotor MII von 3 bei 750 Umdrehungen und treibt durch die beiden Stirnräderpaare r3R3 und r4R4 die Katzenfahrräder R von 440 mm Durchmesser an. Eine Anhaltebremsung ist nicht vorgesehen.

Die Fahrbewegung des Kranes leitet der an der Kranbühne seitlich festsitzende Nebenschlussmotor Mm von N = 8,5 und 835 Umdrehungen ein, indem er ein Schneckenvorgelege r5R5 und ein Schraubenräderpaar r6R6 antreibt. Die durchlaufende Fahrwelle überträgt durch Stirnräderübersetzung r7R7 auf beiden Seiten ihre Bewegung auf die Laufräder von 800 mm Durchmesser. Der Schraubenräderantrieb, welcher Uebertragung zwischen aufeinander senkrecht stehenden Wellen ermöglicht, hat dem Kegelradvorgelege gegenüber den Vorteil ruhigen Ganges, weshalb in neuerer Zeit zur Uebertragung kleinerer Kräfte von diesem Maschinenteil häufiger Gebrauch gemacht wird. Zur Ermittelung der Geschwindigkeiten benutzen wir nachstehende Rädertabelle.

Rädertabelle.

Be-
zeich-
nungen

Durchmesser

Zähne-
zahl

Teilung

Material

Bemerkungen

r1 : R1

180 : 900

12 : 60

15π
Geschmiedeter
Stahlguss/Guss
r2 : R2 220 : 880 11 : 44 20π
r 305 Lasttrommel
r3 : R3 88 : 448 11 : 56 8π
r4 : R4 110 : 560 11 : 56 10π
R 440 Katzenlaufrad
r5 : R5 90 : 396 3 : 36 11π Schneckengetr.
r6 : R6 171 : 171 19 : 19 9π Schraubenräder
r7 : R7 196 : 588 14 : 42 14π
L 800 Laufrad

Hubgeschwindigkeit:

bis ,

v = 5 bis 20 m/Min.;

Katzengeschwindigkeit:

;

Fahrgeschwindigkeit:

.

Die bei dieser Ausführung auffallend grosse Katzengeschwindigkeit ist bedingt durch die grosse Spannweite von 17,22 m.

Die Steuerung des Kranes geschieht von dem seitlich unter der Kranbühne liegenden Führerstande aus durch Bedienung der drei Handräder H1, H2 und H3, welche senkrechte Wellen und durch Stirnräderübersetzungen die Kontakthebel der Anlassapparate drehen.

Laufkran für Q = 35000 kg. (Fig. 55 bis 59.)

Der zu besprechende Kran von 12,2 m Spannweite arbeitet mit drei Motoren und ist von der Mannheimer Maschinenfabrik Mohr und Federhaff gebaut. Da Anschluss an eine Drehstromzentrale bedingt war, ist derselbe mit Drehstrommotoren ausgerüstet. Steht Gleichstrom zur Verfügung, so wählt obige Firma Reihenschlussmotoren (Hauptstrommotoren) und ermöglicht die elektrische Bremsung durch Schaltung als Dynamo. Ueber die guten Erfolge, welche die Mannheimer Maschinenfabrik mit Drehkranen mit elektrischer Bremsung erzielte, wurde vom Verfasser wiederholt und auch bei dieser Arbeit berichtet.

Das Hubwerk treibt Motor Mi von 6,5 bei 940 Umdrehungen. Das auf seiner Achse sitzende Rohhautritzel r1 treibt das gefräste Gusseisenrad R1. Durch die Stirnräderpaare r2R2, r'2R'2, r3R3 und r4R4 wird schliesslich Kettenrad r für eine Gall'sche Kette von 95 mm Teilung angetrieben. Das Kettenrad hat neun Zähne und 277,7 mm Durchmesser. Die beiden Räderpaare r2R2 und r'2R'2 sind Wechselräder, die jedoch nur bei Stillstand umgeschaltet werden können. Auf der Achse von R2 sitzt die Bremse B, eine sogen. Planbremse, welche durch Fig. 49 und 50 dieses Aufsatzes dargestellt und dort besprochen wurde. Die Last hängt an einer losen Rolle; das ablaufende Kettenende ist an der Katze aufgehängt, wie die Figuren erkennen lassen.

Die Katzenbewegung treibt Motor MII an, der bei 1400 Umdrehungen 3,5 leistet.

Durch die Motorwelle wird eine Schnecke r5 getrieben, welche in das Schneckenrad R5 eingreift; die beiden Stirnräderpaare r6R6 und r7R7 drehen die Achse des einen Katzenlauf räderpaar es. Das Schneckengetriebe ist eingängig; die Schnecke aus Stahl ist gedreht, gehärtet und geschliffen, das Bronzerad gefräst.

|118|

Die Bemessungen des Getriebes sind:

Teilung t = 31,75 mm (11/4'');

Zähnezahl z = 44;

Durchmesser D = 442 mm;

Schraubendurchmesser d = 70 mm;

α = 8° 10';

Umfangsgeschwindigkeit der Schnecke:

;

Umfangsgeschwindigkeit des Rades:

.

Da das Schneckengetriebe selbsthemmend ist, bedarf es keiner Anhalteeinrichtung.

Die Fahrbewegung leitet ein Motor Mm ein, der, an der Kranbühne fest montiert, bei 1410 Umdrehungen 5 leistet. Ein Schneckengetriebe, ganz ähnlich dem soeben beschriebenen, überträgt die Bewegung auf eine bis zur Mitte der Kranbühne reichende Welle, wo ein Stirnräderpaar r9R9 die eigentliche Fahrwelle antreibt, von welcher die beiden Stirnräderpaare r10R10 an beiden Seiten die Uebertragung auf die Fahrradachsen vermitteln.

Textabbildung Bd. 313, S. 118

Lastgeschwindigkeiten:

;

;

Katzengeschwindigkeiten:

;

Fahrgeschwindigkeiten:

;

Die Arbeitsgeschwindigkeiten ergeben sich mit Benutzung nachstehender Rädertabelle, wie folgt:

Rädertabelle.

Be-
zeich-
nungen

Durchmesser

Zähn-
zahl

Teilung

Material

Bemerkungen
r1 : R1 171 : 684 19 : 76 9π Rohhaut/Guss Gefräst
r2 : R2 250 : 500 25 : 50 10π Gusseisen
r'2 : R'2 150 : 600 15 : 60 10π
r3 : R3 166 : 1210 13 : 95 40
r4 : R4
r
227,5 : 1676
277,7
11 : 81
9
65
95
Gall'schen Ketten-
rad
r5 : R5 70 : 442 1 : 44 31,75 Stahlbronze Schneckengetr.
r6 : R6 124 : 540,7 11 : 48 35,37
r7 : R7 339,8 : 714 20 : 42 53,38
r8 : R8 70 : 462 1 : 46 31,75 Stahlbronze Schneckengetr.
R9 : R9 205 : 410 15 : 30 42,95
R10 : R10 243 : 901 14 : 52 54,45

Die geringen Arbeitsgeschwindigkeiten des Kranes lassen die in dem Katzen- und Kranlaufwerk enthaltenen selbsthemmenden Schneckengetriebe berechtigt erscheinen.

Bei den jetzt vielfach vorkommenden Fahrgeschwindigkeiten von 60 m und mehr in der Minute ist ihre Anwendung durch die beim Abstellen vorhandenen Massenkräfte ausgeschlossen.

Die Steuerung geschieht von dem seitlich an der Kranbühne angeordneten Führerstande aus und besteht lediglich in der Bedienung von drei Motoranlassern.

Da bereits S. 39 dieses Aufsatzes unter dem Abschnitte „Bremsen“ auf die Lamellenbremse und ihre Eignung für |119| Krane mit „wanderndem Windwerke“ hingewiesen wurde, soll das Kapitel „Laufkrane“ nicht abgeschlossen werden, ohne durch ein Beispiel derselben gedacht zu haben. Die Fig. 58 und 59 stellen eine sehr gebräuchliche Ausführungsform dar. Das Zahnritzel ist mit einer der beiden Kuppelungshälften zusammengegossen und sitzt mit ihr auf einem Bronzegewinde, während die zweite Kuppelungshälfte auf der Achse festgekeilt ist. Zwischen beiden sitzt ausser einer Anzahl Bronze- bezw. Schmiedeeisenlamellen die Bremsscheibe einer Differentialbandbremse, durch deren zu einem Sechskant ausgebildeter Nabe die Hälfte der Lamellen mitgenommen wird, während die übrigen in zwei Nuten der Zahnradhälfte greifen. Drehen der Welle im Sinne des Lasthebens hat Verschrauben des Ritzels in der Achsrichtung zur Folge, wodurch, eine Reibungskuppelung zwischen demselben und der Bremsscheibe bewirkt und letztere an der Drehung teilnimmt, deren Richtung so gewählt sein muss, dass sich das Band löst. Beim Abstellen des Motors oder Ausrücken des Wendegetriebes verhindert die Bremse das Abstürzen der Last und ist ein Senken der Last nur möglich durch Rückwärtsdrehen der Welle von der Kraftquelle aus; hierbei wird die Lamellenkuppelung gelöst und die Senkbewegung erfolgt unter Ueberwindung der Lamellenreibung, deren Grösse von der Last abhängt (Luftdruckbremse), ausserdem aber durch die Wahl der Schraubensteigung, Zahl und Durchmesser der Lamellen bestimmt werden kann.

Textabbildung Bd. 313, S. 119

(Schluss folgt.)

Jetzt München, Oettingenstrasse 28.

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