Titel: Untersuchungen an Lamellensenksperrbremsen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1911, Band 326 (S. 230–233)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj326/ar326067

Untersuchungen an Lamellensenksperrbremsen.

Von Dipl.-Ing. A. Bergmann.

(Fortsetzung von S. 194 d. Bd.)

Versuchseinrichtung.

Die Versuchseinrichtung sollte den bei ausgeführten Hebezeugen vorkommenden Verhältnissen entsprechen. Maßgebend sind:

I. Das Verhältnis der an der Bremse angreifenden Kraftmomente, nämlich das Verhältnis des Lastmomentes zu dem Moment der Massenkräfte, die hervorgerufen werden durch das Beschleunigen oder Verzögern der Last und der rotierenden Triebwerksteile, die zwischen Brems- und Lasttrommel welle liegen (z.B. Lasttrommel, Vorgelege usw.). Diese beiden Momente stehen im Gleichgewicht mit den Momenten an der Bremse und im Gewinde der Bremsschraube.

II. Die Drehgeschwindigkeiten der Bremswelle.

Zwecks Bestimmung zahlenmäßiger Vergleichswerte sei angenommen, der 25 t-Kran von F. Krupp, Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure 1903, S. 149 sei mit einer Senksperrbremse ausgerüstet; die Bremse sitze, wie üblich, entweder auf der Motorwelle oder auf der Welle des I. Vorgeleges (vom Motor aus gerechnet); die Last werde gesenkt und dabei in irgend einem Augenblick durch das Bremsmoment um 1 cm./Sek.2 verzögert. Aus den Angaben in der Zeitschrift d. V. d. I. ergibt sich:

I. Anordnung der Bremse auf der Motorwelle; (zwischen Brems- und Lasttrommelwelle drei Vorgelege). x = Lasttrommelhalbmesser + ½ Seildicke =

|231|
Uebersetzung
1 : n
(lose Rolle – 1 : 2,
drei Vorgelege zwischen Brems- und Last-
trommelwelle – 1 : 153,5;
η = Wirkungsgrad des Getriebes zwischen Last und
Bremswelle = 0,65;
J = Trägheitsmoment der rotierenden Teile, bezogen auf
die Bremswelle = 31,3 kg Sek2 • cm;
a = Lastverzögerung = 1 cm/Sek2;
e = entsprechende Winkelverzögerung der Bremswelle


Last


kg
an der Bremse wirksames Moment der Verhältnis
des Last-
momentes
zum
Moment der
Massen
kräfte

Last


kgcm
Massenkraft
der Last


kgcm
Massen-
kraft der
rot. Teile
= J • e

kgcm
Summe
der
Massen-
kräfte

kgcm
6000 477 0,48 256 256,5 1 : 0,538
12000 955 0,97 256 257,0 1 : 0,269
25000 2000 2,02 256 258,0 1 : 0,129

II. Anordnung der Bremse auf der Welle des I. Vorgeleges; (zwischen Brems- und Lasttrommelwelle zwei Vorgelege).

x = Lasttrommelhalbmesser + ½ Seildicke =37,5 cm;
Uebersetzung
1 : n
(lose Rolle = 1 : 2;
zwei Vorgelege zwischen Brems- und Last-
trommelwelle = 1 : 30,7;
η = Wirkungsgrad des Getriebes zwischen Last und
Bremswelle ;
J = Trägheitsmoment der rotierenden Teile bezogen auf
die Bremswelle = 72,8 kg Sek.2/cm;
a = Lastverzögerung = 1 cm/sek.2;
e = entsprechende Winkelverzögerung der Bremswelle


Last


kg
an der Bremse wirksames Moment der Verhältnis
des Last-
momentes
zum
Moment der
Massen
kräfte

Last


kgcm
Massenkraft
der Last


kgcm
Massen-
kraft der
rot. Teile
= J • e

kgcm
Summe
der
Massen-
kräfte

kgcm
6000 2650 2,7 118,8 121,5 1 : 0,0458
12000 5300 5,4 118,8 124,2 1 : 0,0234
25000 11000 11,25 118,8 130,0 1 : 0,0119

Es verhält sich also das Lastmoment zum Moment der Massenkräfte:

I. bei Anordnung der Bremse auf der Motorwelle wie

1 : 0,538 bis 1 : 0,129;

II. bei Anordnung der Bremse auf der Welle des ersten Vorgeleges wie

1 : 0,0458 bis 1 : 0,0119,

vorausgesetzt, daß man wenigstens ¼ der Tragkraft ausnutzt.

Der zweite Vergleichspunkt sind die Drehgeschwindigkeiten der Brems welle. Der bei dem 25 t-Laufkran verwendete Hubmotor arbeitet normal beim Heben der Volllast mit 400 Umdr. i. d. Min. und entwickelt dabei 27 PS. Nach einem Katalog der A. E. G., Berlin, für Hebezeugmotoren steigert ein derartiger Motor (Type W. D. 23,5; 500 Volt; normal 26,7 PS bei 400 Umdr. i. d. Min.) bei der größten zulässigen Entlastung bis auf 10 v. H. des normalen Drehmoments seine Umdrehungszahl auf 852 Umdr. i. d. Min. Die Bremswelle des 25 t-Kran würde also machen

  • I. bei Anordnung der Bremse auf der Motorwelle 400–852 Umdr. i. d. Min.;
  • II. bei Anordnung der Bremse auf der Welle des ersten Vorgeleges (Zwischenvorgelege 1 : 5) 80–170 Umdrehungen i. d. Min.

Schließlich ist zu entscheiden, ob man der Konstruktion des Versuchsapparates die unter I. – Anordnung der Bremse auf der Motorwelle – oder die unter II. – Anordnung der Bremse auf der Welle des ersten Vorgeleges – angegebenen Vergleichswerte zugrunde legen soll. Gewählt wurde die Anordnung der Bremse auf der Welle des ersten Vorgeleges, da die geringeren Drehgeschwindigkeiten dieser Bauart bei der kleinen zur Verfügung stehenden Senkhöhe eine bessere Beobachtung des Senkvorganges ermöglichten.

Textabbildung Bd. 326, S. 231

Die konstruktive Durchbildung des Versuchsapparates (Fig. 7) zeigt Fig. 810. Hierbei schiebt sich abweichend von der Konstruktion (Fig. 12) beim Lüften und Schließen der Bremse die Welle W seitlich hin und her, nicht wie bei Fig. 12 das Lastritzel. Die Hin- und Herbewegung erfolgte nämlich schnell, und da bei der Versuchsanordnung das Ritzel als Lasttrommel diente, so würde sich ein schiefer Seilzug ergeben haben, der seine seitliche Richtung rasch wechselte und dadurch Anpressungsdruck und Bremsmoment beeinflußte. Ganz ließ sich der schiefe Seilzug zwar nicht vermeiden, da das Seil von der Trommel aus über eine fixe Rolle lief. Diese Ablenkung ging aber ganz allmählich vor sich, betrug höchstens ± 0,5° und war daher ohne merkbaren Einfluß auf die Bremse.

Die Bremswelle trägt an einem Ende eine leicht auswechselbare Feder F, die das Bestimmen des Anpressungsdruckes und des Reibungsmomentes der Bremsscheiben ermöglichen und zugleich dazu dienen soll, die Wirkungsweise elastisch abgestützter Bremsen zu untersuchen. Die Feder F stützt sich auf der einen Seite gegen die mit dem Flansch E1 verbundene Riemenscheibe H, auf der anderen gegen die auf der Welle sitzende Mutter M mit Gegenmutter, so daß der Anpressungsdruck des gesamten, zwischen Lasttrommel und Feder liegenden Scheibensystems von der Federspannung abhängig ist und gemessen werden kann. Ein geringer Spannungsverlust entsteht allerdings dadurch, daß die Feder F die Welle in seitlicher Richtung mitbewegen und dabei Reibungswiderstände in dem Lager Q und in der Bohrung der Riemenscheibe H überwinden muß. Bei guter Schmierung |232| sind diese Reibungen so klein, daß sie bei der Größe der übrigen Kräfte vernachlässigt werden können.

Für die Feder F kamen drei verschieden starke Federn zur Verwendung.

1. Feder Nr. 1; eine Längenänderung von 1 cm entspricht einer Spannungsänderung von 32,9 kg; die Feder drückt sich von Anfang an vollkommen gleichmäßig zusammen.

2. Feder Nr. 2; von 10 kg Belastung an erfolgt die Spannungsänderung nahezu, von etwa 20 kg an ganz regelmäßig; es ist zu rechnen: die ersten 0,425 cm = 22,58 kg; von da an 1 cm = 61,6 kg.

3. Feder Nr. 3; von 10 kg Belastung an erfolgt die Spannungsänderung nahezu, von 15 kg an ganz regelmäßig; es ist zu rechnen; die ersten 0,25 cm = 17,15 kg; von da an 1 cm = 105,9 kg.

Die mit dem Abschleifen der letzten Federwindung verbundene Querschnittsverringerung war die Ursache des anfangs schneller erfolgenden Zusammendrückens der Federn; sobald die abgeschliffenen Windungen sich an die benachbarten ungeschwächten angelegt hatten, blieb die Spannungsänderung proportional zur Längenänderung.

Ein mit der Welle W verbundenes Schreibzeug trägt die jeweilige Federspannung auf eine durch ein Uhrwerkbetriebene Trommel fortlaufend auf.

Der Versuchsapparat soll normal mit zwei Sperrscheiben S1 und S2 und der Lamellenscheibe E3 arbeiten. Alle drei Scheiben sitzen bei freier Längsverschiebbarkeit auf der verlängerten Lasttrommel. Die beiden Sperrscheiben sind zudem frei drehbar, während die Scheibe E3 durch Feder und Nut mit der Lasttrommel auf Drehung gekuppelt ist. Damit die Sperrklinke sich stets einlegen kann, verhindert ein Mitnehmerstift N ein gegenseitiges Versetzen der beiden zweizähnigen Sperrscheiben. Der Stift N ist in die Scheibe S2 eingeschraubt und greift mit Spiel in ein Loch der Scheibe S1 ein, so daß sich die Sperrscheiben beim Festhalten und Senken der Last ohne Vermittlung des Mitnehmerstiftes N auf die Sperrklinke stützen.

Will man mit einer Sperrscheibe arbeiten, so nimmt man die Scheiben S2 und E3 heraus, schiebt die Lasttrommel gegen den Flansch E1 vor und füllt den Raum zwischen Lasttrommel und Stellring T mit Zwischenstücken aus.

Um das Verhältnis des Lastmoments zum Moment der Massenkräfte verändern zu können, lassen sich auf die Lasttrommel zwei Arme aufsetzen und auf diesen Schwunggewichte in verschiedenen Stellungen anbringen; die Größe der Last kann dann unverändert bleiben. Bei einer Senkverzögerung von 1 cm/Sek2 wird für die Versuchsbremse:

x = Lasttrommelhalbmesser + ½ Seildicke =

1 : n = Uebersetzung; lose Rolle = 1 : 2;

η = Wirkungsgrad = 0,91 (aus Versuchen bestimmt);

J = Trägheitsmoment der rotierenden Teile, bezogen auf die Bremswelle, je nach der Stellung der Schwunggewichte = 0,163 bis 5,74 kg/Sek2/cm;

a = Lastverzögerung = 1 cm/Sek.2;

e = entsprechende Winkelverzögerung der Bremswelle

Demnach ist bei der Versuchseinrichtung – verglichen mit dem genannten 25 t-Kran – die untere Grenze mit 1 : 0,00216 bedeutend überschritten und die obere mit 1 : 0,0447 gerade erreicht.

Textabbildung Bd. 326, S. 232


Last


kg
an der Bremse wirksames Moment der Verhältnis
des Last-
momentes
zum
Moment der
Massen
kräfte

Last


kgcm
Massenkraft
der Last


kgcm
Massen-
kraft der
rot. Teile
= J • e

kgcm
Summe
der
Massen-
kräfte

kgcm
50 77,5 0,079 0,096
bis
3,38
0,17
bis
3,46
1 : 0,00226
bis
1 : 0,0447

Der Antrieb erfolgt beim Anheben an der auf die Welle aufsetzbaren Handkurbel, beim Senken entweder an der Handkurbel oder, nachdem diese abgenommen, von der Vorgelegewelle des Motors aus, der die Arbeitsmaschinen des Laboratoriums für mechanische Technologie der technischen Hochschule Aachen, wo die Versuche ausgeführt wurden, antreibt. Die Motorbewegung wird mittels eines 6 m langen Baumwolltreibriemens auf die mit einer Ausrückvorrichtung versehene vierstufige Rolle U und von dort durch einen gekreuzten Lederriemen auf die Riemenscheibe H übertragen. Die Welle W ist mit langer Führung durch diese durchgesteckt und bei freier Längsverschiebbarkeit durch Feder und Nut mit ihr auf Drehung gekuppelt. Für die Bremswelle waren vier verschiedene Geschwindigkeiten vorgesehen und diese im Entwurf zu 75, 100, 130 und 190 Umdr. i. d. Min. angenommen; bei späteren Messungen unmittelbar an der Bremswelle ergaben sich 76, 107, 139 und 196 Umdr. i. d. Min. Dies entspricht wieder den Umdrehungszahlen der Bremswelle des 25 t-Kranes, die |233| bei Einbau einer Bremse auf der Welle des ersten Vorgeleges 80–170 Umdr. i. d. Min. betragen würden.

Textabbildung Bd. 326, S. 233
Textabbildung Bd. 326, S. 233

Das Ganze ist zu ebener Erde auf ein kräftiges Holzgerüst montiert. Das Lastseil ist mit einem Ende an der j Decke des Versuchsraumes befestigt und über eine lose, die Last tragende und eine an der Decke aufgehängte zweite Rolle zur Lasttrommel geführt.

Die Untersuchung zerfällt in zwei Hauptabschnitte: Anheben der Last und nachfolgendes Festhalten und Senken der Last und nachfolgendes Festhalten.

(Fortsetzung folgt.)

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