Aufrufe
vor 6 Monaten

DER KONSTRUKTEUR 12/2018

DER KONSTRUKTEUR 12/2018

LEICHTBAU EINE NUMMER

LEICHTBAU EINE NUMMER GRÖSSER Autor: Michael Stöcker, freier Fachjournalist, Darmstadt SPECIAL Die Schwer- und Sondermaschinenbauer von Petrochemie, Montanindustrie und Energietechnik denken in großen Dimensionen. Trotzdem – oder vielleicht gerade deshalb – ist Bauraumreduzierung hier ein wichtiges Thema. Wellenfedern eines Herstellers kommen dem entgegen. Die Flach- und Runddrahtprodukte sind bei Bedarf mit sehr großen Bohrungsdurchmessern von bis zu 3 500 mm erhältlich und sparen gleichzeitig Platz und Gewicht. Viele Gerätehersteller in der Medizintechnik verwenden sie, bei der Realisierung von Montage- und Handhabungssystemen kommen sie zum Einsatz und die Konstrukteure in Automobil- und Fahrzeugbau nutzen sie ebenfalls. Gemeint sind die Wellenfedern des Multi-Tier-Zulieferers Smalley, die hierzulande von TFC angeboten werden. Seit kurzem zeigt nun auch die Gilde der Sonder- und Schwermaschinenbauer wachsendes Interesse an diesen Flach- und Runddraht-Produkten. Ausschlaggebend dafür sind einerseits die enormen Bauraum-Reduzierungen, die sich damit erzielen lassen, wobei dieser Vorteil insbesondere bei den mehrlagigen Wellenfedern vom Typ Crest-to- Crest zur Geltung kommt. Denn bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit beanspruchen diese Flachdrahtfedern aufgrund ihrer speziellen Geometrie bis zu 50 % weniger axialen Bauraum als konventionelle Runddrahtfedern. Wenn man berücksichtigt, dass für die Gestaltung komplexer Kinematiken in petrochemischen oder energietechnischen Anlagen eine Vielzahl von Federn erforderlich ist, so erreicht die Einsparung an Bauraum und Gewicht durch den Einsatz dieser Wellenfedern von TFC schnell beachtliche Dimensionen. Das macht den Weg frei für strukturelle Vereinfachungen und erlaubt die Konstruktion schlankerer, leichterer Strukturen. Dies wiederum kann zu weiteren Vorteilen führen – zum Beispiel dem Einsatz kleinerer, kostengünstigerer Antriebsaggregate. DURCHMESSER Andererseits wären alle diese Vorteile nicht viel Wert, wenn Smalley nicht in der Lage wäre, die oft überdurchschnittlichen Anforderungen der Sonder- und Schwermaschinenbauer an die Größen und Kräfte der Federn umzusetzen. Als Maß der Dinge für die Größe gilt dabei in erster Linie der Durchmesser der Bohrung. Je nach Typ und Baureihe können der US-amerikanische Hersteller und sein deutscher Vertriebspartner TFC hier Federn mit beeindruckenden Dimensionen realisieren: Serienmäßig sind beispielsweise die einlagigen Flachdraht-Wellenfedern der Produktlinien YSSB und YSSR mit Bohrungsdurchmessern von bis zu 580 mm und die ebenfalls einlagigen Runddraht-Wellenfedern der Serie YRW mit Bohrungsmaßen von bis zu 152,4 mm lieferbar. Die mehrlagigen Wellenfedern vom Typ Crest-to- Crest gibt es mit Bohrungsdurchmessern von bis zu 60 mm. Im Bereich der kundenspezifischen Sonderlösungen gehen Smalley / TFC allerdings weit darüber hinaus. In Einzelfällen wurden bereits Wellenfedern mit Durchmessern von bis zu 3 500 mm gefertigt. KRÄFTE In direkter Abhängigkeit zum Bohrungsdurchmesser der Wellenfeder steht auch der zweite für den Schwer- und Sondermaschinenbau relevante Wert – die Federkraft. Dabei gilt grundsätzlich: Je größer der Durchmesser, desto größer auch die maximal mögliche Kraftaufnahme bzw. Belastungsfähigkeit. So kann beispielsweise eine mehrlagige Crest-to-Crest-Flachdraht-Wellenfeder mit einem Durchmesser von 175 mm über ihren gesamten Arbeitsbereich eine maximale Last von bis zu 23 000 N aufnehmen. Eine nur 30 mm hohe Wellenfeder mit gleichem Durchmesser vom Bautyp Nested, bei dem die Flachdraht-Windungen ohne Zwischenraum direkt aufeinander liegen, lässt sich mit bis zu 60 000 N belasten. Mit hinein in die Auslegung der Feder spielen dabei stets die Auswahl des Werkstoffs (Federstahl, Edelstahl, Sonderlegierungen) und die Dicke des verarbeiteten Materials (0,13 bis 2,34 mm). Die Flachdraht-Wellenfedern von Smalley bzw. TFC werden im sogenannten No-Tooling-Cost- bzw. Circular-Grain-Verfahren gefertigt. Dabei handelt es sich um eine besondere Variante der Kantenwindungstechnik, bei der sich ein vorgehärteter, gewalzter Flachdraht über eine hohe Kante winden muss. Das Endresultat ist ein nahezu perfekter Kreis. Da sich dieses Bearbeitungsverfahren sehr flexibel modifizieren lässt, ermöglicht es auch die kurzfristige Realisierung konstruktiver Anpassungen oder innovativer Neuentwicklungen. Typische Anwendungen für die Wellenfedern von Smalley im Schwer- und Sondermaschinenbau von Petrochemie, Montanindustrie und Energietechnik sind das Einstellen der Vorspannung von Wälzlagern oder das präzise Fixieren von Wellen. Bild: TFC www.tfcdeutschland.com 40 DER KONSTRUKTEUR 12/2018

FLEXIBEL EINSETZBARE LEICHTBAU-PLATTEN Neben Präzision und Langlebigkeit sind leichte Komponenten wesentliche Parameter im Vorrichtungsbau und in der Messtechnik. Die Leichtbau-Platten der Marke Alufix von Witte Barskamp sind als vollflächige Grundplatte für spezifische Koordinaten-Messmaschinen, als Rahmen für optische Messungen im Durchlichtverfahren oder auch als präzise Aufspannfläche geeignet. Die hochpräzisen Platten bestehen aus Aluminium, das leicht zu tragen und zu bewegen ist und gleichzeitig dauerhaft fest ist. Die Montageplatten bieten eine Plattform für den Bau modularer Vorrichtungssysteme und sind rasterübergreifend koppelbar, um auch große Spannflächen zu generieren. Die Grundplatten sind in den bekannten Abmessungen der Raster- und Rastergrundplatten des Herstellers verfügbar. TONANGEBEND …Druck, perfekt dosiert www.witte-barskamp.de LEICHT GEMACHT – BLOCKIERBARE GASFEDERN FÜR DIE LUFTFAHRT Bei der Entwicklung von Passagier- und Pilotensitzen oder Beinstützen für den Einsatz über den Wolken müssen Konstrukteure nicht nur auf den Komfort und leichte Bedienbarkeit, sondern vor allem auch auf das Gewicht der einzelnen Bauteile achten. Weil jedes Gramm zählt und durch die Gewichtsreduktion dennoch die bequeme Handhabung nicht beeinflusst werden soll, hat Suspa eine blockierbare Leichtbau-Gasfeder speziell für die Luftfahrt entwickelt. Die Kolbenstange der zur Lockline- Reihe gehörenden Gasfeder besteht aus Aluminium. Die Materialwahl ermöglicht eine Gewichtseinsparung von rund 60 % im Vergleich zu einer herkömmlichen Kolbenstange aus Stahl, bei gleicher Performance. Auch die Wandstärke des Rohrs wurde um 25 % im Vergleich zu gängigen Rohren verringert. Geringe Baugröße, optimiertes Gewicht, hohe Federsteifigkeit – und dennoch komfortable Bedienung: Die Konstruktion erlaubt den Nutzern dank geringer Auslösekraft bequem die stufenlose Verstellung der Rückenlehne oder Beinstütze. Dabei sind die Leichtbau-Gasfedern bezüglich der luftfahrtspezifischen Anforderungen enorm widerstandsfähig und langlebig, auch bei hochfrequentierter Nutzung. So, wie nur aus der korrekten Handhabung eines Instruments ein guter Ton entsteht, kommt es auch bei einer guten Konstruktion auf den Einsatz der richtigen Bauteile an. Fixieren, positionieren, justieren oder arretieren: Federnde Druckstücke Gute Teile >> effizienter Einsatz. www.suspa.com www.halder.de

AUSGABE