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DER KONSTRUKTEUR 4/2018

DER KONSTRUKTEUR 4/2018

ANTRIEBSTECHNIK SCHWERE

ANTRIEBSTECHNIK SCHWERE JUNGS Autor: Dr. Torsten Kretschmer, Stieber GmbH, Heidelberg PRODUKTE UND ANWENDUNGEN In der Schwerindustrie und überall dort, wo Material mit Fördereinrichtungen bewegt wird, spielen Rücklaufsperren eine elementare Rolle. Sie müssen zuverlässig funktionieren und dabei hohe Kräfte bändigen, um Menschen und Maschinen zu schützen. Die korrekte Auslegung der Rücklaufsperre verlangt exakte Daten zu den an der Förderstrecke anliegenden Drehmomenten. Im Idealfall wird die Rücklaufsperre parallel zum Antriebsaggregat konstruiert, weil Motor und Getriebe eine maßgebliche Rolle für deren Bemessung und Leistungsparameter spielen. Rücklaufsperren können entweder auf der schnell laufenden Getriebewelle und somit direkt an das Getriebegehäuse angeflanscht oder extern auf dem Wellenende der langsam laufenden Getriebewelle montiert werden. Im ersten Fall ist die Drehmomentbelastung geringer (ggf. kleinere Rücklaufsperre), die zweite Variante kann Vorteile bei der Wartung von E-Motor und Getriebe bingen. Bei Fördereinrichtungen mit Mehrfachantrieben und einer entsprechenden Anzahl an Rücklaufsperren (RS) ohne Drehmoment- begrenzung ist von einer nur geringen Lastverteilung zwischen den einzelnen RS auszugehen. Die Ursache hierfür sind das verzögerte Eingreifen der verschiedenen RS infolge von Toleranzen in den Sperren, unterschiedliche Banddehnungen an den RS, unterschiedliche Reibungszustände (Wirkungsgrade) in den Bändern usw. In der Praxis ergeben sich hieraus Sicherheitsfaktoren von bis zum 3-fachen des Antriebsmoments, wodurch die RS überproportional groß ausfallen. Mithilfe von drehmomentbegrenzenden Rücklaufsperren lässt sich der Lastausgleich optimieren, sodass diese bei unverminderter Sicherheit ggf. kleiner ausgelegt werden kann. AUSLEGUNGSBEISPIEL FÜR DIE LANGSAM LAUFENDE WELLE Bei einer Überlandbandanlage mit Rücklaufsperren ohne Drehmomentbegrenzung auf der langsam laufenden Welle muss die RS nach Vorgabe des Kunden die Drehmomentbelastung nach einem abgebrochenen Start überstehen. Hieraus ergab sich eine Drehmomentkapazität der RS von 833,5 kNm bei einem errechneten Rückdrehmoment im Normalbereich von nur 53 kNm. Bei identischen Ausgangsdaten für optimal eingestellte RS mit Drehmomentbegrenzung ist eine Drehmomentkapazität von 68,9 kNm ausreichend (Sicherheitsfaktor: 1,3). Im Falle eines abgebrochenen Starts rutscht die RS durch, bis die Spannung im Band abgebaut ist. 40 DER KONSTRUKTEUR 4/2018

www.DerKonstrukteur.de „OPTIMAL AUSGELEGTE RÜCKLAUFSPERREN GEWÄHRLEISTEN EINE HÖHERE ANLAGEN- EFFIZIENZ“ Dr. Torsten Kretschmer, Technischer Leiter der Stieber GmbH Rücklaufsperren sind ein wichtiger Sicherheitsbaustein, der unkontrollierten Richtungsund Tempowechsel verhindert. Mit entsprechendem Know-how und fundiertem Wissen über die vorherrschenden Einsatzbedingungen ist es möglich, die Rücklaufsperre kompakt und kosteneffizient auszulegen und den Antriebsstrang trotzdem sicher vor Überlast zu schützen. AUSLEGUNGSBEISPIEL FÜR DIE SCHNELL LAUFENDE WELLE Im vorliegenden Fall hatte ein Kunde für einen Schrägförderer eine Standardrücklaufsperre ohne Drehmomentbegrenzung auf der schnell laufenden Welle mit einer maximalen Drehmomentkapazität von 72 kNm ausgewählt (Nenndrehmoment der Antriebseinheit 27,2 kNm mal kundenseitig gefordertem Sicherheitsfaktor), die während eines abgebrochenen Starts mit einem überladenen Band beschädigt wurde. Für einen noch höheren Sicherheitsfaktor (bzw. eine noch größere RS) war das Getriebe nicht ausgelegt. Dem Kunden konnte durch den Einbau einer drehmomentbegrenzenden RS geholfen werden, die bei einem errechneten Rückdrehmoment von 15 kNm auf ein Losbrechmoment von 19,6 kNm (Sicherheitsfaktor 1,3) eingestellt wurde. Drehmomentbegrenzende RS, die das Rückdrehmoment sicher halten können (Stieber empfiehlt einen Sicherheitsfaktor von 1,3), können u. U. deutlich kleiner als herkömmliche RS ausgelegt werden SICHERE AUSLEGUNG VON LASTAUSGLEICHENDEN RÜCKLAUFSPERREN Die Auslegung hängt maßgeblich von den zur Verfügung stehenden Betriebsdaten wie Rückdrehmoment, Wirkungsgrad in der Bandanlage sowie dem Reibungskoeffizient in der Sperre ab. Darüber hinaus hat jede Anwendung ihre eigenen, besonderen Anforderungen, so dass die Auslegung von Rücklaufsperren von Experten geprüft werden sollte, die Erfahrungen auf diesem Gebiet haben. Die entsprechende technische Expertise vorausgesetzt, ist es möglich, kostengünstige und trotzdem sichere und zuverlässige Lösungen zu spezifizieren. KONTROLLIERTES ENTLASTEN Elektromotoren sind in der Regel nicht dafür ausgelegt, Förderbänder bei voller Beladung anzufahren, sonst wären sie im Normalbetrieb ineffizient. Deshalb ist nach Ansprechen einer Rücklaufsperre die kontrollierte Entlastung des Förderbandes nötig, wobei der Aufwand in hohem Maße von RÜCKLAUFSPERREN MIT DREHMOMENTBEGRENZUNG BIETEN VORTEILE der Bauart der installierten RS abhängt. Idealerweise erlaubt die mechanisch oder hydraulisch zu lösende RS ein kontrolliertes Entlasten des Bandes. Besonders effizient und komfortabel bei Anlagen mit mehr als einer RS ist das gleichzeitige und allmähliche Lösen mittels einer Zentralhydraulik, wie Stieber sie anbietet. Auf diese Weise kann die Fördereinrichtung kontrolliert rückwärts laufen, schnell entladen werden und in kürzester Zeit wieder den Betrieb aufnehmen. Während herkömmliche RS gleitgelagert sind, haben die Rücklaufsperren vom Typ RDBK und RDBR von Stieber eine patentierte Wälzlagerung. Hiermit sind sie in der Lage, sehr lange und vor allem bei hohen Geschwindigkeiten rückwärts zu laufen. Bilder: Stieber GmbH www.stieberclutch.com Internationale Fachmesse für optische Technologien, Komponenten und Systeme D 15. – 17. 05. 2018 a FRANKFURT Pole Position in optischen Technologien Die 14. Optatec bildet als lupenreine Leitmesse das weltweite Angebot an Produkten, Detail- und Systemlösungen sowie Anwendungen innovativster optischer Technologien ab. Die ca. 600 Anbieter aus mehr als 30 Nationen begegnen hier im Messezentrum Frankfurt den entscheidenden Anwendern aus ca. 55 Ländern auf höchstem Niveau. Optische Bauelemente Optomechanik / Optoelektronik Faseroptik / Lichtwellenleiter Laserkomponenten Fertigungssysteme H SPIE Kongress "Optical Systems Design" www.optatec-messe.de Veranstalter: P. E. SCHALL GmbH & Co. KG +49 (0) 7025 9206-0 optatec@schall-messen.de

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