Welche Schienen - ThyssenKrupp GfT Gleistechnik GmbH

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Schienen auf Stahlträgern wurden früher oftmals durch Niete oder Schrauben mit dem Obergurt verbunden. Auch diese Bauart ist nur gering belastbar und daher nicht zu empfehlen. Besonders oft wurde diese Bauart bei Katzschienen eingesetzt; die Auswechslung dieser Schienen ist sehr aufwändig. Heute sind Schienenbefestigungen üblich, die neben dem Schienenfuß aufgeschraubt oder aufgeschweißt werden und so den Schienenfuß seitlich und in der Höhe fixieren. Diese Befestigungssysteme sind normalerweise seitenverstellbar, klemmende Befestigungen beispielsweise durch ein schräg angeordnetes Langloch. Die Seitenverstellung erfolgt durch Schieben, die Sicherung der Verschraubung durch keilförmige Platten, die ggf. zu erhöhter Schraubenbelastung führen können. Führende Systeme haben eine Druckplatte, die drehbar in der Führungsplatte gelagert ist, und die Seitenverstellung erfolgt durch Drehung. Die Schrauben werden planmäßig vorgespannt und nicht zusätzlich belastet. Die Längsdehnung einer Kranschiene, z. B. infolge der Sonneneinstrahlung, ist bei der Planung der Kranbahn ein wichtiges Kriterium. Wenn klemmende Befestigungen eingesetzt werden, ist bei der Auswahl der Schrauben darauf zu achten, dass die Kräfte aus der Längsdehnung von den Befestigungsschrauben aufgenommen werden müssen, weil anderenfalls mit Schäden zu rechnen ist. Beim Einsatz von Führungssystemen hält die Führungsplatte die Schiene horizontal und vertikal ohne einzuengen; es wird kein bzw. nur ein geringer Druck auf den Schienenfuß ausgeübt. Die Schiene kann sich längs dehnen und wieder zusammenziehen, ohne dass die Befestigung daraus resultierende Kräfte aufnehmen muss. Arten von Kranschienen In der vom VDI-FML-Fachausschuss B1 „Krane“ erarbeiteten Richtlinie VDI 3576 „Schienen für Krananlagen – Schienenverbindungen, Schienenbefestigungen, Tole- ranzen“ werden die zum Einsatz kommenden Schienenarten aufgeführt. Im einzelnen sind das (Bild ➎): 1.2.1 Flach- bzw. Vierkantschienen Sie werden aus warm gewalztem Stahl nach DIN 1017-1 oder 1014-1 hergestellt. 1.2.2 Kranschienen nach DIN 536-1 und 2 Als Werkstoff wird Stahl mit einer Mindestzugfestigkeit von 690 bis 880 N/mm2 verwendet. 1.2.2.1 Kranschienen Form A Diese Schienen werden sowohl auf Stahlträgern als auch auf Beton verlegt. Eine diskontinuierliche Lagerung für diese Schienenform ist nicht zu empfehlen. Es werden elastische, in Sonderfällen auch starre Zwischenlagen verwendet. 1.2.2.2 Kranschienen Form F Diese Schienenform ist nicht handelsüblich. Verwendung und Bauart sind denen der Form A ähnlich. Hebezeuge und Fördermittel, Berlin 46 (2006) 7-8 · www.hebezeuge-foerdermittel.de ➎ Schienenarten in der Übersicht K R A N E 1.2.3. Breitfußschienen nach DIN 5901 Die Breitfußschienen, auch Vignolschienen genannt, werden überwiegend für Bahnanlagen eingesetzt. Bei Krananlagen finden sie üblicherweise nur Verwendung in Verbindung mit diskontinuierlicher Schienenlagerung. 1.2.4 Schienen nach TL UIC 860 V Angeboten werden die Schienenformen S 41 bis S 54 und UIC 50 bis UIC 60. Diese Schienen werden nach den Liefervorschriften des internationalen Eisenbahnverbandes (UIC) hergestellt und sind in Güte und Form denen nach DIN 5901 ähnlich. 1.3 Sonderschienen Die Ausführung dieser Schienenformen ist nicht genormt. Die Bezeichnungen wurden vom Hersteller festgelegt. Als Werkstoff wird Stahl mit einer Mindestzugfestigkeit von 690 N/mm 2 eingesetzt. Sondergüten und Stähle mit höherer Mindestzugfestigkeit sind zu vereinbaren. 1.3.1 Dickstegige Schienen Die dickstegigen Schienen eignen sich besonders für diskontinuierliche Schienenlagerung mit hohen Radkräften. Die handelsüblichen Schienen werden mit der Grundbezeichnung MRS gekennzeichnet. 1.3.2 Sonderformen Q und R Diese Sonderformen, „Q“ für quadratische und „R“ für rechteckige Form, sind für hohe Radlasten geeignet. Diese Schienen werden üblicherweise aus warmgewalztem Stabstahl hergestellt, die Kontur für die Schienenbefestigung ist mechanisch bearbeitet. 1.3.3 Spezialprofile Bei extrem hohen Radlasten können Spezialprofile eingesetzt werden. Als schwerstes Walzprofil ist zurzeit die Schiene MRS 221 (221,4 kg/m) handelsüblich. Neue Schwerlast-Kranschiene AS 86 Die Kranschienen A 45 bis A 150 wurden bis 1991 mit ebener Lauffläche hergestellt. Nach DIN 536 Teil 1 vom September 1991 367
werden die Laufflächen ausgerundet. Aus diesem Grund ist die Schiene MRS 87a (PRI 85) so modifiziert worden, dass der gleiche Nutzeffekt erzielt wird. Diese Schiene hat die Bezeichnung AS 86. Die Änderung bringt für Krananlagen erhebliche Vorteile: längere Standzeit und geringeren Verschleiß. Der Grund dafür ist, dass die Idealvorstellung – parallele Laufflächen von Schiene und Rad – beim Neubau praktisch nicht erreicht werden kann. Erst nach der Inbetriebnahme passen sich die Laufflächen durch Verschleiß aneinander an. Die Abweichungen von Ebenheit des Schienenkopfes, Montagegenauigkeit, Ausführung des Rades und Achsparallelitätstoleranzen können sich auf eine erhebliche Parallaxe addieren. Die Ausführung nach alter Norm führt somit zwangsläufig zu hohen Eckdrücken; wegen der ebenen Schienenkopfausbildung setzt das Rad immer am Ende des Schienenkopfes auf. Die Radlast wird auf geringe Aufstandsflächen übertragen, und der Verschleiß an Schiene und Rad ist einseitig radikal progressiv. Die Ausführung nach neuer Norm bringt von Anfang an Vorteile (Bild ➏). Die Außermittigkeit a der Kraft F wird auf rd. ein Drittel reduziert, und die Aufstandsfläche ist in voller Größe vorhanden, die Spannungen werden besser verteilt. Der zuerst erkennbare Verschleiß, die Gratbildung am Schienenkopf, wird erheblich reduziert, die Laufräder werden gleichmäßig belastet. Herstelltoleranzen von Kranfahrbahnen Festlegungen Kranbetreiber und -hersteller können die Toleranzklassen, Toleranzen bzw. Beanspruchungsgruppen unter Berücksichtigung der betrieblichen Gegebenheiten und Anforderungen nach DIN 15018 einvernehmlich festlegen. Wenn nicht anders vereinbart, gilt folgende Einstufung: Toleranzklasse 1: Beanspruchungsgruppen B4 bis B6 Toleranzklasse 2: Beanspruchungsgruppen B1 bis B3 368 K R A N E Toleranzklasse 3: Krananlagen mit kurzen Fahrwegen Toleranzklasse 4: Krananlagen mit geringster Beanspruchung und zeitlich begrenzter Nutzungsdauer. Werden höhere Anforderungen an die Positioniergenauigkeit gestellt, so sind ggf. Werte geeigneter Toleranzklassen zu vereinbaren. Wenn es aus betrieblichen Gründen erforderlich ist, können Werte unterschiedlicher Toleranzklassen verabredet werden. Erläuterung der Kenngrößen Ausführliche Darstellungen sind in der o. g. Richtlinie VDI 3576 enthalten. 1. Spurmittenmaß s – Toleranz A Das Spurmittenmaß s wird von Mitte Schienenkopf bis Mitte Schienenkopf gemessen. Unzulässige Abweichungen „A“ bewirken Zwängungen in der Spur. ➏ Von-Mises- Spannungen an Kranschienen im Vergleich; links Ausführung nach alter Norm, rechts Ausführung nach neuer Norm (AS 86) (Bilder: ThyssenKrupp GfT) 2. Lage einer Schiene im Grundriss – Toleranz B Eine etwa parallele Lageänderung beider Schienen in gleiche Richtung ist für den Fahrbetrieb von geringer Bedeutung, für automatische Positionierung können sich jedoch erhebliche Probleme ergeben. Schienenknicke sind unbedingt in Grenzen zu halten. 3. Höhenlage einer Schiene (Längsgefälle) – Toleranz C und Höhenlage der gegenüberliegenden Schienen (Quergefälle) – Toleranz E Abweichungen von der Höhenlage können bei langen Bahnen und stetiger Neigung unbedenklich sein, wenn zweckentsprechende Fahrwerksbremsen selbsttätiges Rollen verhindern. Wälzgelagerte Krane rollen bereits bei einem Gefälle von 1 bis 2 ‰. Zu hohes Quergefälle führt zu erhöhten Seitenkräften (vergl. 2.). Quergefälle ist hier definiert als Abweichung rechtwinklig gegenüberliegender Punkte von der Höhen- Sollage. 4. Parallelität der Endanschläge – Toleranz F Durch Versatz der Endanschläge in Kranbahnlängsrichtung stellt sich der Kran beim Auffahren schräg. Erhöhte Beanspruchung der Tragkonstruktion und der Spurführungsmittel sind die Folge. 5. Neu: Abweichungen der Schienenachse aus der Vertikalen – Toleranz G Diese Abweichung führt bei Schienen mit ebener Lauffläche zu erhöhten Pressungen zwischen Schiene und Laufrad; dadurch kommt es zu Auswalzungen, Gratbildungen und Schienenbrüchen. Der Einsatz kopfausgerundeter Schienen (AS 86) ist daher zu empfehlen. 6. Parallelität der Schienen-Z-Achse zum Steg des Trägers – Toleranz K Bei der Lagerung von Schienen auf Stahlträgern ist eine seitlich versetzte Schiene nur in dem Maße zu tolerieren, in dem die Unterkonstruktion entsprechend berechnet und konstruiert ist. 7. Neigungsdifferenz gegenüberliegender Schienen (Schränkung) – Toleranz N Durch die Schränkung der Schienen treten bei statisch unbestimmten Konstruktionen wechselnd undefiniert erhöhte Radlasten auf. Betriebstoleranzen Treten nach der Abnahme der Kranfahrbahn Veränderungen auf, so ist im Bereich der zulässigen Abnutzung (Verschleiß) und der zulässigen bleibenden Form- und Lageveränderungen mit einer Vergrößerung der Herstelltoleranzen zu rechnen. Solange diese Vergrößerung die Sicherheit und Funktion der Krananlage nicht beeinträchtigt, bestehen keine sicherheitstechnischen Bedenken. Als Richtwert gilt, dass für die Betriebstoleranzen der doppelte Wert der Herstelltoleranzen zulässig ist. Abweichungen darüber hinaus sind objektgebunden zu vereinbaren. Der Kranhersteller soll in der zur Lieferung gehörenden Dokumentation die für den Kranbetrieb zutreffenden Betriebstoleranzen dem Kranbetreiber angeben, sofern bei der Bestellung keine Festlegungen vereinbart worden waren. ■ Dipl.-Ing. Karlheinz Feldhaus ist Abteilungsleiter Projektierung und Entwicklung bei der ThyssenKrupp GfT Gleistechnik GmbH in Essen www.hebezeuge-foerdermittel.de · Hebezeuge und Fördermittel, Berlin 46 (2006) 7-8
Seite 1: K R A N E KRANFAHRBAHNEN - HERSTELL

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