antriebstechnik 7/2018

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KUPPLUNGEN UND BREMSEN Der nächste Stopp kommt bestimmt Bremsanlagen mit einer Leistung von zehn Millionen Newtonmeter Das kontrollierte Abbremsen von Lasten im Schwermaschinenbau kann Bremsen erfordern, die Bremsmomente im Größenbereich von Millionen Newtonmeter erzeugen. Tony George, Produktmanager bei Twiflex, erläutert, wie diese riesigen Anlagen konstruiert sind. Bei dem anhaltenden Streben nach besserer Wirtschaftlichkeit in allen Marktbereichen und Industriezweigen haben die Forderungen nach höheren Produktionsraten, größeren Lasten und schnelleren Geschwindigkeiten Folgewirkungen auf die Konstruktion von Maschinen und Geräten und die dazugehörigen Sicherheitssysteme, einschließlich Bremsen. Im Bergbau zum Beispiel können Fördermaschinen, die für den vertikalen Transport von Personen und Material über Tausende von Metern eingesetzt werden, Bremsanlagen mit einer Leistung von zehn Millionen Newtonmeter oder mehr erfordern. Ein Projekt aus jüngerer Zeit für eine Doppeltrommelförderanlage in einer Kupfermine in Sambia benötigte eine Bremslösung zum Feststellen/Halten und für Not-Stopps für eine Nutzlast von 47,5 Tonnen. Twiflex lieferte Bremszangen, die von der bestehenden VMS3-SPS-Einheit abgeleitet waren, mit einer vergrößerten Belagfläche zur Aufnahme der höheren thermischen Lasten, die während dem dynamischen Bremsen entstehen. Die Bremsen wirken auf zwei Bremsscheiben mit einem Durchmesser von je 6,8 m und erzeugen ein Bremsmoment von 12,2 MNm. Die größten Bremsen finden sich an anderer Stelle im Bergbau. Für Zerkleinerungsmühlen, die die Stückgröße von Erz zur anschließenden Weiterverarbeitung im Brecher zerkleinern, werden Bremsen benötigt, die mehrere wichtige Funktionen erfüllen. Sie werden zum Anhalten der Mühle für Wartungszwecke, zum Stoppen der Drehung bei Stromausfall und für den Tippbetrieb zum Erreichen einer neutralen Lage von unwuchtigen Lasten benötigt. Die größten getriebelosen Mühlen verfügen über Bremsscheiben, die einen Durchmesser von mehr als 12 m besitzen. In derartigen Anwendungen kann der typische Liefer- 14 antriebstechnik 7/2018
KUPPLUNGEN UND BREMSEN umfang sechs oder acht der größten VMS- DP-Bremszangen enthalten, die Bremsmomente von über 50 MNm erzeugen. Zu berücksichtigende Konstruk tionsfaktoren Die am häufigsten verwendeten Bremsen im Schwermaschinenbau sind federbetätigte, hydraulisch gelüftete Ausführungen, die die Last bei einem Stromausfall oder Hydraulikdruckverlust halten können. Die von jeder Bremszange erzeugte Bremskraft – die tangential auf die Scheibe wirkende Kraft – hängt von dem Federpaket ab, dass die Klemmkraft erzeugt und dem Reibmaterial, das auf der Bremsscheibe reibt. Das Gesamtmoment der Bremse wird von der Bremskraft je Bremszange, der Zahl der eingesetzten Bremszangen und dem Durchmesser der Bremsscheibe bestimmt. Infolgedessen können die spezifischen Drehmomentanforderungen einer beliebigen Anwendung gewöhnlich auf verschiedene Arten erfüllt werden. Bei Herstellern wie Twiflex ist eine zentrale Aufgabe der Anwendungstechniker die Zusammenarbeit mit ihren Kunden, um ihnen eine optimale Lösung anzubieten. Gemeint ist ein Ergebnis, welches den technischen Anforderungen der Anwendung gerecht wird und dabei die Umgebung am Einsatzort – einschließlich räumlichen Beschränkungen und Arbeitsbedingungen – berücksichtigt und in die der komplette Lebenszyklus der Anlage, einschließlich Installation, Inbetriebnahme, Betrieb und Instandhaltung, einbezogen ist. Bei einer hohen Lastspielzahl kann die häufige Betätigung der Bremse die Lebenserwartung der die Klemmkraft erzeugenden Federn beeinträchtigen. In diesen Anwendungen muss die Dauerfestigkeit dieser Feder unter Berücksichtigung der erwarteten Betätigungen berechnet werden. Außerdem muss die Notwendigkeit einer hohen Dauerfestigkeit mit der Größe des resultierenden Federmoduls in Einklang gebracht werden. Ferner beeinflussen extreme Betriebstemperaturen die Wahl der in der Bremse verwendeten Werkstoffe. Twiflex-Bremsen werden i. d. R. aus einem duktilen Gusseisen hergestellt, das sich für dynamisches Bremsen bei Temperaturen bis – 20 °C eignet. Niedertemperatur-Materialgüten ermöglichen die Herstellung und Auslegung von Bremsen für den Einsatz in Betriebstemperaturen bis – 40 °C, falls die Anwendung dies erfordert. Die Vorteile eines modularen Systems Einige spezifische Anwendungen können zwar die Entwicklung einer neuen Bremszangenkonstruktion verlangen, die meisten Bremsanlagen stützen sich aber auf Kombinationen serienmäßiger modularer Komponenten. Für den Endanwender bietet dieses modulare System Vorteile: Verein fachung des Planungs- und Konstruktionsprozesses, Einschränkung der Einkaufskosten und Gewährleistung der Verfügbarkeit von Teilen und Kundendienst während einer möglichen Lebensdauer von weit über zehn Jahren. Montage, Einstellung und Instandhaltung, einschließlich Bremsbelagwechsel, aller modularen Bremsen von Twiflex ist mit normalen Handwerkzeugen und ohne Demontage der Bremszange möglich. Oft schließt das Gewicht der Brems zange ihren Ausbau schon von vorn herein aus. Zum Beispiel wiegt die VMS-DP fast 1 900 kg pro Bremse. Die Modularität bedeutet, dass eine Demontage der kompletten Konstruktion selten erforderlich ist, da Teile oder Baugruppen einfach gehandhabt werden. Das neueste Modell in der Bau - reihe der modularen Bremsen ist die Bremszange des Typs VSD, die vor kurzem auf den Markt gebracht wurde. Diese Einheit ersetzt die bewährte Bremszange „VS“ von Twiflex, die schon seit mehreren Jahrzehnten im Schwermaschinenbau weltweit im Einsatz ist. Die VSD folgt dem Entwurfskonzept der kleineren VKSD- Bremse und füllt die Lücke im Bremskraftbereich zwischen dieser und der größeren VMS-Einheit. Die VSD basiert auf einer Zweimodul-Konstruktion mit geteilter Bremszange. Das Produkt ist für den Einsatz mit jeder Bremsscheibendicke ab 25 mm ausgelegt. Im Gegensatz zur VS ist die VSD auch als Schwimmsattel erhältlich – ein einzelnes Federmodul und eine „Gegen-Hälfte“, die sich – an einer speziellen Halterung montiert – bei axialem Versatz der Bremsscheibe mitbewegen kann. Die VSD besitzt ferner die von Twiflex entwickelte „Parked-off”-Funktion. Der „Parked-off“-Zustand ist eine einzigartige Funktion für die Instandhaltung der Bremse. In diesem Zustand sind die Bremsbeläge komplett zurückgezogen und der Hydraulikdruck kann auf null abgesenkt werden. Gleichzeitig befinden sich die Federn auf ihrer freien Länge. In diesem Zustand ist 01 Anwendungen im Schwermaschinenbau können Bremsen erfordern, die Bremsmomente im Größenbereich von Millionen Newtonmeter erzeugen müssen das Einstellen, Justieren und Instandhalten der Bremse gefahrlos, da in der Bremszange keine potenzielle Energie verbleibt. Erfahrene Zulieferer- Partnerschaft Mit über 70 Jahren Erfahrung auf dem Gebiet der Industriebremsen verfügt Twiflex über Fachwissen und Kapazitäten zur Unterstützung von Kunden bei komplexen Projekten. Die Anwendungstechniker von Twiflex entwickeln Bremslösungen vom Konzept bis hin zu detaillierten Konstruktions- und Leistungsberechnungen. Aufgrund eines umfangreichen Produktangebots und entsprechenden Fertigungskapazitäten können diese Lösungen nach hohen Qualitätsmaßstäben realisiert werden. Als Teil der Altra Industrial Motion Corporation hat Twiflex darüber hinaus die globale Präsenz, um Installation, Inbetriebnahme und Instandhaltung weltweit zu bewältigen. Fotos: Altra Industrial Motion www.altramotion.com 02 Das Gesamtdrehmoment der Bremse wird von der Bremskraft je Bremszange, der Zahl der eingesetzten Bremszangen und dem Durchmesser der Bremsscheibe bestimmt antriebstechnik 7/2018 15
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