antriebstechnik 11/2018

SPS IPC DRIVES 2018 I SPECIAL
Sicherheit geht vor
Höhere Anlageneffizienz durch optimale Auslegung von Rücklaufsperren
In der Schwerindustrie spielen Bremsen,
Freiläufe und Rücklaufsperren eine
elementare Rolle, aber auch überall dort,
wo Waren und Material mit
fördertechnischen Einrichtungen bewegt
werden. Ihre Hauptaufgabe besteht
darin, bei einem Versagen der Antriebe
den Rückwärtslauf und das
unkontrollierte Beschleunigen der Anlage
zu verhindern. Es ist daher wichtig, dass
diese Komponenten sehr präzise
spezifiziert und ausgelegt werden.
Rücklaufsperren sind ein elementarer Sicherheitsbaustein, um
unkontrollierten Richtungs- und Tempowechsel unter Schwerkrafteinfluss
zu verhindern. Eine voll beladene und blockierte
Bandanlage kann den Antrieb mit enormen Drehmomenten belasten.
Mit entsprechendem Know-how und fundiertem Wissen über
die vorherrschenden Einsatzbedingungen ist es jedoch möglich,
die Rücklausperre kompakt und kosteneffizient auszulegen und den
Antriebsstrang trotzdem sicher vor Überlast zu schützen. Auch unter
dem Gesichtspunkt des technischen Arbeitsschutzes und der Unfallverhütung
verdienen Rücklaufsperren erhöhte Aufmerksamkeit.
Die Auslegungsgrundlagen
Für die korrekte Auslegung der Rücklaufsperre benötigt der Anlagenkonstrukteur
exakte Daten zu den an der Förderstrecke anliegenden
Drehmomenten. Im Zweifel arbeiten viele Kunden und
Konstrukteure mit einem größeren Sicherheitsfaktor, obwohl man
eine Überdimensionierung und unnötige Kosten natürlich vermeiden
möchte.
Mit moderner Simulationssoftware und Erfahrungswissen können
die auftretenden Drehmomente in einer Förderanlage sehr
genau bestimmt werden. Dem Freilaufhersteller helfen diese Informationen,
die Leistungsdaten der Rücklaufsperre in Zusammenarbeit
mit dem Kunden genau auf die zu erwartenden Drehmomente
abzustimmen.
Im Idealfall wird die Rücklaufsperre parallel zum Antriebsaggregat
konstruiert, da das Zusammenspiel aller Komponenten maßgeblich
das dynamische Verhalten der Anlage bestimmt.
Rücklaufsperren können entweder auf der schnell laufenden Getriebewelle
direkt an das Getriebegehäuse angeflanscht oder extern
auf dem Wellenende der langsam laufenden Getriebewelle montiert
werden. Aus Gründen der höheren Wartungsfreundlichkeit – das
Dr. Torsten Kretschmer ist Technischer Leiter bei der
Stieber GmbH in Heidelberg
Getriebe kann abgebaut werden, ohne das Band zu entladen – bevorzugen
einige Anwender ein separat von der Förderstrecke montiertes
Getriebe. In diesem Fall ist eine externe Rücklaufsperre zwischen
Förderstrecke und dem Getriebe die beste Lösung. Dabei muss die
Komponente eine entsprechend hohe Drehmomentkapazität aufweisen,
was sich in der Baugröße und unter Umständen den Anschaffungskosten
niederschlägt. Kann auf die genannten Vorteile bei
der Instandhaltung verzichtet werden, empfiehlt sich meist eine getriebemontierte
Ausführung der Rücklaufsperre. Da hier die Drehmomentbelastung
geringer ist als bei der externen Montage, kann sie
i. d. R. kleiner dimensioniert und kostengünstiger eingekauft werden.
Lastausgleich und Drehmomentbegrenzung
Die Anzahl und Konfiguration der Rücklaufsperren ist größtenteils
anwendungsabhängig. Bei Fördereinrichtungen mit Mehrfachantrieben
und einer entsprechenden Anzahl von Rücklaufsperren
ohne Drehmomentbegrenzung ist davon auszugehen, dass nur ein
geringer Lastausgleich stattfindet. Die Ursache hierfür sind das verzögerte
Eingreifen der verschiedenen Rücklaufsperren (RS) infolge
von Toleranzen in allen beteiligten Komponenten des Antriebsstranges,
unterschiedliche Banddehnungen, unterschiedliche Reibungszustände
(Wirkungsgrade) in den Bändern usw.
Bild 01 verdeutlicht dieses Szenario. Es wird gezeigt, dass RS1
deutlich mehr Drehmoment übertragen muss als RS2 – im Extremfall
sogar das gesamte Rückdrehmoment. In der Praxis ergeben sich
hieraus Sicherheitsfaktoren von bis zum Dreifachen des Antriebsmoments.
Ein Lastausgleich zwischen RS1 und RS2 findet in dieser
Situation nicht statt. Der Sinn von RS2 kann dann nur eine Sicherheitsredundanz
sein, was aber zugleich bedeutet, dass RS2 mit
demselben Sicherheitsfaktor ausgelegt werden muss wie RS1. Unschwer
ist zu erkennen, dass auf diese Weise beide RS überproportional
groß ausfallen.
Bild 02 zeigt die Messergebnisse für das Drehmoment an zwei
Standardrücklaufsperren ohne Drehmomentbegrenzung, die auf
einer Welle verbaut sind. Die Ergebnisse zeigen, dass an einer der
136 antriebstechnik 11/2018