Schwenkkrane erklärt: Lager und Antriebe, die schwere Lasten in Bewegung halten

Beobachten Sie, wie ein Kran einen Container vom Kai hebt und ihn zu einem wartenden Schiff schwenkt, und beobachten Sie, wie eine Lagerbaugruppe die meiste stille Arbeit erledigt. Das Hebezeug hebt die Last an und der Ausleger oder die Laufkatze positioniert sie, aber es ist die Schwenkbewegung – die langsame, kontrollierte Drehung der oberen Struktur um eine vertikale Achse –, die eine Hebemaschine in eine Maschine verwandelt, die eine Last fast überall innerhalb ihres Arbeitsradius platzieren kann. Alles darüber hinaus hängt von zwei Komponenten ab: dem Drehkranz, der die Last trägt, und dem Antrieb, der sie dreht.

Nachdem wir jahrelang diese Komponenten für Kranbauer und Geräteintegratoren entwickelt und hergestellt haben, haben wir gelernt, dass die meisten Rotationsprobleme gelöst sind, lange bevor die erste Fettkartusche geleert wird. Sie werden in der Spezifikationsphase festgelegt, wenn jemand das Lager entweder an die tatsächliche Aufgabe anpasst oder es errät.

Was macht einen Kran zu einem „Schwenkkran“?

Streng genommen ist ein Schwenkkran jeder Kran, dessen Oberteil sich relativ zu seinem Unterteil dreht. Dieses einzelne Merkmal deckt eine sehr große Maschinenfamilie ab:

• Turmdrehkrane, bei denen der gesamte Ausleger über dem Mast schwenkt.
• Mobil- und Autokrane, bei denen sich der Aufbau auf einem Drehkranz über dem Fahrgestell dreht.
• Portal- und Werftdrehkrane, die ein verfahrbares Portal mit einem drehbaren Ausleger kombinieren.
• Deckkrane, Auslegerkrane und Versorgungskrane zum Heben von Personen oder Material.
• Umschlagbagger und Holzkräne mit Greifer- oder Greiferbefestigung.

Im Gegensatz dazu bewegt ein Laufkran seine Brücke und seine Laufkatze normalerweise auf geraden Schienen, anstatt sich zu drehen. Hofkrane mit Schwenkausleger liegen irgendwo dazwischen und erinnern daran, dass die Rotationsschnittstelle oft der kleinste Teil der Maschine ist und gleichzeitig die konzentrierteste Last trägt.

Der Drehkranz: Ein Lager, drei Lasten

Ein Krandrehkranz erledigt die Arbeit, die sonst mehrere Lager und einen Strukturrahmen erfordern würde. In einem einzelnen Ring trägt es die Axiallast aus dem Gewicht des Auslegers und der angehobenen Last, die Radiallast aus Seitenzug und Wind sowie ein Kippmoment, das durch die Last multipliziert mit ihrem Abstand vom Drehzentrum erzeugt wird. Diese dritte Komponente ist bei einem Kran normalerweise die entscheidende Komponente, da der Arbeitsradius wie ein Hebelarm auf alles wirkt, was das Lager hält.

Die meisten Kranringe integrieren auch die Verzahnung – außen, innen oder gar nicht –, sodass dieselbe Komponente die Rotation sowohl unterstützt als auch antreibt. Laufbahnen sind durchgehärtet oder induktionsgehärtet, Dichtungen halten Sand und Wasser vom Wälzkontakt fern und Schmiernuten oder -öffnungen entscheiden darüber, wie einfach der Ring im späteren Leben gewartet werden kann. Wenn Sie einen tieferen Einblick in die Funktionsweise des Lastpfads innerhalb dieser Ringe wünschen, lesen Sie unseren Hinweis zu wie Großwälzlager Kranlasten tragen geht näher ins Detail.

Wenn ein Kran eine sehr enge Positionierung oder eine steife Auslegerspitze benötigt – zum Beispiel bei Deckkranen, die Container bedienen – ist eine gekreuzte Rollenanordnung oft die bessere Lösung als Kugeln, da die Rollen dem Moment mit deutlich geringerer Durchbiegung standhalten.

Einreihiges Kreuzrollen-Drehlager Für Krane, die eine enge Positionierung und eine geringe Durchbiegung erfordern, bietet dieses einreihige Kreuzrollenlager eine hohe Tragfähigkeit und eine gleichmäßige Drehung. Produkt anzeigen →

Schwenkantriebe: Drehmoment mit Kontrolle

Nicht jeder Kran benötigt einen separaten Kranz und ein separates Getriebe. Ein Schwenkantrieb fasst das Lager, den Zahnradsatz und das Gehäuse in einer abgedichteten Einheit zusammen, was die Montageschnittstelle enorm vereinfacht und Konstrukteuren eine kompakte Möglichkeit bietet, hohe Untersetzungsverhältnisse zu erreichen. Der Kompromiss besteht darin, dass der Antrieb eher nach Drehmoment- und Halteanforderungen als nach reiner Tragfähigkeit ausgewählt werden muss.

Bei Autokränen, Hubarbeitsbühnen und Versorgungsgeräten ist die Fähigkeit, eine Position ohne Bremse zu halten – beispielsweise das selbsthemmende Verhalten einer Schneckengetriebestufe – oft genauso wertvoll wie das reine Ausgangsdrehmoment. Geschlossene Antriebe vertragen außerdem Staub, Spritzwasser und Lagerung im Freien besser als freiliegende Zahnkränze. Unser Artikel zum Thema Vertikalschwenkantriebe in Kränen und Baggern behandelt, wie Übersetzungsverhältnis, Gehäusesteifigkeit und Dichtungsauswahl in der Praxis zusammenwirken.

Selbsthemmender Schwenkantrieb mit vertikalem Innenzahnrad Für LKW-Kräne und Hubarbeitsbühnen bietet dieser vertikale Innenzahnradantrieb eine selbsthemmende Positionshaltung und stabile Drehmomentübertragung. Produkt anzeigen →

Anpassung des Lagertyps an den Einsatzzweck des Krans

Es gibt keine allgemeingültig beste Schwenklösung. Entscheidend ist, wie die Ladung ankommt, wie oft sie ankommt und wie viel Platz die Struktur um den Ring herum zulässt. Der folgende Vergleich ist der Vergleich, durch den wir unsere Kunden am häufigsten führen.

Bei schweren Portalen, Schiffsbeladern und größeren mobilen Maschinen endet das Gespräch normalerweise mit der dreireihigen Rollenkonstruktion, da durch die Aufteilung der axialen, radialen und Momentenaufgaben auf separate Rollenreihen die Kontaktbelastungen beherrschbar bleiben, wenn die Maschine wächst.

Dreireihiges Rollendrehlager der Serie 13 Bei schweren Portalen und größeren Maschinen trennt dieses dreireihige Rollenlager axiale, radiale und Momentlasten, um Kontaktspannungen zu bewältigen. Produkt anzeigen →

Lastfälle, die über den Entwurf entscheiden

Statische und dynamische Belastungen sind nicht dasselbe

Ein Lager, das einen geparkten Kran mit ausgefahrenem Ausleger hält, weist einen statischen Fall auf und die zulässige Belastung ist großzügig bemessen. Das gleichzeitige Heben und Schwenken des gleichen Krans erzeugt einen dynamischen Koffer mit einem Bruchteil der verfügbaren Kapazität. Die Angabe einer Zahl für beides ist eine der häufigsten Ursachen für vorzeitiges Versagen.

Stoß-, Seitenzug- und Reversierbetrieb

Das Lösen von Greifern, am Haken schwingende Lasten, Windböen an einem langen Ausleger und ungleichmäßige Schwenkstopps fügen Lastpfade hinzu, die bei einer reinen Hubberechnung übersehen werden. Auch der Reversierbetrieb ist wichtig: Ein Ring, der sich immer nur um zehn Grad in jede Richtung dreht, wird ein schmales Laufbahnband tragen, daher sollte die Spezifikation sowohl den Schwenkbereich als auch die Gesamtumdrehungen berücksichtigen.

Zugang zu Umgebung und Wartung

Häfen, Steinbrüche und Offshore-Decks bringen Salz, Sand und Feuchtigkeit mit sich. Abdichtung, Oberflächenschutz und die Position der Schmiernippel sind Konstruktionsentscheidungen und keine nachträglichen Überlegungen, denn ein Lager, das nicht einfach nachgeschmiert werden kann, wird auch nicht nachgeschmiert.

Eine Auswahl-Checkliste, die es wert ist, befolgt zu werden

1. Definieren Sie die maximale Arbeitslast und den maximalen Radius, bei dem sie auftritt.
2. Berechnen Sie das Kippmoment sowie die Axial- und Radiallasten für jede relevante Kombination, nicht nur für den schlechtesten Einzelhub.
3. Schätzen Sie den Arbeitszyklus: Hübe pro Stunde, Schwenkwinkel, Betriebsstunden pro Jahr.
4. Wenden Sie den entsprechenden Betriebsfaktor für die Anwendungsklasse und Stoßstufe an.
5. Überprüfen Sie die Montagestruktur – Ebenheit, Schraubenqualität, Schraubenvorspannung und Steifigkeit des Stützflansches.
6. Vereinbaren Sie vor der Freigabe der Zeichnungen die Schmiermethode, das Nachschmierintervall und den Inspektionszugang.

Es dauert einen Nachmittag, diese sechs Punkte auf Papier durchzugehen. Wenn sie weggelassen werden, kann ein Kran wochenlang außer Betrieb sein.

Installation und Langzeitpflege

Selbst ein Ring mit der richtigen Größe weist eine unzureichende Leistung auf, wenn die Montagefläche nicht eben ist oder die Schrauben nicht in der richtigen Reihenfolge angezogen werden. Bearbeitete Montageflächen, saubere Gewinde und ein kalibriertes Drehmomentverfahren schützen die Laufbahn vor Verformungen durch die Struktur, auf der sie sitzt. Der Zahneingriff sollte mit Markierungsmasse und nicht nach Gehör überprüft werden, und das Spiel sollte an mehreren Stellen rund um den Ring gemessen werden.

• Schmieren Sie in den Intervallen nach, die durch den Arbeitszyklus und nicht nur durch den Kalender vorgegeben sind.
• Überprüfen Sie die Dichtungen bei jeder Wartung und ersetzen Sie sie, bevor sich eindringendes Wasser als Fettverfärbung zeigt.
• Verfolgen Sie das Spiel und den Rotationswiderstand im Laufe der Zeit. Veränderungen sind Frühwarnzeichen.
• Überprüfen Sie die Schraubenspannung nach den ersten Betriebswochen und danach regelmäßig.

Die Rotation gleich beim ersten Mal richtig machen

Wir bauen Drehkränze und Drehantriebe in Jiangyin, Jiangsu, für Kunden aus den Bereichen Hafenmaschinen, Mobilkrane, Baumaschinen und automatisierte Systeme. Unsere Produktion ist auf Präzision, geringes Gewicht und Automatisierung ausgerichtet. Die Produktionsdaten werden überwacht, während sich die Teile durch die Werkstatt bewegen, und wir setzen uns gerne mit einem Lastfall und einer Zeichnung zusammen, anstatt einfach nur eine Teilenummer anzugeben. Wenn Sie die Rotation für einen neuen Kran festlegen oder einen Ring ersetzen möchten, der nicht mehr so ​​lange gehalten hat wie er sollte, ist die Übermittlung der Lastdaten der schnellste Weg.