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Die nächste Bremsung kommt bestimmt...

Das kontrollierte Bremsen von Lasten im Schwermaschinenbau kann Bremsen erfordern, die Bremsmomente im Größenbereich von Millionen Newtonmeter erzeugen. Tony George, ProduktManager bei Twiflex, erläutert, wie diese riesigen Bremsanlagen 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 die 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 haben Bremsscheiben, die einen Durchmesser von mehr als 12 m haben. In derartigen Anwendungen kann der typische Lieferumfang sechs oder acht der größten VMS-DP-Bremszangen enthalten, die Bremsmomente von über 50 MNm erzeugen.

Zu berücksichtigende Konstruktionsfaktoren

Anwendungen im Schwermaschinenbau können Bremsen erfordern, die Bremsmomente im Größenbereich von Millionen Newtonmeter erzeugen müssen.

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, das 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 kommerzielle Lösung anzubieten. Gemeint ist eine Lösung, die den technischen Anforderungen der Anwendung gerecht wird und dabei die Umgebung am Einsatzort (einschließlich räumlichen Beschränkungen und Arbeitsbedingungen) berücksichtigt und in die der gesamte 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.

Desgleichen beeinflussen extreme Betriebstemperaturen die Wahl der in der Bremse verwendeten Werkstoffe. Twiflex-Bremsen werden gewöhnlich aus einem duktilen Gusseisen hergestellt, das sich für dynamisches Bremsen bei Temperaturen bis -20 Grad Celsius eignet. Niedertemperatur-Materialgüten ermöglichen die Herstellung und Auslegung von Bremsen für den Einsatz in Betriebstemperaturen bis -40 Grad Celsius, falls die Anwendung dies erfordert.

Die Vorteile eines modularen Systems

Twiflex verfügt über das Fachwissen und die Kapazitäten zur Unterstützung von Kunden bei den größten und höchst komplexen Projekten.

Einige spezifische Anwendungen können zwar die Entwicklung einer neuen Bremszangenkonstruktion verlangen, die meisten Bremsanlagen stützen sich aber auf Kombinationen serienmäßiger modularer Komponenten. Für den Endnutzer bietet dieses modulare System zahlreiche Vorteile: Vereinfachung 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 Bremszange ihren Ausbau schon von vornherein aus. Zum Beispiel wiegt die VMS-DP fast 1900 kg pro Bremse. Die Modularität bedeutet, dass eine Demontage der gesamten Konstruktion selten erforderlich ist, da Teile oder Baugruppen leicht gehandhabt werden.

Das neueste Modell in der Baureihe 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. Sie 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 auch 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 ganz zurückgezogen und der Hydraulikdruck kann auf null abgesenkt werden. Gleichzeitig befinden sich die Federn auf ihrer freien Länge. In diesem Zustand ist das Einstellen, Justieren und Instandhalten der Bremse völlig gefahrlos, da in der Bremszange keine potentielle 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 den größten und höchst komplexen Projekten. Die Anwendungstechniker von Twiflex entwickeln Bremslösungen vom Konzept bis hin zu detaillierten Konstruktions- und Leistungsberechnungen. Dank eines unübertroffenen Produktangebots und Fertigungskapazitäten von Weltklasse können diese Lösungen nach höchsten Qualitätsmaßstäben realisiert werden. Als Teil der Altra Industrial Motion Corporation hat Twiflex darüber hinaus die globale Präsenz, um Installation, Inbetriebnahme und Instandhaltung überall auf der Welt zu bewältigen.

Die an große industrielle Wirtschaftsgüter gestellten Forderungen nehmen ständig weiter zu. Bergwerke, zum Beispiel, werden tiefer und Verarbeitungsanlagen müssen so gebaut werden, dass sie den zunehmend größeren Mengen und schnelleren Produktionsgeschwindigkeiten gerecht werden. Die Erbringung der von diesen Anwendungen benötigten höheren Bremskräfte wird bedeutende technische Herausforderungen mit sich bringen. Durch die Zusammenarbeit mit einem Hersteller, der über umfassendes Fachwissen und langjährige Erfahrung bezüglich der schwierigsten Bremsanwendungen verfügt, können Anlagenplaner sich Lösungen sicher sein, die diese Kräfte stets einheitlich, zuverlässig und kostengünstig liefern.