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.