Turmdrehkrane (2) 21.10.2009, 10:07

Themen der Fortsetzung von Turmdrehkrane (1): Drahtseile, Kranantriebe, Hubwerke, Kippgefahr.

Technik vor der Haustür 

Turmdrehkrane (2)

Drahtseile 

Entsprechend ihren Aufgaben in der Krantechnik unterscheidet man Hubseile, Halteseile, Verstellseile und Abspannseile. Seile bezeichnet man als
- laufende Seile, wenn sie über Rollen, Trommeln und Seilscheiben laufen,
- stehende Seile, wenn sie an ihren Enden verankert sind (zum Beispiel Abspannseile). 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Seilaufbau: Seile bestehen aus Litzen, diese selbst wieder aus einzelnen Drähten. In einer Litze sind die Drähte schraubenförmig um einen Kerndraht geschlagen. Die Endverbindungen können verpresst, vergossen oder verspleißt sein.

Kranantriebe

Die zahlreichen Turmdrehkran-Konstruktionen unterteilt man in sechs Baureihen, wobei die Krane der Baureihe 1 die leichtesten sind. Diese - auch als Schnelleinsatzkrane bezeichnet - können in zusammengeklapptem Zustand auf eigenen Rädern transportiert werden.
Hier beziehen wir uns auf das Antriebssystem eines größeren Krans mit einer Ausladungen bis 50 m, einer Hubhöhe bis 60 m und einer maximalen Hublast bis 6 Tonnen. Er ist natürlich ein Obendreher, der auf der Baustelle zumeist mit einem Autokran montiert wird.

Hubwerke

Das Hubwerk ist die am meisten benutzte Einrichtung eines Krans. Es muss ein feinfühliges Arbeiten ermöglichen, um beim Heben und Senken unterschiedlichen Lasten und Hubgeschwindigkeiten gerecht zu werden.
Zwei Systeme sind gebräuchlich:
- Die Seiltrommel wird von einem polumschaltbaren Elektromotor angetrieben, wobei ein zwischengeschaltetes Getriebe die Motordrehzahl herabsetzt
- Eine bessere und für das Arbeiten mit dem Kran flexiblere Lösung ist der frequenzgeregelte Antrieb. 

Skizze: Aus dem normalen Drehstromnetz beziehen Verbraucher 380 Volt Spannung bei 50 Hz Frequenz. Diese Werte geben E-Motoren mit fester Polzahl eine bestimmte, nicht veränderbare Drehzahl vor. Baut man vor dem E-Motor jedoch einen Frequenzumrichter mit Steuerelement ein, dann lässt sich die Frequenz im Bereich von 0 bis 200 Hz verändern.  Durch die Frequenzänderung lassen sich Motorleistung und Motordrehzahl (= Hubgeschwindigkeit) auf relativ einfache Weise feinfühlig und weich steuern. Dies wäre sonst nur mit einem stufenlosen mechanischen Getriebe möglich.

Kippgefahr bei Turmdrehkranen

Bei Tragfähigkeits- und Standfestigkeitsberechnungen an Turmkranen bezieht man sich auf das Hebelgesetz.
Ein Hebel - als solchen kann man den Kran vereinfachend betrachten - ist im Gleichgewicht, wenn die auf ihn einwirkenden Drehmomente aus Ballast- und Lastgewicht im Gleichgewicht sind:
Ballastmoment = Lastmoment
Ballastgewicht x Ballastausladung = Hakenlast x Hakenausladung
Bei Turmkranen ist es üblich, das zulässige Lastmoment in Metertonnen (= mt) anzugeben. Das Lastmoment findet man oft auch in der Typenbezeichnung von Kranen.
T 40 bedeutet: Turmkran mit einem zulässigen Lastmoment von 40 mt. Das heißt, bei einer Ausladung von 40 Metern darf höchstens eine Tonne Last angehängt werden. Die Lastkurve findet man folgendermaßen: Man berechnet aus M_L = F_L x l die Größe F an verschiedenen Ausladungen l. M_B ist dabei das festliegende Ballastmoment, also: F_B = M_B : l. Die gefundenen Werte trägt man als Punkte im Diagramm unter dem Ausleger ein und verbindet sie. Die sich daraus ergebende Kurve ist eine Hyperbel, wie sie im Bild unter »Lösung« dargestellt ist.
Diese vereinfachte Überlegung berücksichtigt allerdings die (begrenzte) Eigentragkraft des Turmes ebenso wenig wie das Konstruktionsgewicht. Damit das zulässige Lastmoment nicht überschritten wird, ist der Kran mit einer Überlastsicherung ausgestattet. Sie schaltet bei zu hoher Last die Hub- und Auslegerverstellwinde in Richtung »Heben« ab.

Aufgabe:

Zeichnen Sie in das folgende Bild die Lastkurve des Krans nach folgende Angaben ein: Das Ballastgewicht soll 2 t betragen und in einem Abstand von 12 m von der Mastmitte angreifen. Berechnen Sie zuvor die zulässigen Lasten bei den Hakenausladungen 5 m, 10 m, 20 m und 30 m. Die Höchstlast soll 5 t nicht überschreiten.
 

Beispiel: Berechnung der Last bei 5 m Ausladung.

Das linksdrehende Ballastmoment
M_B = 2t x 12m = 24 tm = 24 000 kgm. Ihm entspricht das rechts drehende Lastmoment
M_L = F_L x l. Dann ist
F_L = M_L : l = 24 000 kgm : 5 m = 4 800 kg.

(Anmerkung: Eine Kippsicherheit ist in dieser Rechnung ist nicht berücksichtigt).

Lösung

Sicherheitsvorrichtungen bei Turmdrehkranen

Sicherheitsvorrichtungen haben die Aufgabe, Bedienungsfehler zu vermeiden und damit schwer wiegenden Unfallgefahren vorzubeugen. Endschalter und Kraftbegrenzer sind solche Sicherheitsvorrichtungen.
Endschalter bewirken das Abbremsen einer Bewegung vor den mechanischen Endanschlägen.
Kraftbegrenzer (Lastbegrenzer, Momentbegrenzer) verhindern Bewegungen, wenn die zu hebende Last den Kran an die Grenzen seiner Belastbarkeit bringt. Für Momentbegrenzer dient die Lastkurve als Basis.
 

Siehe auch Turmdrehkrane (1) 
Siehe auch »Formeln umstellen«