Wie man ein großes Drehlager für kombinierte Lasten dimensioniert

Ein Drehkranzlager ist nie nur einer Last gleichzeitig ausgesetzt. Axialkraft, Radialkraft und Kippmoment wirken gleichzeitig, wobei das Moment in der Regel die Dimensionierung bestimmt. Wie lassen sich also aus drei Lastwerten und einem Betriebszyklus Lagerdurchmesser und Laufbahntyp ableiten? Dieser Leitfaden bietet Ingenieuren eine praktische Vorgehensweise zur Dimensionierung eines großen Drehkranzlagers für einen Kran, Bagger oder eine andere schwere Maschine, bevor sie Angebote einholen. Befindet sich Ihre Maschine noch in der Konzeptphase?Leitfaden zur Lagerauswahlumfasst die breitere Produktauswahl und diePräzisionsdrehlagerDer Bereich zeigt die unten beschriebenen Strukturen.

Was bedeutet „Kombinationslast“ für die Dimensionierungsentscheidung?

Die kurze Antwort: Dimensionierung zuerst nach dem Biegemoment, dann nach der Axiallast, Radiallast als Kontrollfaktor. Das Biegemoment wirkt über den gesamten Laufbahndurchmesser und konzentriert die Kontaktspannung auf eine Seite des Lagers. Die Axiallast verteilt sich gleichmäßiger. Die Radiallast ist typischerweise der kleinste Faktor bei Kränen und Baggern, kann aber Kugellager und Schraubverbindungen begrenzen.

• Axiallast (Fa):Vertikale Last einschließlich Nutzlast, Ausleger- und Struktur-Eigengewicht sowie dynamische Faktoren.
• Radiallast (Fr):Horizontale Kräfte durch Wind, Seitenzug, Drehträgheit oder Grabreaktion.
• Moment (M):Last multipliziert mit ihrem Abstand von der Lagerachse, zuzüglich jeder horizontalen Kraft multipliziert mit ihrer Höhe über der Laufbahn.

Dies gilt, wenn das Lager eine Konstruktion auf einer festen oder drehbaren Plattform trägt. Es gilt nicht für Lager, die sich kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit drehen; hierfür ist eine andere Bemessungsmethode erforderlich.

Umwandlung eines axial-radialen Momentenlastspektrums in eine Dimensionierungssequenz

Die Bewertungskataloge zeigen eine statische Grenzlastkurve und, für einige Konstruktionen, eine Referenzlebensdauer. Ihre Aufgabe ist es, einen korrekt konstruierten Lastpunkt unterhalb dieser Kurve zu platzieren. Die folgende Reihenfolge zeigt, wie wir die Eingaben vor einer Angebotsanfrage organisieren.

Wie die wichtigsten Parameter interagieren

Beispielrechnung: Warum das Drehmoment den Durchmesser bestimmt

Die folgenden Zahlen dienen lediglich der Veranschaulichung und stellen keine Nennwerte dar. Betrachten wir einen Sockelkran mit einem Lagerlaufbahndurchmesser von ca. 2,0 m, der im maßgebenden Lastfall Fa = 500 kN, Fr = 50 kN und M = 1.500 kN·m trägt.

1. Schätzen Sie den Beitrag des Moments zur maximalen axialen Randlast mit einer einfachen Kraft-Moment-Näherung ab: 2M / D = 2 × 1.500 / 2,0 = 1.500 kN.
2. Das entspricht dem Dreifachen der axialen Last von 500 kN. Das Lager ist momentendominiert, daher würde eine Dimensionierung allein anhand von Fa zu einer Unterdimensionierung führen.
3. Das Radialverhältnis Fr/Fa beträgt 0,1. Das ist niedrig, aber vergleichen Sie es dennoch mit dem zulässigen Verhältnis für den gewählten Typ.
4. Wenden Sie den normgerechten Sicherheitsfaktor und den dynamischen Faktor an und tragen Sie dann den Punkt auf der statischen Grenzlastkurve eines Kandidaten ein.
5. Befindet sich der Punkt in der Nähe der Kurvenkante, vergrößern Sie den Durchmesser der Kabelrinne oder ändern Sie die Konstruktionsart. Fügen Sie nicht nur zusätzliche Bolzen hinzu.

Die Annäherung ist grob; für die endgültige Auswahl wird die Bewertungsmethode des Herstellers herangezogen. Ihr Nutzen liegt in der ersten Vorauswahl, sodass Sie erkennen können, welche Lastkomponente dominiert, bevor Sie Angebote einholen.

Auswahl des Lagertyps nach Kenntnis des Lastverhältnisses

Die Typenwahl richtet sich nach Lastverhältnis, Steifigkeitsbedarf und verfügbarem Platz. Der nachfolgende Vergleich ist qualitativ; die endgültige Tragfähigkeit ergibt sich aus den Bemessungskurven für die jeweilige Größe.

AKrandrehlagerDie schwereren Reihen werden in der Regel bevorzugt, da das Biegemoment der angehobenen Last überwiegt. Ein Bagger ist Stoß- und Seitenlasten ausgesetzt, daher verdienen Radialverriegelungen und Bolzenverbindungen dort besondere Beachtung. Wenn eine Standardkataloggröße nicht zu Ihren Anforderungen oder Ihrem Lastspektrum passt,Kundenspezifische LagerDie Fertigung nach Ihren Zeichnungen ist eine Option.

Häufige Fehler bei der Dimensionierung von kombinierten Lasten

• Nur unter Berücksichtigung der Arbeitslast.Die statische Prüfung wird häufig durch die Windlast im außer Betrieb befindlichen Zustand oder durch die Prüflast bestimmt.
• Die Lasten werden auf der falschen Ebene abgelesen.Das am Auslegerfuß gemessene Moment entspricht nicht dem Moment an der Lagerebene.
• Dynamische Faktoren werden außer Acht gelassen.Bremsen und Beschleunigen beim Schwenken erhöhen die tatsächliche Belastung; sie außer Acht zu lassen, unterschätzt jeden einzelnen Punkt.
• Den Durchmesser aus der kleinsten im Katalog angegebenen Größe auswählen.Ein Punkt knapp unterhalb der Kurve lässt keinen Spielraum für Toleranzen, Verschleiß oder Strukturverformungen.
• Die Ausrüstung wird als Nebensache behandelt.Die tangentiale Zahnkraft stellt einen weiteren Lastpfad dar; diskutieren Sie dieDrehkranzSpezifikation zusammen mit dem Lager.
• Bewertungen, die mit unterschiedlichen Methoden erzielt wurden, werden als gleichwertig betrachtet.Statische Grenzkurven und Angaben zur Ermüdungslebensdauer sind nicht austauschbar.

Was jenseits der Ratingkurve zu überprüfen ist

Ein bestandener Lastpunkt beweist nicht, dass die Anlage funktionieren wird. Verlangen Sie Nachweise für folgende Punkte:

• Steifigkeit der Montagekonstruktion:Ein flexibler Sitz verformt die Kabelkanäle und verkürzt deren Lebensdauer. Die Anforderungen an die Ebenheit sollten vor der endgültigen Festlegung der Zeichnungen vereinbart werden.
• Schraubverbindung:Bolzenanzahl, Güteklasse und Vorspannung müssen ihrerseits anhand der gleichen Lastfaktoren überprüft werden.
• Zahnradgeometrie und Belastung:Modul, Stirnbreite und Wärmebehandlung müssen auf das Antriebsdrehmoment und die Stoßbelastung abgestimmt sein.
• Material- und Wärmebehandlungsaufzeichnungen:LTZC verwendet Werkstoffe wie 42CrMo und 20CrMo für hohe Belastungen sowie GCr15 oder SUJ2 für hochharte Laufbahnen. Fragen Sie nach, welcher Werkstoff für Ihre Größe geeignet ist und warum.
• Installationsmethode:folgen Sie dem geschriebenenLagereinbauAnleitung, einschließlich der Reihenfolge des Anziehens der Schrauben und der Überprüfung des Spielraums.

Reale Bezugspunkte für sehr große Größen

Die Größe beeinflusst die Fertigung und den Transport eines Lagers, nicht nur seine Tragfähigkeit. 2024 lieferte LTZC einen Drehkranz mit 10,87 Metern Außendurchmesser – eine integrierte dreireihige Rollenkonstruktion für stationäre Hebezeuge mit 2.000 Tonnen Tragfähigkeit. Dies ist der größte Drehkranz, den wir je gefertigt haben. Im selben Jahr stellten wir ein integriertes Lager mit 8,445 Metern Außendurchmesser für einen Kunden aus der Kranindustrie in Südkorea fertig. Wir entwickelten außerdem segmentierte Lager mit 24 Metern Durchmesser, die an Jiangsu Nantong Rainbow Heavy Machinery geliefert wurden. Hierbei war die Teilung des Drehkranzes Teil der technischen Lösung. Es handelt sich hierbei um Einzelprojekte; Lieferzeiten und Kapazitätszusagen können nicht für jeden Auftrag übernommen werden.

Unser Werk ist nach ISO 9001:2015, ISO 14001:2015 und ISO 45001:2018 zertifiziert und verfügt über Zertifizierungen von ISO, CCS und ABS. Wir sind seit 1992 tätig und arbeiten auf einem 20.000 m² großen Gelände. Es gibt keine Mindestbestellmenge, und die Lieferzeit beträgt je nach Größe und Spezifikation 30 bis 90 Tage. Nach der Lieferung werden Kundenreklamationen innerhalb von 24 Stunden beantwortet, und der Vor-Ort-Service in China beginnt innerhalb von 48 Stunden. Jessica Chai, eine erfahrene Ingenieurin für Drehlager mit 10 Jahren Erfahrung im Vertrieb und Service von Drehlagern, Drehantrieben und Dünnringlagern, bespricht diese Informationen häufig in dieser Phase mit den Kunden.

Checkliste, die Sie vor der Angebotsanfrage senden sollten

• Lastfälle mit Fa, Fr und M sowie die Ebene, in der jeder Lastfall berechnet wurde
• verwendete dynamische Faktoren und die Norm oder Anwendungsklasse, die den Sicherheitsfaktor regelt
• Betriebsdauer: Lastverteilung, Schwenkwinkel bzw. Umdrehungen, Betriebstemperatur und Umgebungsbedingungen
• Gehäuse: maximaler Außendurchmesser, Innendurchmesser, Höhe und Lochkreis
• Anforderungen an die Verzahnung: Innen- oder Außenverzahnung, Modul, Zahnhärtung, Antriebsdrehmoment
• Zeichnungen der Montagekonstruktion oder Ebenheitsfähigkeit
• Bevorzugter Typ (falls vorhanden) und ob eine geteilte oder segmentierte Bauweise für den Transport akzeptabel ist.

Senden Sie Ihre Lasttabelle und die Zeichnungen der Gebäudehülle an die LTZC-Ingenieure, um eine Beratung zur Auswahl der passenden Bauteile zu erhalten, oder fordern Sie eine technische Überprüfung eines bestehenden Entwurfs an. Wir weisen Sie vor der Angebotserstellung auf fehlende Angaben hin, anstatt die endgültige Größe zu schätzen.