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Abstimmung von Krankranz und Kranschiene: So verhindern Sie Spurkranzverschleiß und Schräglauf des Krans
Abstimmung von Kranrad und Schiene: So verhindern Sie Spurkranzverschleiß und Kranschräglauf
Einleitung
Kranräder und Kranschienen bilden zusammen ein komplettes Fahrsystem.
Selbst ein hochwertiges geschmiedetes Kranrad kann schnellen Spurkranzverschleiß aufweisen, wenn die Schienenausrichtung, die Radmontage, der Raddurchmesser oder die Antriebssynchronisation nicht korrekt sind.
Wenn ein Kran wiederholt den Radspurkranz gegen die Schienenseite reibt, wird das Problem oft als Krangeradführung, Schienenfressen oder anormaler Spurkranzkontakt beschrieben.
Diese Probleme können zu Folgendem führen:
- schneller Spurkranzverschleiß
- Schienenseitenverschleiß
- erhöhter Fahrwiderstand
- anormale Geräusche und Vibrationen
- Höhere Motorlast
- Lagerschaden und Wellenschaden
- verkürzte Lebensdauer der Räder
- erhöhte Wartungskosten
Dieser Artikel erklärt, wie Kranräder und Schienen zusammenarbeiten sollten, warum Spurkranzverschleiß auftritt, was Kranschräglauf verursacht und was vor dem Austausch verschlissener Kranräder geprüft werden sollte.
Warum die Abstimmung von Kranrad und Schiene wichtig ist
Das Kranrad trägt die vertikale Last über seine Lauffläche, während der Spurkranz die seitliche Führung übernimmt.
Für einen zuverlässigen Betrieb müssen mehrere Elemente korrekt zusammenwirken:
- Lauffläche des Rades
- Spurkranz des Rades
- Kranschiene
- Radwelle
- Lager
- Endwagen
- Verfahrantrieb
- Krankonstruktion
- Schienenmontage
Wenn ein Teil des Systems nicht ausgerichtet ist, kann das Rad nicht natürlich entlang der Schiene laufen.
Stattdessen kann der Spurkranz kontinuierlich die Schienenseite berühren.
Dies erzeugt Reibung und Seitenkräfte, die den Verschleiß erheblich beschleunigen können.
Daher sollten Kranradprobleme immer zusammen mit der Schiene und dem Fahrwerk bewertet werden.
Wie ein Kranrad normalerweise die Schiene kontaktiert
Während des normalen Kranbetriebs sollte die Hauptvertikallast über die Lauffläche des Rades auf die Oberseite der Schiene übertragen werden.
Die Spurkranz dient hauptsächlich dazu, übermäßige seitliche Bewegungen zu begrenzen.
Sie sollte während des normalen Fahrens nicht kontinuierlich die Hauptseitenlast tragen.
Gelegentlicher Spurkranzkontakt kann aufgrund von Kranbewegungen, Spiel oder Schienenzustand auftreten.
Starker oder kontinuierlicher Kontakt zwischen Spurkranz und Schienenseite deutet jedoch in der Regel darauf hin, dass das Kranfahrwerk inspiziert werden sollte.
Laufflächenbreite des Rades und Schienenkopfbreite
Die Beziehung zwischen Radreifenbreite und Schienenkopfbreite ist wichtig.
Die Lauffläche muss eine ausreichende Kontaktfläche für die Schiene bieten und gleichzeitig eine angemessene seitliche Bewegung innerhalb der vorgesehenen Radanordnung ermöglichen.
Wenn die Lauffläche zu schmal ist oder das Radprofil nicht korrekt zur Schiene passt, kann es zu instabilem Kontakt des Rades kommen.
Wenn die Schiene relativ zum Rad falsch positioniert ist, kann der Spurkranz häufiger die Schiene berühren.
Bei der Auswahl eines Ersatzrades sollten folgende Informationen bestätigt werden:
- Schienenmodell
- Schienenkopfbreite
- Radlaufflächenbreite
- Radlaufflächendurchmesser
- Spurkranzdicke
- Spurkranzhöhe
- Abstand zwischen den Spurkränzen bei Doppelspurkranz-Rädern
Das Rad sollte nicht nur nach seinem Außendurchmesser ausgewählt werden.
Warum das Spurkranzspiel wichtig ist
Bei Doppelspurkranz-Laufrädern muss der Abstand zwischen den beiden Spurkränzen einen geeigneten Spielraum um die Schiene bieten.
Wenn das Spiel zu klein ist:
- kann der Spurkranz kontinuierlich an der Schiene reiben
- kann der Fahrwiderstand zunehmen
- kann die Radtemperatur ansteigen
- kann sich der Verschleiß von Spurkranz und Schiene beschleunigen
- kann die Motorlast zunehmen
Wenn das Spiel zu groß ist:
- die seitliche Radbewegung kann zunehmen
- die Führung kann weniger stabil werden
- der Aufprall zwischen Spurkranz und Schiene kann deutlicher werden
Das korrekte Spiel sollte gemäß der Krankonstruktion, den Schienenabmessungen, der Radanordnung und den geltenden technischen Anforderungen bestimmt werden.
Was ist das Schräglaufen eines Krans?
Schräglaufen eines Krans tritt auf, wenn der Kran nicht gerade entlang der Schienen fährt.
Eine Seite des Krans kann sich etwas schneller bewegen oder einer anderen Bahn folgen als die andere Seite.
Wenn der Kran versucht, seine Position zu korrigieren, kann der Spurkranz gegen die Schiene drücken.
Dieser Zustand kann sowohl bei Brückenkranen als auch bei Portalkranen auftreten.
Je länger die Kranspannweite und je anspruchsvoller die Fahrbedingungen sind, desto wichtiger werden korrekte Ausrichtung und Synchronisation.
Häufige Anzeichen für das Schräglaufen von Kränen
Typische Anzeichen sind:
- starker Verschleiß an einem Radspurkranz
- ungleichmäßiger Verschleiß zwischen linkem und rechtem Rad
- polierte oder verschlissene Schienenflanken
- ungewöhnliche Geräusche während der Fahrt
- Vibration
- erhöhter Motorstrom
- instabile Kranbewegung
- häufiger Spurkranzkontakt
- Schäden an der Schienenoberfläche
- wiederholter Radwechsel
Wenn mehrere dieser Symptome gleichzeitig auftreten, sollte das Problem nicht als einfacher Radverschleiß behandelt werden.
Das gesamte Fahrwerkssystem sollte überprüft werden.
1. Schienenfehlausrichtung
Die Schienenmontage ist einer der häufigsten Faktoren, die das Radlaufverhalten beeinflussen.
Mögliche Probleme umfassen:
- Schienen nicht parallel
- falsche Schienenspurweite
- lokale Schienenbiegung
- Fehler in der horizontalen Ausrichtung
- Höhenunterschied zwischen den Schienen
- lockere Schienenbefestigung
- unregelmäßige Schienenstöße
Wenn die Schienenlinie die Richtung ändert, wird das Rad gezwungen, diesem Weg zu folgen.
Dies kann dazu führen, dass der Spurkranz kontinuierlich eine Seite der Schiene berührt.
Ein Austausch des Rades ohne Korrektur der Schienenausrichtung kann dazu führen, dass das neue Rad dasselbe Verschleißmuster entwickelt.
2. Fehlerhafte Radmontage
Selbst wenn die Schienen korrekt montiert sind, können falsch montierte Räder zu Schräglauf führen.
Mögliche Probleme bei der Radmontage sind:
- Radachse nicht senkrecht zur Fahrrichtung
- Radachsen nicht parallel zueinander
- Falsche Lagerinstallation
- Fertigungsfehler am Endwagen
- Wellenpositionsabweichung
- unsachgemäße Montage
Ein kleiner Winkelfehler kann über lange Fahrstrecken erheblich werden.
Deshalb sollte die Radausrichtung überprüft werden, wenn abnormaler Flanschverschleiß auftritt.
3. Unterschied im Raddurchmesser
Mehrere Kranräder sollten kontrollierte Rolldurchmesser aufweisen.
Wenn ein angetriebenes Rad einen größeren wirksamen Durchmesser hat als ein anderes, können die Räder bei gleicher Anzahl von Umdrehungen unterschiedliche Strecken zurücklegen.
Wenn sich beispielsweise zwei Antriebsräder mit gleicher Geschwindigkeit drehen, aber unterschiedliche Laufflächendurchmesser haben, kann eine Seite versuchen, sich weiter zu bewegen als die andere.
Dies kann dazu führen, dass sich die Kranstruktur verwindet.
Mögliche Ursachen für Unterschiede im Raddurchmesser sind:
- Fertigungstoleranz
- Ungleichmäßiger Laufflächenverschleiß
- Austausch nur eines Rades
- Unterschiedliche Wärmebehandlung oder Verschleißhistorie
- Frühere Bearbeitung oder Reparatur
Beim Austausch von Kranrädern sollte auf übereinstimmende Raddimensionen geachtet werden, insbesondere bei Rädern, die im selben Fahrsystem arbeiten.
4. Probleme mit der Antriebssynchronisation
Bei Kranen mit unabhängigen Antrieben auf beiden Seiten muss das Fahrsystem koordiniert arbeiten.
Mögliche Ursachen für Geschwindigkeitsunterschiede sind:
- unterschiedliche Motorleistung
- Getriebeverschleiß
- unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse
- Bremsenschleppen
- Unterschiede in der elektrischen Steuerung
- Raddurchmesserunterschiede
- Unterschiede im mechanischen Widerstand
Wenn eine Seite kontinuierlich schneller läuft als die andere, neigt sich der Kran leicht relativ zu den Schienen.
Die Radspurkränze berühren dann die Schiene, um dieser Bewegung zu widerstehen.
5. Verformung des Krankastens oder Endwagens
Strukturverformungen können ebenfalls die Radausrichtung verändern.
Mögliche Ursachen sind:
- langfristiger Schwerlastbetrieb
- Kollision
- Überlast
- strukturelle Reparatur
- Schweißverformung
- Ermüdungsschaden
Wenn der Endwagen oder der Kranträger nicht mehr rechtwinklig ist, kann die Radausrichtung beeinträchtigt sein, selbst wenn das Rad selbst korrekt hergestellt ist.
Aus diesem Grund sollte bei starkem oder wiederholtem Schräglauf eine strukturelle Inspektion des Krans durchgeführt werden.
6. Lager- und Wellenprobleme
Auch Lager und Radwellen beeinflussen die Laufgenauigkeit.
Mögliche Probleme sind:
- verschlissene Lager
- übermäßiges Lagerspiel
- verbogene Radwelle
- falscher Wellensitz
- schlechte Schmierung
- beschädigtes Lagergehäuse
Diese Bedingungen können dazu führen, dass sich das Rad während des Betriebs bewegt oder neigt.
Dies kann den effektiven Rad-Schiene-Kontakt verändern und den Spurkranzverschleiß erhöhen.
7. Ungleichmäßige Radlast
Wenn die Kranlast nicht korrekt auf die Räder verteilt ist, können einige Räder mehr Last tragen als erwartet.
Eine ungleichmäßige Radlast kann folgende Ursachen haben:
- strukturelle Verformung
- falsche Radmontage
- ungleiche Schienenhöhe
- Verformung des Krantragwerks
- Probleme bei der Lastverteilung
Eine höhere Radlast kann die Spannungen in der Lauffläche erhöhen und kann bei Schräglauf auch den Spurkranzkontakt verstärken.
Kann ein härteres Kranlaufrad Spurkranzverschleiß lösen?
Nicht unbedingt.
Eine häufige Reaktion auf schnellen Verschleiß von Kranlaufrädern ist die Wahl eines härteren Radmaterials oder eine Erhöhung der Laufflächenhärte.
Dies kann die Verschleißfestigkeit verbessern, wenn die Materialhärte tatsächlich das Hauptproblem ist.
Wenn die eigentliche Ursache jedoch eine Schienenfehlausrichtung oder das Schräglaufen des Krans ist, korrigiert eine erhöhte Radhärte nicht die Geometrie des Fahrsystems.
In some situations, the wear may simply be transferred from the wheel flange to the rail.
Das Ergebnis kann sein:
- reduzierter Radverschleiß
- erhöhter Schienenverschleiß
- höhere Kontaktspannung
- höhere Wartungskosten an anderer Stelle im System
Aus diesem Grund sollte die Ursache des abnormalen Verschleißes ermittelt werden, bevor das Radmaterial oder die Härte geändert wird.
Auswahl des Kranradmaterials
Das Material ist weiterhin ein wichtiger Faktor für die Leistung von Kranrädern.
Für Schwerlastanwendungen werden häufig geschmiedete Stahlräder verwendet, da sie eine gute Festigkeit, Zähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit bieten.
Materials such as 42CrMo may be selected for demanding crane wheel applications where suitable strength and heat treatment performance are required.
65Mn kann je nach Last, Radkonstruktion und Arbeitsbedingungen auch für bestimmte Radanwendungen verwendet werden.
Die Materialauswahl sollte Folgendes berücksichtigen:
- Radlast
- Raddurchmesser
- Arbeitszyklus
- Betriebshäufigkeit
- Schlagbelastung
- Schienenzustand
- erforderliche Härte
- erforderliche Zähigkeit
- Wärmebehandlungsverfahren
Das Ziel ist nicht einfach maximale Härte, sondern eine geeignete Balance zwischen Verschleißfestigkeit und Zähigkeit.
Wärmebehandlung und Laufflächenleistung
Wärmebehandlung kann die Leistung von Krankränen verbessern.
Je nach Material und technischen Anforderungen kann die Behandlung Folgendes umfassen:
- Vergüten (Härten und Anlassen)
- Laufflächenhärtung
- Oberflächenhärtung
- andere spezifizierte Wärmebehandlungen
Die Lauffläche und der Spurkranz sollten geeignete mechanische Eigenschaften für die tatsächlichen Betriebsbedingungen aufweisen.
Eine unsachgemäße Wärmebehandlung kann zu Folgendem führen:
- unzureichende Verschleißfestigkeit
- übermäßige Sprödigkeit
- Rissbildung
- ungleichmäßige Härte
- verkürzte Lebensdauer
Die Wärmebehandlung sollte daher zusammen mit dem Material und den Arbeitsbedingungen ausgewählt werden.
Härteverhältnis von Rad und Schiene
Das Rad und die Schiene bilden ein Kontaktpaar.
Wenn eine Komponente deutlich härter gemacht wird, ohne die andere zu berücksichtigen, kann sich das Verschleißverhalten des Systems ändern.
Der richtige Ansatz sollte Folgendes berücksichtigen:
- Radwerkstoff
- Schienenwerkstoff
- Radhärte
- Schienenzustand
- Arbeitslast
- Kontaktmuster
- Betriebshäufigkeit
Das Ziel ist es, einen stabilen Betrieb und einen akzeptablen Verschleiß im gesamten System zu erreichen, anstatt eine Komponente auf Kosten einer anderen zu schützen.
Was sollte vor dem Austausch von Krankränen überprüft werden?
Vor der Bestellung von Ersatzrädern, insbesondere bei abnormalem Spurkranzverschleiß, sollte Folgendes überprüft werden.
Krankran
Prüfen:
- Laufflächenverschleiß
- Spurkranzverschleiß
- Raddurchmesser
- Flanschdicke
- Bohrung
- Passfeder oder Keilwelle
- Risse
- Oberflächenschaden
Schiene
Prüfen:
- Spurweite
- Geradheit der Schiene
- Verschleiß der Schienenkopfoberfläche
- Seitenverschleiß der Schiene
- Schienenhöhe
- Schienenstöße
- Befestigungszustand
Radmontage
Prüfen:
- Radausrichtung
- Wellenposition
- Lagerzustand
- Endwagen-Geometrie
Fahrantrieb
Prüfen:
- Motorzustand
- Getriebezustand
- Bremsenlüftung
- Antriebssynchronisation
- Kupplungszustand
Kranstruktur
Prüfen:
- Endwagenverformung
- Brückenausrichtung
- Strukturschaden
- frühere Reparaturen
Der Austausch von Rädern, bevor diese Probleme verstanden werden, kann nur eine vorübergehende Lösung darstellen.
Sollten alle Kranräder gleichzeitig ausgetauscht werden?
Nicht jedes Projekt erfordert, dass alle Räder auf einmal ausgetauscht werden.
Wenn jedoch mehrere Räder als abgestimmtes System arbeiten, sollten ihr Durchmesser und ihr Zustand gemeinsam bewertet werden.
Wenn ein stark abgenutztes Rad durch ein neues Rad ersetzt wird, während andere Räder deutlich reduzierte Laufflächendurchmesser aufweisen, kann der Unterschied im effektiven Rolldurchmesser das Kranfahren beeinflussen.
Der Austauschplan sollte daher Folgendes berücksichtigen:
- Raddurchmesserdifferenzen
- wear condition
- drive arrangement
- axle grouping
- crane design
For heavily worn systems, replacing wheels in matched groups may provide better running consistency.
So messen Sie ein Ersatz-Kranrad
Für die kundenspezifische Radherstellung sind folgende Maße hilfreich:
- Radaußendurchmesser
- Laufflächendurchmesser
- Laufflächenbreite
- Spurkranzdurchmesser
- Spurkranzdicke
- Spurkranzhöhe
- Abstand zwischen den Spurkränzen
- Nabenbreite
- Bohrungsdurchmesser
- Passfedernutmaße
- Wellenpassung
- Lagermaße
- Schienenkopfbreite
Für angetriebene Räder können zusätzliche Informationen enthalten sein:
- Spline-Spezifikation
- Zahnradverbindung
- Wellenverbindung
- coupling arrangement
Fotos des alten Rades, der Welle, der Schiene und des gesamten Endwagens können ebenfalls zur technischen Bewertung beitragen.
Austausch alter Räder ohne Originalzeichnungen
Viele ältere Krane verfügen nicht mehr über vollständige Radzeichnungen.
In diesen Fällen können Ersatzräder dennoch auf der Grundlage sorgfältiger Messung und technischer Rekonstruktion hergestellt werden.
Verschlissene Maße sollten jedoch nicht direkt kopiert werden.
Zum Beispiel:
- die Spurkranzdicke kann bereits reduziert sein
- der Laufflächendurchmesser kann kleiner als das Original sein
- die Bohrung kann vergrößert worden sein
- keyway may be damaged
- Das Laufprofil kann sich verändert haben.
Die Ersatzzeichnung sollte anhand verfügbarer Messungen, Schienendaten, Wellenabmessungen, Kranlastinformationen und technischer Überprüfung erstellt werden.
Die endgültige Zeichnung sollte vor der Produktion bestätigt werden.
So reduzieren Sie den Verschleiß der Kranradspurkränze
Mehrere Maßnahmen können helfen, den Spurkranzverschleiß zu reduzieren:
- korrekte Schienenausrichtung beibehalten
- korrekte Schienenspurweite beibehalten
- Raddurchmesser konsistent halten
- Radwellen korrekt ausrichten
- Lager warten
- Fahrantriebe synchron halten
- Bremsen auf Schleifen prüfen
- starken Schräglauf des Krans vermeiden
- geeignetes Radmaterial auswählen
- geeignete Wärmebehandlung anwenden
- Rad- und Schienenverschleiß regelmäßig prüfen
Eine gute Lebensdauer des Laufrads hängt vom gesamten Fahrsystem ab, nicht nur von einer einzelnen Komponente.
Vorbeugende Inspektion
Regelmäßige Inspektionen können kleine Probleme erkennen, bevor sie ernst werden.
Ein Programm zur vorbeugenden Inspektion kann Folgendes umfassen:
- Inspektion der Lauffläche des Rades
- Messung der Spurkranzdicke
- Inspektion der Schienenseite
- Messung der Spurweite
- Vergleich der Raddurchmesser
- Inspektion der Lager
- Inspektion des Antriebssystems
- Überwachung auf ungewöhnliche Geräusche
- Vergleich der Motorlast
- Beobachtung des Krankrans
Inspektionsaufzeichnungen können auch dabei helfen, festzustellen, ob der Verschleiß im Laufe der Zeit allmählich zunimmt.
Häufige Fehler
Häufige Fehler sind:
- Annahme, dass aller Spurkranzverschleiß durch schlechten Radwerkstoff verursacht wird
- Austausch von Rädern ohne Prüfung der Schienen
- Verwendung von härterem Material ohne Untersuchung des Schräglaufs
- Ignorieren von Raddurchmesserdifferenzen
- Austausch nur eines Rades in einem stark verschlissenen, aufeinander abgestimmten System
- Ignorieren des Lagerzustands
- Ignorieren der Synchronisation von Motor und Getriebe
- Kopieren der verschlissenen Radmaße
- Änderung des Spurkranzdesigns ohne technische Prüfung
Eine systematische Inspektion führt in der Regel zu einer besseren Lösung als der wiederholte Austausch verschlissener Räder.
Fazit
Verschleiß der Krankranspurkränze und Schiefstellung des Krans sind in der Regel systemische Probleme.
Rad, Schiene, Lager, Wellen, Antriebssystem, Endwagen und Kranstruktur beeinflussen alle das Fahrverhalten.
Ein hochwertiges geschmiedetes Kranrad kann trotzdem schnell verschleißen, wenn die Schienen falsch ausgerichtet sind, die Raddurchmesser uneinheitlich sind oder die Kranantriebe nicht synchronisiert sind.
Aus diesem Grund sollte abnormaler Flanschverschleiß untersucht werden, bevor man einfach das Radmaterial wechselt oder die Härte erhöht.
Die richtige Abstimmung von Rad und Schiene, kontrollierte Raddimensionen, fachgerechte Montage, synchronisierte Antriebe, geeignete Materialauswahl und regelmäßige Inspektionen können die Lebensdauer von Kranrädern und Schienen erheblich verbessern.
Bei Ersatzprojekten werden die besten Ergebnisse erzielt, wenn das Rad gemäß dem gesamten Kransystem konstruiert und hergestellt wird, anstatt es als isoliertes Ersatzteil zu behandeln.
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WEILINK CRANE ist ein professioneller Hersteller von Kranbauteilen und Hebezeugen mit Sitz in Changyuan City, Provinz Henan, China – dem bekannten Fertigungsstandort für Hebezeuge.
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