Drehverbindungen für Mobilkrane: Autokrane, All-Terrain- und Raupenkrane

Warum der Kraneinsatz anders ist: Das Kippmoment bestimmt die Auslegung

Bei den meisten rotierenden Maschinen wird eine Drehverbindung überwiegend axial belastet. Beim Kran ist es umgekehrt. Wenn der Ausleger ausgefahren wird und eine Last mit Abstand zur Drehachse hebt, kann das Kippmoment M_k deutlich schneller steigen als die Axiallast F_a. Ein kritischer Betriebszustand kann daher eine vergleichsweise leichte Last bei maximaler Ausladung sein und nicht die höchste Nennlast.

Bei hohem M_k und comparatively low F_awird eine Lagerseite nach unten gedrückt, während die gegenüberliegende Seite zum Abheben neigt. Dadurch werden die Befestigungsschrauben auf Zug beansprucht und die Laufbahnkontakte zyklisch bis in ihre Grenzbereiche belastet. Die Kranauslegung darf deshalb nicht allein auf der statischen Tragfähigkeit beruhen.

Eine Drehverbindung kann eine Kurve erfüllen und an der anderen scheitern. Bei Maschinen mit langem Ausleger wird häufig die Schraubenkurve maßgebend. Vorläufige Katalogverfahren können Betriebsfaktoren von etwa f_L = 1.5 für Mobilkrane und etwa 1.33 für Servicekrane verwenden; der endgültige Faktor muss jedoch dem Berechnungsverfahren des Kranherstellers, der geltenden Norm und den Einsatzbedingungen entsprechen.

All-Terrain-, Rough-Terrain- und Autokrane: steigende Tragfähigkeitsklassen

Autokrane, All-Terrain- und Rough-Terrain-Krane verbinden hohe Kippmomente mit engem Bauraum an Fahrgestell und Drehbühne. Bei kleineren und mittleren Maschinen beginnt die Auslegung häufig mit einreihigen Vierpunkt-Kugeldrehverbindungen: außenverzahnten Baureihen 011/012 oder innenverzahnten Baureihen 013/014.

Steigt die Tragfähigkeit von etwa 25–60 t in Richtung 100 t und darüber, kann eine einreihige Kugelbauform bei der kombinierten Belastung aus M_k + F_a. Maschinen der mittleren Klasse können auf außenverzahnte zweireihige Kugeldrehverbindungen 021/022 oder innenverzahnte zweireihige Kugeldrehverbindungen 023/024wechseln und so Axial- und Momententragfähigkeit bei kontrolliertem Durchmesser erhöhen.

Zwei Punkte auf Systemebene entscheiden, ob die berechnete Tragfähigkeit in der Maschine erreicht wird. Der erste ist die Steifigkeit der Anschlusskonstruktion: Verformt sich Drehbühne oder Trägerrahmen unter Moment, konzentriert sich die Last auf einen kurzen Laufbahnbogen. Der zweite Punkt ist die kontrollierte Schraubenvorspannung: Die Schrauben-Tragfähigkeitskurve gilt nur bei vorgegebener Schraubenklasse, definiertem Reibzustand, festgelegtem Anziehverfahren und tatsächlich erreichter Vorspannung.

Raupenkrane: Einsatzgebiet dreireihiger Rollendrehverbindungen

Raupenkrane verbinden einige der höchsten Momente innerhalb der Mobilkranfamilie mit niedrigen Drehgeschwindigkeiten, schweren Konstruktionen und langer Lebensdauer. Die typische Hochleistungslösung ist die dreireihige Rollendrehverbindung: außenverzahnte Baureihe 131/132, innenverzahnte Baureihe 133/134, oder unverzahnte Baureihe 130.

Getrennte Rollenreihen tragen Axiallast, Radiallast und Kippmoment und ermöglichen dadurch eine sehr hohe statische Tragfähigkeit je Durchmessereinheit. Drehverbindungen dieser Klasse können etwa Ø4.000 mm und mehr erreichen. Für schweren Kraneinsatz wird häufig vergüteter Stahl 42CrMo mit induktiv gehärteten Laufbahnen und, falls erforderlich, gehärteten Verzahnungen spezifiziert.

Durch die getrennten tragenden Rollenreihen reagieren dreireihige Rollenlager besonders empfindlich auf Steifigkeit und Ebenheit beider Anschlusskonstruktionen. Hersteller von Raupenkranen verlangen daher häufig Auflageflächenmessungen, Nachweise der Schraubenvorspannung und eine Bestätigung der Anschlusskonstruktion zusammen mit den Prüfunterlagen der Drehverbindung.

Was Kranhersteller festlegen sollten: die Sechs-Punkte-Checkliste

Eine Krananfrage mit den folgenden sechs Punkten kann in der Regel mit weniger Rückfragen geprüft und angeboten werden:

1. LastfallM_k, F_a und F_r für die maßgebenden Zustände oder das Lastdiagramm und die Geometrie zu ihrer Ermittlung sowie der vorgesehene Betriebsfaktor.
2. LaufbahnhärtungErforderliche Oberflächenhärte, häufig mindestens 55 HRC, sowie eine zur Wälzkörpergröße und Beanspruchung passende effektive Härtetiefe.
3. ZfP-UmfangAnforderungen an Ultraschall- oder Magnetpulverprüfung, Kennzeichnung der Härteauslaufzone sowie Vorgaben zu Kundenabnahmen und Berichten.
4. VerzahnungModul, Zähnezahl, Innen- oder Außenverzahnung, gehärtete oder ungehärtete Zahnflanken, Verzahnungsqualität und erforderliches Zahnflankenspiel.
5. SchraubenschnittstelleLochbild, Durchgangs- oder Gewindebohrungen, Schraubenklasse, Klemmlänge und Annahmen der Schraubentragfähigkeitsprüfung.
6. DokumentationWerkstoffzeugnisse nach EN 10204 3.1, Maß-, Härte- und Lagerspielberichte, Rückverfolgbarkeitsnachweise sowie vereinbarte fremdüberwachte Dokumentation.

Falls Angaben noch offen sind, senden Sie Zeichnung und Anwendung über unsere Lastfallprüfung. Die MERYDOM Technik prüft vor der Angebotserstellung Laufbahn- und Schraubenanforderungen und kennzeichnet Zustände außerhalb des verifizierten Bereichs.

Ersatz-Drehverbindungen für Krane im Betrieb

Kran-Drehverbindungen sind langlebige Verschleißteile, jedoch keine auf unbegrenzte Maschinenlebensdauer ausgelegten Strukturen. Steigendes Antriebsdrehmoment, ungleichmäßige Drehung, metallisch graues Fett, örtliche Geräusche oder messbar zunehmendes Kippspiel sind typische Hinweise auf Prüfbedarf.

Bei Ersatzprojekten unterstützt MERYDOM die Identifikation anhand alter Lagerkennzeichnung, Anschlussmaßen, Zähnezahl, Verzahnungsdaten und Maschineninformationen und fertigt anschließend passend zur bestätigten Schnittstelle. Der Ablauf ähnelt der Modellidentifikation in unserer Baggerlager-Suche, bei Kranprojekten werden zusätzlich Maschinenmodell, Seriennummer, Auslegerkonfiguration und Umfang der Sicherheitsdokumentation benötigt.

Nachprüfbare Fertigungs- und Lieferantennachweise

Kranhersteller und Instandsetzer benötigen in der Regel mehr als eine Katalogübereinstimmung. MERYDOM veröffentlicht Informationen zu Werk und Fertigungsumgebung, Produktionsanlagen und Lieferantenqualifizierung. Aktuelle Fertigungsaktivitäten und freigegebene Berichte über Kundenbesuche helfen Einkäufern zu prüfen, dass das Fertigungssystem aktiv ist und technische Audits ermöglicht.

Prüfkompetenz, Kalibrierüberwachung, Produktkennzeichnung und Rückverfolgbarkeit sind dokumentiert im MERYDOM Qualitätssicherungssystem.