Fachbegriffe im Kranbau: Ein Leitfaden für Anfänger zu den wichtigsten Begriffen

Die Fachterminologie im Kranbau bildet die Grundlage für das Lesen von technischen Zeichnungen, die Durchführung von Berechnungen und die Kommunikation technischer Vorschläge. Dieser Leitfaden erläutert gängige Begriffe zu Kranparametern, Belastungsklassen, Metallkonstruktionen, Lasten und Leistungskennzahlen.

Wichtige Begriffe im Kranbau: Parameter und Belastungsklassen

Die Parameter des Kranmechanismus beschreiben die Betriebseigenschaften von Hebezeugen und bilden die Grundlage für die Konstruktion und die Auswahl der Ausrüstung. Die Kranbelastungsklasse berücksichtigt die Auslastung der Hubkraft und -zeit sowie die Anzahl der Arbeitszyklen.

1. Nennhebekapazität Gn

Die Nenntragfähigkeit ist das Gesamtgewicht der Last oder des Materials, das ein Kran heben kann, einschließlich abnehmbarer Hebezeuge (ausgenommen Containerspreizer) und Zubehör wie Greifer, elektromagnetische Hebevorrichtungen und Hebebalken. Bei Kranen mit variablem Ausladungsradius, wie z. B. Turmdrehkranen, LKW-Kranen und Portalkranen, ändert sich die Nenntragfähigkeit mit dem Ausladungsradius. Die nominale Nenntragfähigkeit ist die maximal zulässige Tragfähigkeit unter sicheren Arbeitsbedingungen beim minimalen Ausladungsradius.

Im allgemeinen Sprachgebrauch bedeutet „Hebekapazität“ in der Regel die Nennhebekapazität.

Zur Unterstützung der Serienfertigung und Standardisierung wurde eine Norm für die Nenntragfähigkeit festgelegt (Tabelle 1-1). Die Quelle verweist auf GB783-87 und gibt die Einheit als t an. Bei neu konstruierten Hebezeugen muss die Nenntragfähigkeit des Krans und des Hilfshebemechanismus den Normwerten entsprechen. Geräte mit besonderen Anforderungen müssen ebenfalls den Normwerten entsprechen oder diesen so nahe wie möglich kommen.

2. Spannweite S

Bei einem Brückenkran bezeichnet die Spannweite den horizontalen Abstand zwischen den Mittellinien der Fahrschienen. Sie wird mit S bezeichnet, früher wurde jedoch häufig L verwendet, und in Metern (m) gemessen. Für die Spannweiten elektrischer Brückenkrane gibt es eine nationale Normenreihe (siehe Tabelle 1-2). Abbildung 1-1 veranschaulicht die Kranspannweite. Die Spannweite eines Brückenkrans hängt von der Gebäudespannweite Sc ab; in der Spannweitenreihe beträgt die Schrittweite in der Regel 3 m.

Abbildung 1-1 zeigt (a) die Spannweite eines Krans und (b) die Spannweite eines Krans mit zwei Schienen.

3. Spur K

Die Spurweite, auch Radspur genannt, ist wie folgt definiert:

• Bei einer Straßenbahn ist es der Abstand zwischen den Mittellinien der Schienen.
• Bei einem Auslegerkran ist es der Abstand zwischen den Schienenmittellinien bzw. zwischen den Mittellinien der Laufrollen.

4. Radstand B

Der Radstand, auch Achsabstand genannt, ist der Abstand zwischen den Stützachsen des Krans oder Laufkatzen in Längsrichtung. Die Messung des Radstands B hängt von der Anordnung der Stützräder ab.

5. Hubhöhe H, Absenktiefe h und Hubbereich D

Die Quelle definiert die relevanten vertikalen Abstände anhand der höchsten und niedrigsten Arbeitspositionen des Hebezeugs und gibt Folgendes an:

D = H + h

Wo keine Absenktiefe erforderlich ist, entspricht der Hubbereich D der Hubhöhe H. Hubhöhe und Absenktiefe werden vom Mittelpunkt des Hakens als Bezugspunkt aus gemessen. Bei anderen Hebezeugen, wie z. B. Greifern, dient der tiefste Punkt in der geschlossenen Position als Bezugspunkt.

6. Betriebsgeschwindigkeiten des Mechanismus

Die Betriebsgeschwindigkeiten des Mechanismus variieren je nach Kranmechanismus:

• Hub- und Senkgeschwindigkeit Vn: Die vertikale Verschiebungsgeschwindigkeit der Nennlast im stationären Betriebszustand, gemessen in m/min.
• Kran- oder Brückenfahrgeschwindigkeit VR': Die Fahrgeschwindigkeit des Krans, der seine Nennlast auf einer horizontalen Fläche oder Schiene im stationären Betriebszustand transportiert, gemessen in m/min.
• Trolley-Fahrgeschwindigkeit Vt': Die Geschwindigkeit eines Wagens, der seine Nennlast auf einer horizontalen Schiene im stationären Betriebszustand transportiert, gemessen in m/min.

7. Radlast

Die Radlast ist der maximale vertikale Druck, der durch das Eigengewicht der Brücke, das Eigengewicht des Fahrwerks und dessen Nenntragfähigkeit auf die Kranräder wirkt, wenn sich das Fahrwerk in seiner Endposition befindet. Sie ist eine wichtige Grundlage für die Auslegung des Fahrwerks und der Schienen.

8. Dienstklasse

Die Kranbetriebsklasse wird nach Nutzungsart – der Gesamtzahl der Arbeitszyklen über die geplante Lebensdauer – und Lastzustand unterteilt. Sie gibt an, wie anspruchsvoll die Kranarbeit ist, einschließlich seiner Auslastung im Zeitverlauf und der Häufigkeit, mit der er Volllasten bewegt.

Die Quelle unterteilt die Belastungsklassen in A1–A8. Eine ungefähre Einteilung ist: A1–A4 für leichte Belastung, A5–A6 für mittlere Belastung, A7 für schwere Belastung und A8 für besonders schwere Belastung. Tabelle 1-4 der Quelle enthält Beispiele für Kranbelastungsklassen.

Gebräuchliche Bezeichnungen für Kranmetallkonstruktionen und -komponenten

1. Metallkonstruktion für Krane

Eine Kranmetallkonstruktion, auch Kranstahlkonstruktion genannt, ist eine Konstruktion, die die verschiedenen Lasten eines Krans tragen kann. Sie besteht aus Stahlplatten und -profilen, die aus verschiedenen Metallwerkstoffen gefertigt und mittels Schweißen, Nieten, Verschrauben und anderen Verbindungsmethoden in einer festgelegten Struktur zusammengefügt werden.

Metallkonstruktionen von Kranen bestehen aus tragenden und nichttragenden Bauteilen sowie Verbindungsstücken. Hauptträger, Endträger und Stützen sind tragende Bauteile und erfordern Berechnungen hinsichtlich Festigkeit, Steifigkeit und Stabilität. Laufstege, Geländer und Leitern sind nichttragende Bauteile; laut Quelle sind für sie keine Berechnungen hinsichtlich Festigkeit, Steifigkeit und Stabilität erforderlich, jedoch sollten Sicherheit, Benutzerfreundlichkeit und Ergonomie berücksichtigt werden. Verbindungen werden hauptsächlich durch Schweißen und Verschrauben hergestellt, während Nieten heutzutage selten Anwendung findet.

2. Typische Metallkonstruktionstypen

Typische Krantypen sind Brückenkonstruktionen, Portalkräne, Türme und Ausleger. Krankonstruktionen aus Metall bestehen aus Profilen, Blechen und Abschnitten, die Grundbauteile wie Hauptträger, Endträger und Stützen bilden. Verschiedene Bauteile setzen sich aus den Grundkonstruktionen von Kranen wie Brücken, Portalkränen, Türmen und Auslegern zusammen.

3. Gemeinsame Struktur- und Komponentenbezeichnungen

• Hauptträger: Das primäre tragende Element eines Brücken- oder Portalkrans, das die Hublast trägt.
• Bein: Ein Stützelement eines Portalkrans oder LKW-Krans, das zur Aufrechterhaltung der allgemeinen Betriebsstabilität beiträgt.
• Ausleger: Ein fester oder teleskopierbarer Auslegerarm an einem Auslegerkran, der zum Heben von Lasten und zum Einstellen des Arbeitsradius verwendet wird.
• Hebemechanismus: Der Mechanismus zum vertikalen Heben und Senken von Lasten besteht aus einem Motor, einem Getriebe, einer Trommel, einer Bremse, einem Haken und weiteren Komponenten.
• Reisemechanismus: Der Mechanismus, der den gesamten Kran oder Laufwagen bewegt; er kann schienengeführt oder nicht schienengeführt sein.
• Schwenkmechanismus: Der Mechanismus, der einen Ausleger um eine vertikale Achse dreht und häufig bei LKW-Kranen, Raupenkranen und Turmdrehkranen eingesetzt wird.
• Bremse: Eine Bremsvorrichtung zum Anhalten, zur Geschwindigkeitsbegrenzung und zum sicheren Halten.
• Endschalter: Eine Sicherheitsvorrichtung, die die Hubhöhe, den Verfahrweg oder den Schwenkwinkel begrenzt, um ein Überfahren zu verhindern.
• Überlastbegrenzer: Eine Sicherheitsvorrichtung, die die Hubkraft automatisch unterbricht, wenn die gehobene Last den Nennwert überschreitet.

Last- und Kraftterme

1. Regelmäßige Lasten

Regelmäßige Lasten treten im normalen Kranbetrieb häufig auf. Dazu gehören die Eigenlast, die beim Beschleunigen oder Verzögern des Krans entstehenden Trägheitslasten sowie die Lasten, die durch Verschiebungen oder Verformungen der Stahlkonstruktion des Krans verursacht werden. Diese Lasten müssen bei der Berechnung und Überprüfung auf Festigkeitsversagen, elastische Instabilität und Ermüdungsversagen berücksichtigt werden.

Zu den regelmäßigen Ladungen gehören:

• Eigengewichtslast PG: Die Schwerkraft der Stahlkonstruktion des Krans, der Mechanismen, der elektrischen Ausrüstung und anderer Massen.
• Bemessungshublast PQ: Die Gewichtskraft der gesamten angehobenen Masse beim Heben der Nennlast. Bei großen Lasten muss das Gewicht des Hebezeugs und des Drahtseils berücksichtigt werden.
• Horizontale Trägheitslast PH: Die horizontale Trägheitskraft, die durch die Eigenmasse des Krans oder des Fahrwagens und die angehobene Masse bei Längs- oder Querbewegung und Beschleunigung oder Bremsung in einer horizontalen Ebene erzeugt wird.

2. Unfallbedingte Lasten

Zufällige Belastungen sind Belastungen, die im Normalbetrieb nicht häufig auftreten, aber gelegentlich vorkommen können. Sie umfassen hauptsächlich folgende Arten:

• Horizontale Seitenlast durch Schrägstellung Ps: Eine Last, die durch die Führungsreaktion an einer Führungseinrichtung, wie z. B. einem Radkranz oder einem horizontalen Führungsrad, entsteht, wenn der Kran oder der Fahrwagen während der Längs- oder Querbewegung schräg steht.
• Steigungslast Pp: Der Widerstand, der entsteht, wenn der Kran oder die Fahrbahn bergauf entlang ihrer Fahrschiene fährt. Die Formulierung „entlang der Fahrschiene“ scheint einen Textfehler zu enthalten und bedarf einer technischen Überprüfung.
• Windlast im Betrieb Pw: Die maximale Windkraft, der ein Kran im Außenbereich während des Betriebs standhalten muss. Die Quelle erwähnt auch Belastungen durch Eis, Schnee und Temperaturschwankungen.

3. Sonderladungen

Sonderlasten sind Lasten, die unter außergewöhnlichen Bedingungen auftreten, wenn der Kran nicht normal arbeitet oder außer Betrieb ist. Dazu gehören hauptsächlich folgende Arten:

• Kollisionslast Pc: Eine Last, die entsteht, wenn zwei benachbarte Kräne auf derselben Schiene zusammenstoßen oder wenn ein Kran mit einem Prellbock am Ende der Schiene kollidiert.
• Horizontale Kipplast Psl: Beispielsweise kann bei einem Regalbediengerät ein Objekt oder eine Lastaufnahmevorrichtung, die sich innerhalb eines starren Hebeführungsrahmens bewegt, oder das untere Ende des starren Führungsrahmens mit einem Hindernis kollidieren und eine horizontale Kraft erzeugen, die dazu neigt, den Kran oder den Laufwagen umzukippen.
• PE für seismische Lasten: Eine durch ein Erdbeben verursachte Last, die auf einen Hebekran wirkt.
• Windlast bei Außerbetriebnahme: Die maximale Windkraft, der der Kran im außer Betrieb befindlichen Zustand standhalten kann, gemessen in N.

Andere Belastungen können in bestimmten Situationen auftreten, z. B. Prozessbelastungen. Ermüdungsbelastung ist eine zyklische Wechsellast, die bei wiederholtem Kranbetrieb auf die Struktur einwirkt und die Lebensdauer der Ausrüstung beeinflusst.

Leistungsindikatorbegriffe

• Festigkeit, einschließlich Nachweis der Dauerfestigkeit: Die Fähigkeit eines Bauteils, unter äußerer Belastung nicht zu versagen. Die Festigkeit umfasst Zug- und Druckfestigkeit, Biegefestigkeit, Scherfestigkeit sowie Lager- und Druckfestigkeit.
• Steifheit: Die Fähigkeit, die Verformung eines Bauteils unter äußeren Kräften zu begrenzen. Sie umfasst die statische Steifigkeit in vertikaler und horizontaler Richtung sowie die dynamische Steifigkeit in Abhängigkeit von der Nutzung.
• Stabilität: Die Fähigkeit, unter dem Einfluss äußerer Kräfte einem Stabilitätsverlust zu widerstehen. Sie umfasst die allgemeine Kippsicherheit, die globale Stabilität der Bauteile und die lokale Stabilität.
• Sicherheitsfaktor: Die im Entwurf vorgesehene Sicherheitsmarge, hier definiert als das Verhältnis der Tragfähigkeit des Bauwerks zur tatsächlichen Belastung, muss den geltenden Normen entsprechen.
• Zulässige Spannung: Der maximale Spannungswert, dem das Baumaterial gemäß den geltenden Vorschriften standhalten darf.

Zusammenfassung

Diese Begriffe sind grundlegend und werden häufig im Kranbau verwendet. Sie unterstützen die Zeichnungserstellung, Parameterberechnungen, technische Angebotsdiskussionen und das weitere Studium der Tragwerksplanung und der Normenanwendung.

Cindy

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Ich bin Cindy, habe 10 Jahre Berufserfahrung in der Kranbranche und eine Fülle an Fachwissen angesammelt. Ich habe für über 500 Kunden die zufriedenstellendsten Kräne ausgewählt. Wenn Sie irgendwelche Bedürfnisse oder Fragen zu Kränen haben, können Sie sich gerne an mich wenden. Ich werde mein Fachwissen und meine praktische Erfahrung nutzen, um Ihnen bei der Lösung des Problems zu helfen!