Kompakt und stark

Der Autor: Chris Liebermann arbeitet in einem PR-Büro in Ubstadt-Weiher, i. A. von Bonfiglioli

Die Parallelwellengetriebe-Serie bewährt sich in Paralellausführung Typ HDP mit ihren 14 Baugrößen mit Drehmomenten von 5190 bis 210 000 Nm und als Winkelgetriebe Typ HDO mit zehn Baugrößen von 28 200 bis 210 000 Nm in vielen verschiedenen Applikationen. Eine besonders anspruchsvolle Anwendung ist aufgrund der rauen Umgebungsbedingungen der Einsatz in Container-Portalkränen in Seehäfen. Zum einen sind die Getriebe dort täglich Wind und Wetter ausgesetzt, zum andern sind die mechanischen Belastungen außerordentlich.

Die aggressive Luft greift Gehäuse, Wellen und Dichtungen an. Die eingesetzten Materialien und angewendeten Produktionsverfahren wie etwa die Lackierung müssen hohen Qualitätsansprüchen genügen und dauerhaft der aggressiven Seeluft widerstehen. Die inneren Werte der Getriebe sind vor allem beim Anfahren der massigen Portalkräne gefragt. Bis sich solch ein Kran in Bewegung setzt, sind hohe Drehmomente aufzubringen. Im Fall der in Savona eingesetzten Kräne sind daher alle 18 Räder einzeln angetrieben. Dabei ist dann auch der absolute Gleichlauf entscheidend – ein Kriterium, das durch die hohe Qualität der Verzahnteile gegeben ist.

Zwei Container-Portalkräne wurden auf die Parallelwellengetriebe von Bonfiglioli umgerüstet. Obwohl sie weniger Platz brauchen als die Vorgängergetriebe, waren sie schnell montiert: Die Montagemöglichkeiten an allen sechs Seiten des Getriebegehäuses und die eingesetzte Aufsteckvariante machten den Umbau ohne weiteres möglich. Über Sonderflansche waren auch die Motoren an den Winkelgetrieben einfach anzubauen. Zuvor war die passende Getriebeuntersetzung im zur Verfügung stehenden Bereich von 7,1 bis 500 bei einem Stufensprung von w = 1,12 schnell gefunden. Im Alltagseinsatz in den Portalkränen zeichnen sich die Getriebe durch einen problemlosen Betrieb in Kombination mit den 25-kW-Gleichstrommotoren aus.

An einem anderen Beispiel ist die Variabilität des Getriebebaukastens zu erkennen. Bei den Aufspuleinheiten von Drahtziehmaschinen sind stetiges hohes Drehmoment und dauerhaft gleiche Drahtgeschwindigkeit die Kernanforderungen. Während die Steuerung über den Motor die Geschwindigkeit des Drahts regelt, wird das Drehmoment und seine Stetigkeit durch das Getriebe erzeugt. In der Aufspuleinheit der WWM srl aus dem norditalienischen Padua kommt ebenfalls das Parallelwellengetriebe HDP zum Einsatz. Die Systemlösung aus dem Baukasten ist hierbei entscheidend. Für den weltweiten Einsatz vorgesehen, sind kompakte Dimensionen und der Einfluss hoher Umgebungstemperaturen zu berücksichtigen. Die notwendige Zugkraft setzt ein Drehmoment von gut 5000 Nm voraus. Eine störungsfreie Betriebszeit des Getriebes von 100 000 h war zu garantieren.

Die Zusammenarbeit zwischen Maschinenbauer und Antriebstechniker startete schon bei der Konzepterstellung. Die Kombination Motor-Getriebe-Maschine in einem gegebenen Bauraum war die Prämisse. Schnell war der Zielkonflikt von kleinen Dimensionen und Vermeidung hoher Temperaturen klar. Eine mitbestimmende Einflussgröße kommt vom 34-kW-Motor, der mit der hohen Eintriebsdrehzahl von 3000 min-1 auch intern für hohe Temperaturen sorgt. Da die Maschine im Dauerbetrieb läuft, ist die interne Temperaturentwicklung und -verteilung besonders zu beachten.

Das Applikationsengineering von Bonfiglioli brachte dann mit der Baugröße 70 des Parallelwellengetriebe HDP die Lösung. Mit maximal 7080 Nm Drehmoment ist es stark genug, und mit den Komponenten seines Baukastensystems konnten auch die einzelnen Themen der Vermeidung hoher Temperaturen ohne Zusatzaufwand gelöst werden. In der Kombination mit dem schnell eintreibenden Motor wurde eine Untersetzung von 10:1 gewählt, woraus bei dieser Baugröße ein Nenndrehmoment von 5800 Nm resultiert. Bei einem Gehäusemaß der Fußausführung von nur 350 mm x 585 mm x 291mm (Höhe x Länge x Breite) ergibt sich im Vergleich zum Vorgängergetriebe wie auch zu den Getrieben des Wettbewerbs eine wesentlich höhere Leistungsdichte.

Das Gewicht von etwas mehr als 190 kg beweist, dass trotz kleinerer Außenmaße die inneren Werte den Anforderungen entsprechend massiv ausgeführt sind. Zahnräder, Wellen, das Gehäuse und insbesondere die Lager sind so ausgelegt, dass der Betrieb im industriellen Umfeld entsprechend den Vorgaben gesichert ist. Im Fall der Aufspuleinheit für Drahtziehmaschinen wird eine Einsatzzeit von über elf Jahren Dauerbetrieb garantiert.

Die weiteren Maßnahmen wurden aus dem bestehenden Baukastensystem der HDP/HDO-Parallelwellengetriebe-Familie umgesetzt. Die Kühlung des Drahtbunds konnte durch die Abtriebswelle hindurch realisiert werden, die als Hohlwelle ausgeführt ist. Bei den Wellendichtringen wurden wegen der hohen Eintriebsdrehzahlen und den erhöhten Temperaturen Viton-Dichtringe gewählt. Damit die Öltemperaturen auch bei Extremsituationen nicht in kritische Bereiche steigen, wurde zusätzlich die Option Flüssigkeitskühlung eingebaut. Das Kühlwasser wird mit einer Zulauftemperatur von 20 °C durch eine Kühlschlange im Ölsumpf des Getriebes geführt. Eine Überhitzung des Öls, das seinerseits wichtige Kühlfunktionen erfüllt, ist damit ausgeschlossen. I

Bonfiglioli Deutschland GmbH

Ina Rother, Technik BU Industrial Bonfiglioli Deutschland

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