Sicherheitsbremse vs. Betriebsbremse beim Kran: TSG 51
Die Sicherheitsbremse (Notbremse) des Krans übernimmt die Bremsung im Notschutz gegen Lastabsturz, der Sicherheitsfaktor M7~M8≥2,0. Die Betriebsbremse ist für das normale Heben und Senken mit Verzögerung und Stillsetzen zuständig. Das Hubwerk muss mit mindestens 2 Bremsen ausgestattet sein, davon mindestens 1 unabhängige Sicherheitsbremse. Beide Bremsen müssen in der Steuerungstechnik vollständig voneinander unabhängig sein und dürfen keinen elektrischen Stromkreis gemeinsam nutzen.
Kelude Schwerindustrie setzt bei der Konstruktion & Fertigung von Brückenkranen konsequent den Standard der Doppelbremse um. Im Hubwerk des Krans ist die Bremse die letzte Sicherheitsbarriere. Viele Betreiber verwechseln bei der Auswahl und Abnahme die funktionalen Grenzen zwischen Sicherheitsbremse und Betriebsbremse – die eine dient der Verhinderung des Lastabsturzes in Notsituationen, die andere der Verzögerung und dem Stillsetzen im täglichen Betrieb. Beide unterscheiden sich grundlegend in Sicherheitsfaktor, Steuerkreis und Abnahmestandard. Dieser Beitrag systematisiert auf Basis der Norm DIN 15018 (Kranbau) und der TSG 51 — Sicherheitstechnische Sondervorschrift für Sonderausrüstung die wesentlichen Unterschiede sowie die Anforderungen an Auslegung und Abnahme.
Sicherheitsbremse vs. Betriebsbremse: Definition und Kernunterschiede
Sicherheitsbremse – auch Notbremse oder Hilfsbremse genannt – hat die ausschließliche Funktion, in Notsituationen (z. B. Überdrehzahl, Spannungsausfall, Versagen der Betriebsbremse) eine sichere Bremsung zu gewährleisten. Sie wirkt direkt auf die Trommel oder die Schnelllaufwelle und verhindert den freien Absturz der Last. Die Sicherheitsbremse muss über einen eigenen Steuerkreis verfügen, der direkt über das F-DQ-Modul der Sicherheits-SPS angesteuert wird. Eine gemeinsame Nutzung von Schütz oder Relais mit der Betriebsbremse ist nicht zulässig.
Betriebsbremse – auch Fahrbremse oder Servicebremse genannt – übernimmt die Verzögerung und das Stillsetzen des Hubwerks im Normalbetrieb (Heben, Senken, Stopp). Sie ist in der Regel zwischen Elektromotor und Getriebe angeordnet und wird über Frequenzumrichter oder Schütz angesteuert. Bei der Arbeitsweise S3 (Aussetzbetrieb) sind bis zu 720 Schaltspiele pro Stunde möglich.
Die wesentlichen Unterschiede zeigen sich in vier Dimensionen: Sicherheitsfaktor, Einbauposition, Steuerungsart und Abnahmestandard. Die folgende Vergleichstabelle listet die wichtigsten technischen Parameter für das Hubwerk auf:
| Vergleichskriterium | Sicherheitsbremse | Betriebsbremse |
|---|---|---|
| FunktionPositionierung | Not-Bremsung,Absturzsicherung,nur bei Störungszustand ausgelöst | NormalhubVerzögerung,Stillsetzung,häufiger Betrieb |
| Sicherheitsfaktor(Heben) | M1~M4≥1.5,M5~M6≥1.75,M7~M8≥2.0 | M1~M4≥1.5,M5~M6≥1.75,M7~M8≥2.0(gleichNorm) |
| Einbauposition | TrommelEnde oderSchnelllaufwelleEnde,separate Montage | ElektromotormitGetriebezwischen |
| Steuerkreis | unabhängigF-DQSicherheitsausgang,mitBetriebsbremsegalvanische Trennung | FrequenzumrichterDOEnde oderSchützSteuerung |
| Reaktionszeit | ≤100ms(empfohlen),konform≤300ms | ≤300ms(Normalbetrieb) |
| Arbeitsweise | seltene Betätigung(nurTestenund Notauslösung) | S3Aussetzbetrieb,pro Stunde≤720Zyklen |
Normen, Vorschriften und Auslegungsanforderungen
Die Anforderungen an die Auslegung von Sicherheitsbremsen ergeben sich aus zwei zentralen Regelwerken: Die Norm GB/T 18443 „Kranbremsen" legt die Auswahlkriterien und technischen Anforderungen fest und schreibt vor, dass das Hubwerk mit einer Doppelbremse ausgestattet sein muss, wobei eine davon als Sicherheitsbremse auszuführen ist. Die Vorschrift TSG Q0002 „Sicherheitstechnische Überwachungsvorschrift für Hebezeuge" stuft die Doppelbremsenkonfiguration als Ausschlusskriterium bei der Abnahme ein – ein Hubwerk ohne separate Sicherheitsbremse wird direkt als nicht konform bewertet.
Gemäß der Konstruktionsnorm DIN 15018 (ersetzt GB/T 3811) basiert die Berechnung des Sicherheitsfaktors der Sicherheitsbremse auf dem statischen Moment, das durch die Nenntragfähigkeit der Hublast erzeugt wird. Die Auswahl des Bremstyps richtet sich nach der Triebwerksgruppe:
Triebwerksgruppe M1~M4 (leichte Betriebsart) – Der Sicherheitsfaktor des Hubwerks beträgt ≥ 1,5. Geeignet sind elektromagnetische Scheibenbremsen oder elektrohydraulische Backenbremsen. Die Sicherheitsbremse kann baugleich mit der Betriebsbremse sein, muss jedoch auf einer separaten Wellenseite montiert und im Steuerstromkreis galvanisch getrennt sein.
Triebwerksgruppe M5~M6 (mittlere Betriebsart) – Der Sicherheitsfaktor beträgt ≥ 1,75. Empfohlen werden Backenbremsen mit Hydrostoßantrieb oder Scheibenbremsen. Die Reibbeläge müssen aus hochtemperaturbeständigem Material gefertigt sein (Arbeitstemperatur −20 °C bis 150 °C). Für die Bremsscheibe wird QT500-7 oder ZG310-570 empfohlen.
Triebwerksgruppe M7~M8 (schwere bzw. sehr schwere Betriebsart) – Der Sicherheitsfaktor beträgt ≥ 2,0. Als Sicherheitsbremse ist zwingend eine hydraulische Scheibenbremse einzusetzen, ausgeführt mit redundanten Bremskreisen. Für die Betriebsbremse kann eine hydraulische Backenbremse gleicher Spezifikation verwendet werden. Der Bremsscheibendurchmesser der Sicherheitsbremse muss jedoch eine Größenklasse über dem der Betriebsbremse liegen, um eine ausreichende Eigenbremsfähigkeit sicherzustellen.
Für das Fahrwerk (Kranbrücke/Laufkatze) gelten geringere Anforderungen an den Sicherheitsfaktor der Bremse: ≥ 1,25 ist ausreichend. In der Regel wird nur eine Betriebsbremse vorgesehen. Bei Portalkranen im Außenbereich ist jedoch für das Kranfahrwerk eine Windschutzbremse (Schienenklemme oder Verankerungseinrichtung) als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme in Betracht zu ziehen.
Abnahme, Inspektion und Prüfverfahren
Kelude Schwerindustrie prüft jeden Kran vor Auslieferung gemäß TSG 51 – Sicherheitstechnische Sondervorschrift für Sonderausrüstung. Die Abnahmeprüfung der Doppelbremse umfasst folgende Kernpunkte; wird auch nur einer nicht erfüllt, gilt der Kran als nicht konform:
- Bremsversuch ohne Last – Bei abgesenkter Last im Leerlauf und voller Senkgeschwindigkeit wird die Sicherheitsbremse ausgelöst. Der Bremsweg (Nachlauf) darf ≤ 50 mm betragen. Der Versuch wird dreimal wiederholt; der maximale Wert ist maßgeblich.
- Bremsversuch mit Nennlast – Mit 1,0-facher Nenntragfähigkeit wird die Last auf 200 mm angehoben und anschließend die Sicherheitsbremse ausgelöst. Der Bremsweg darf ≤ 50 mm und die Ansprechzeit ≤ 300 ms (empfohlen ≤ 100 ms) betragen.
- Bremsversuch mit 1,1-facher dynamischer Last – Nach mindestens 15 Minuten Hub- und Senkzyklus mit 1,1-facher Nennlast wird die Sicherheitsbremse ausgelöst. Dieser Versuch prüft die Aufrechterhaltung des Bremsmoments im warmen Zustand; der Bremsweg muss weiterhin ≤ 50 mm betragen.
- Prüfung der Unabhängigkeit der Steuerkreise – Bei vollständig abgeschalteter Stromversorgung und Steuersignalen der Betriebsbremse muss die Sicherheitsbremse weiterhin eigenständig auslösen. Umgekehrt darf die Betriebsbremse bei abgetrenntem Steuerkreis der Sicherheitsbremse nicht beeinträchtigt werden. Schütze, Relais und Klemmenleisten beider Bremsen müssen vollständig getrennt sein.
- Verschleißprüfung der Reibbeläge – Gemäß GB/T 33516 „Kranbremsen – Bremsscheiben und Bremsbeläge" muss der Reibwert der Bremsbeläge zwischen 0,3 und 0,5 liegen. Bei einem Verschleiß von mehr als 50 % der ursprünglichen Dicke ist ein Zwangsaustausch erforderlich. Das normale Bremsspiel beträgt 0,5–0,8 mm, der Grenzwert liegt bei 1,0 mm.
Nach Abschluss aller Prüfungen erstellt die Prüfstelle einen spezifischen Bremsenprüfbericht, der die gemessenen Bremsmomente, Bremswege und Sicherheitsfaktoren jeder Bremse dokumentiert. Dieser Bericht ist als Teil der Geräteakte aufzubewahren.
Wartung und Fehlerbehebung im Betrieb
Die Wartungsstrategien für Sicherheits- und Betriebsbremse unterscheiden sich grundlegend. Kelude Schwerindustrie empfiehlt folgende Intervalle für die tägliche Wartung: Da die Sicherheitsbremse nur selten auslöst, liegt der Schwerpunkt auf der „Verfügbarkeitsprüfung" – wöchentlich ein manueller Auslösetest, um Verklemmen auszuschließen; monatlich ein Belastungstest (mit geringer Last), um den Trend des Bremswegs zu dokumentieren. Bei der Betriebsbremse mit hoher Schalthäufigkeit steht das „Verschleißmanagement" im Vordergrund – die Erfassung der Verschleißrate der Reibbeläge zur Vorhersage des Austauschintervalls.
Ungewöhnliche Geräusche der Sicherheitsbremse – Ein scharfes Quietschen beim Bremsen deutet meist auf oxidierte oder ölverschmutzte Bremsscheiben hin. Die Oberfläche der Bremsscheibe ist mit Schleifpapier der Körnung 400 zu bearbeiten und anschließend mit Alkohol zu reinigen. Nach einer erneuten Messung ist der Zustand bei ≤ 85 dB(A) als akzeptabel zu bewerten.
Überschreitung des zulässigen Bremswegs der Betriebsbremse – Überschreitet der Bremsweg im Leerlauf 50 mm, ist zunächst das Bremsspiel zu prüfen (> 1,0 mm), danach der Verschleiß der Reibbeläge (> 50 %). Sind beide Werte im Normbereich, ist die Schubkraft des Hydrostoßantriebs zu überprüfen (80 % der Nennschubkraft als untere Grenze).
Sicherheitsbremse löst nicht aus – Ursache ist in der Regel eine defekte Magnetspule oder ein verschweißter Kontakt im Steuerrelais. Der Spulenwiderstand ist mit einem Multimeter zu messen; bei einer Abweichung von > ±10 % ist die Spule zu ersetzen. Der Kontaktwiderstand des Relais ist zu messen; bei > 100 mΩ ist das Relais zu tauschen.
Weiterführende Lektüre: Druckluftbremse am Kran fällt aus: Drei Fehlerquellen – zu langsame Druckluftreaktion, falsch ausgelegte Ausfallsicherheit, fehlende Brandschutz-Schottbleche in Hochtemperaturwerkstätten – Vergleich von Fehlermustern und Präventionsstrategien verschiedener Bremstypen.
Häufige Fragen
F: Wie stuft die Norm DIN 15018 (ersetzt GB/T 3811) den Sicherheitsfaktor für Sicherheitsbremsen im Hubwerk ein?
A: Die Norm legt den Sicherheitsfaktor der Hubwerksbremse nach Triebwerksgruppe fest: M1~M4 ≥ 1,5, M5~M6 ≥ 1,75 und M7~M8 ≥ 2,0. Für Sicherheits- und Betriebsbremse gilt derselbe Sicherheitsfaktor, jedoch muss die Sicherheitsbremse separat montiert und im Steuerkreis galvanisch getrennt sein. Für Fahrwerksbremsen gilt einheitlich ein Sicherheitsfaktor von ≥ 1,25.
F: Welche Prüfpunkte und Bewertungskriterien sieht TSG 51 für Doppelbremsen vor?
A: TSG 51 verlangt eine Einzelprüfung in vier Bereichen: Bremsweg ohne Last ≤ 50 mm, Bremsweg bei Nennlast ≤ 50 mm mit Ansprechzeit ≤ 300 ms, Bremsweg bei 1,1-facher dynamischer Last im warmen Zustand ≤ 50 mm sowie die Unabhängigkeit der Steuerkreise (vollständige elektrische Trennung beider Bremsen). Wird ein Kriterium nicht erfüllt, gilt der Kran als nicht konform und darf nicht in Betrieb genommen werden. Nach der Prüfung ist ein spezifischer Bremsenprüfbericht zu erstellen und zu archivieren.
F: Ab welchem Verschleißgrad müssen die Reibbeläge der Betriebsbremse ausgetauscht werden?
A: Gemäß GB/T 33516 ist ein Zwangsaustausch erforderlich, wenn der Verschleiß der Bremsbeläge 50 % der ursprünglichen Dicke überschreitet. Der Reibwert muss im Bereich von 0,3 bis 0,5 liegen. Das normale Bremsspiel beträgt 0,5–0,8 mm, der Grenzwert liegt bei 1,0 mm. Bei Riefen oder Rissen in der Bremsscheibe mit einer Tiefe von > 0,5 mm ist auch die Bremsscheibe zu ersetzen. Bei S3-Arbeitsweise beträgt das typische Austauschintervall 6 bis 12 Monate.
F: Welche besonderen Anforderungen werden an die Sicherheitsbremse von Metallurgiekränen gestellt?
A: Brückenkrane für metallurgische Anlagen (Stufe A7~A8) müssen neben einem Sicherheitsfaktor ≥ 2,0 weitere Anforderungen erfüllen: Die Reibbeläge müssen der Temperaturbeständigkeitsklasse H (180 °C) entsprechen, die Bremsscheibe ist mit einem Hitzeschild auszurüsten und mit einer Temperaturüberwachung zu versehen (Alarmschwelle 120 °C). Der Bremsscheibendurchmesser der Sicherheitsbremse ist eine Spezifikationsstufe größer auszuführen als der der Betriebsbremse. Beide Bremsen der Doppelbremse sind an eine Sicherheits-SPS anzuschließen und über PROFIsafe-Kommunikation zustandsüberwachend zu erfassen.
Die Brückenkrane von Kelude Schwerindustrie sind serienmäßig mit einem Doppelbremssystem ausgestattet und erfüllen strikt die Anforderungen der Norm DIN 15018 sowie der TSG 51 — Sicherheitstechnische Sondervorschrift für Sonderausrüstung. Detaillierte Bremsenparameter und Auswahloptionen für bestimmte Typen finden Sie in der Erläuterung der Norm EN 60204-32 (Bremsen für Krane) sowie in den technischen Anforderungen gemäß EN 60204-32 für Kranbremsen.
