Katzfahrwerk Brückenkran: Technische Parameter & Design

Die Norm GB/T 26473-2011 ist die spezifische technische Norm für das Katzfahrwerk von Elektrobrückenkranen und wird in Verbindung mit der Norm GB/T 26472 für das Kranfahrwerk verwendet. Das Katzfahrwerk ist für die horizontale Bewegung der Last über die Spannweite des Hauptträgers verantwortlich. Seine Laufeigenschaften bestimmen maßgeblich die Positioniergenauigkeit und die Arbeitsleistung des Krans. Die Norm gilt für die Konstruktion, Fertigung und Abnahme von Katzfahrwerken elektrischer Brückenkrane. Die Katzfahrwerke von Kelude Schwerindustrie verwenden eine frequenzgesteuerte Drehzahlregelung in Kombination mit einer Führung durch Horizontalräder, was einen ruhigen Lauf und einen effektiven Schutz vor Spurkranzreiben gewährleistet.

Aufbau und Komponenten des Katzfahrwerks

Das Katzfahrwerk besteht aus dem Katzfahrwerkrahmen, den Radblöcken, der Antriebseinheit und den Pufferanschlägen. Der Katzfahrwerkrahmen ist ein geschweißtes Stahlbauteil, das das Hubwerk und das Katzfahrwerk trägt. Er wird in der Regel aus Stahlblech der Güte Q235B (≈S235JR) oder Q355B (≈S355JR) geschweißt und nach einem anschließenden Spannungsarmglühen zur Reduzierung der Eigenspannung bearbeitet. Die Norm legt die Reihen der Katzspurweiten (Mittenabstand der Katzbahnen) fest: 1000 mm, 1250 mm, 1500 mm, 1750 mm, 2000 mm, 2250 mm und 2500 mm – insgesamt 7 genormte Stufen. Die Wahl der Spurweite richtet sich nach der Tragfähigkeit: Für Krane mit 5–10 t Tragfähigkeit sind Abstände von 1000–1500 mm üblich, für 16–32 t von 1500–2000 mm und für 50–100 t von 2000–2500 mm. Eine zu große oder zu kleine Spurweite beeinträchtigt die Stabilität des Katzfahrwerks und die Gleichmäßigkeit der Radlastverteilung.

Das Katzfahrwerk verwendet in der Regel eine Einzelantriebskonfiguration, bei der zwei Motoren die Räder auf beiden Seiten antreiben. Eine elektrische Synchronisation gewährleistet dabei ein gleichmäßiges Fahrverhalten. Als Getriebe kommen entweder senkrecht aufgebaute Aufsteckgetriebe oder liegende Getriebe zum Einsatz, die auf speziellen Getriebeträgern am Katzfahrwerkrahmen montiert werden. Als Antriebsmotoren dienen Kegelrotor-Bremsmotoren oder frequenzgesteuerte Asynchronmotoren. Der Kegelrotor-Bremsmotor besitzt eine integrierte Bremse und eignet sich für Anwendungen mit häufigen Start-Stopp-Zyklen. Der Asynchronmotor in Verbindung mit einem Frequenzumrichter ermöglicht eine sanfte Drehzahlregelung und reduziert das Lastpendeln. Die Antriebswellen der Katze sind kurz und benötigen keine Zwischenlager. Jedoch sind hohe Anforderungen an die Wellenausrichtung der Kupplungen zu stellen; die Koaxialität sollte eine Abweichung von 0,1 mm nicht überschreiten.

Die Laufräder der Katze sind entweder als Einspurkranzräder oder als Räder mit beidseitigem Spurkranz ausgeführt. Einspurkranzräder eignen sich für leichte Katzfahrwerke mit sehr guter Schienengeradheit. Räder mit beidseitigem Spurkranz bieten eine bessere Führung und einen erhöhten Entgleisungsschutz und werden daher bei mittleren und großen Kranen eingesetzt. Die Härte der Radlauffläche sollte nicht unter HB 280 liegen. Die Abweichung des Raddurchmessers der Lauffläche darf ±0,5 % des Nenndurchmessers D nicht überschreiten. Nach der Montage müssen die Räder über die gesamte Schienenlänge gleichmäßig aufliegen; eine lokale Abweichung (fehlender Kontakt) darf eine Länge von 200 mm nicht überschreiten.

Fahrgeschwindigkeit und Antriebskonfiguration der Katze

Die Norm legt die Katzfahrgeschwindigkeiten fest: 20–30 m/min für Krane mit 5–10 t, 15–25 m/min für 16–32 t und 10–20 m/min für Krane über 50 t Tragfähigkeit. Die Katzfahrgeschwindigkeit ist in der Regel höher als die Krandrehzahl, da die Verfahrwege der Katze (begrenzt durch die Spannweite) kürzer sind und eine höhere Geschwindigkeit die Arbeitsleistung steigert. Die Beschleunigungszeit beim Anfahren der Katze wird üblicherweise auf 2–4 Sekunden begrenzt. Die Bremsverzögerung sollte im Bereich von 0,3–0,5 m/s² liegen, um ein starkes Pendeln der Last durch abruptes Bremsen zu vermeiden.

Die Auswahl der Motorleistung für den Katzfahrmotor muss die Katzenradlast, den Fahrwiderstand und die Beschleunigungskraft berücksichtigen. Die Nennradlast berechnet sich aus (Eigengewicht der Katze + Nenntragfähigkeit) / Anzahl der Laufräder. Der Fahrwiderstand setzt sich aus der Lagerreibung der Radachsen und dem Rollwiderstand zwischen Radlauffläche und Schiene zusammen und wird üblicherweise mit 1,5 % bis 2,0 % der Radlast bei Volllast abgeschätzt. Die Beschleunigungskraft wird aus der Masse bei Volllast und der Beschleunigung berechnet. Bei der Auswahl sind außerdem Korrekturen für die Höhenlage und die Umgebungstemperatur vorzunehmen: Bei einer Aufstellung über 1000 m über NN oder bei Umgebungstemperaturen über 40 °C ist die Motorleistung entsprechend zu erhöhen. Wenn eine frequenzgesteuerte Drehzahlregelung vorgesehen ist, sollte die Motorleistung eine Reserve von 15 % bis 20 % aufweisen.

Abstimmung von Katzbahn und Laufrädern

Die Norm legt fest, dass für die Katzbahn vorzugsweise Leichtschienen der P-Reihe verwendet werden, üblicherweise P24 oder P38. Die Schiene muss fest auf dem Kranbahnträger montiert werden. Zwischen der Schienenunterseite und dem Kranbahnträger ist eine elastische Unterlage (z. B. aus Gummi oder Kunstharz) mit einer Dicke von 5–8 mm vorzusehen, die der Schwingungsdämpfung und dem Höhenausgleich dient. Schienenstöße sind als Laschenverbindung auszuführen. Der Höhenversatz an der Stoßstelle darf 0,5 mm und das Spaltmaß 2 mm nicht überschreiten. Der Abstand der Klemmplatten zur Schienenbefestigung beträgt in der Regel 500–600 mm. Die Klemmplatten sind gleichmäßig mit dem in der Konstruktionszeichnung vorgegebenen Drehmoment anzuziehen. Die Geradheit der Schiene darf über die gesamte Länge eine Abweichung von ±2 mm nicht überschreiten. Nach der Schienenmontage ist die Geradheit mit der Stahldrahtmethode zu prüfen. Die Messabweichungen sind für jeden Abschnitt zu erfassen und schrittweise zu korrigieren, um einen gleichmäßigen Kontakt der Räder über die gesamte Länge sicherzustellen.

Bei einem 4-Rad-Fahrwerk beträgt die theoretische Radlast pro Rad (Q + G_Katze) / 4. Bei einem 8-Rad-Fahrwerk werden Traversen (Lastausgleichsträger) eingesetzt, um eine gleichmäßige Lastverteilung auf alle Räder zu erreichen. Die Traverse ist über einen Bolzen gelenkig mit dem Katzfahrwerkrahmen verbunden. Bei geringen Unebenheiten der Schiene kann die Traverse leicht ausschwenken und so einen gleichmäßigen Kontakt aller Räder mit der Schiene gewährleisten. Die Steifigkeit der Traverse muss ausreichend sein; die Durchbiegung unter maximaler Radlast darf 1/500 der Traversenspannweite nicht überschreiten. Horizontalräder (Führungsräder) sind an beiden Seiten des Katzfahrwerkrahmens angebracht und laufen an der Schienenseite an. Sie verhindern wirksam das Spurkranzreiben und ein Schiefziehen der Katze. Der Spalt zwischen Horizontalrad und Schienenseite sollte auf 2–4 mm eingestellt werden. Ein zu geringer Spalt beschleunigt den Spurkranzverschleiß, ein zu großer Spalt vermindert die Führungswirkung.

Katzfahrwerk: Parameter im Vergleich

Die folgende Vergleichstabelle fasst Katzspurweite, Geschwindigkeit und Laufradkonfiguration für verschiedene Tragfähigkeitsklassen zusammen – eine praktische Grundlage für Auswahl und Konstruktion.

Pufferanschlag und Sicherheitseinrichtung

Die Katzenpuffer müssen an beiden Enden des Hauptträgers montiert werden, um die Aufprallenergie der Laufkatze in den Endstellungen aufzunehmen. Es gibt drei Ausführungen: Gummipuffer, Federpuffer und hydraulischer Puffer. Der Gummipuffer zeichnet sich durch einfachen Aufbau und geringe Kosten aus und gilt für Katzfahrgeschwindigkeiten bis ≤30 m/min. Der Federpuffer bietet einen großen Pufferhub und absorbiert viel Energie; er eignet sich für mittlere Fahrgeschwindigkeiten. Der hydraulische Puffer ist in seinen Dämpfungseigenschaften einstellbar und arbeitet rückfederungsfrei; er ist für hohe Geschwindigkeiten oder Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Laufruhe geeignet. Die Pufferkapazität muss mindestens der kinetischen Energie entsprechen, die beim Aufprall der Laufkatze mit Nenngeschwindigkeit entsteht. Die Puffer sind fest zu montieren; ihre Mittellinie muss in derselben vertikalen Ebene liegen wie die Mittellinie der Laufräder der Laufkatze, wobei eine Abweichung von maximal 3 mm zulässig ist.

An beiden Enden der Katzbahn sind Anschlagpuffer (Prellböcke) vorzusehen, deren Höhe mindestens 1/3 des Raddurchmessers betragen muss. Der Fahrweg-Endschalter der Katze muss vor dem Kontakt zwischen Katzenpuffer und Anschlagpuffer ausgelöst haben und die Stromversorgung unterbrechen. Der Katzfahrweg-Endschalter ist an beiden Enden des Hauptträgers zu installieren und muss zuverlässig ansprechen, sobald die Laufkatze einen Abstand von mindestens 500 mm zur Endstellung erreicht. Nach dem Auslösen des Endschalters muss die Laufkatze in einem Abstand von mindestens 200 mm vor dem Puffer zum Stillstand kommen. Der Endschalter ist monatlich zu prüfen, um seine zuverlässige Funktion sicherzustellen. Bei im Freien eingesetzten Kranen ist die Laufkatze zusätzlich mit einem Regenschutz und einer Schienenreinigungsvorrichtung auszurüsten, um Beeinträchtigungen durch Wasseransammlungen oder Fremdkörper zu vermeiden.

Häufige Fragen zur Laufkatze