GB/T 22408 Hubwerk Bremssysteme Technische Bedingungen

Die Norm GB/T 22414-2008 übernimmt inhaltlich die ISO 12100-3:2002 und ist die spezifische Norm für Bremssysteme von Kran-Hubwerken. Die Hubwerksbremse zählt zu den wichtigsten Sicherheitsbauteilen eines Krans – sie übernimmt unmittelbar die Bremsung der hängenden Last. Ein Versagen der Bremse kann zum Absturz der Last und damit zu schweren Unfällen führen. Die Norm gilt für die Konstruktion, Auswahl und Inspektion von Bremssystemen für Hubwerke aller gängigen Kranbauarten, einschließlich Brückenbauart, Portalbauart, Turmbauart und fahrbarer Bauart.

Grundlegende Anforderungen an das Bremssystem

Die Norm definiert klare grundlegende Anforderungen an das Bremssystem des Hubwerks. Jedes Hubwerk muss mit einer Bremse ausgerüstet sein, deren Bremsmoment mindestens das 1,5-fache des Nenn-Hubmoments beträgt (d. h. der Bremssicherheitsfaktor darf nicht kleiner als 1,5 sein). Die Bremse ist an der Schnelllaufwelle des Getriebes (auf der Motorwelle) anzuordnen. Die Bremsung auf der Schnelllaufwelle bietet den Vorteil einer kurzen Ansprechzeit bei gleichzeitig geringerem Bremsmoment, sodass eine kleinere Bremsenbaugröße gewählt werden kann. Die Bremse muss als Ruhestrombremse (stromlos geschlossen) ausgeführt sein, d. h. die Bremsung erfolgt über Federkraft, das Lüften über elektromagnetische oder hydraulische Kraft. Damit wird sichergestellt, dass die Bremse bei Stromausfall automatisch einfällt. Das Bremsspiel ist gleichmäßig einstellbar; der Spalt zwischen beiden Bremsbacken und der Bremsscheibe muss im Bereich von 0,5 bis 1,0 mm liegen.

Darüber hinaus legt die Norm Anforderungen an die Umgebungsanpassungsfähigkeit der Bremse fest. Die Bremse muss im Umgebungstemperaturbereich von –20 °C bis +50 °C zuverlässig funktionieren. Bremsen, die in Hochtemperaturumgebungen (z. B. bei Metallurgiekränen) eingesetzt werden, sind mit Wärmedämmmaßnahmen zu versehen; die Oberflächentemperatur der Bremse darf 150 °C nicht überschreiten. In feuchter oder korrosiver Umgebung eingesetzte Bremsen müssen eine Korrosionsschutzbehandlung erhalten. Der Elektromagnet bzw. der Hydrostoßantrieb der Bremse ist mit einer manuellen Freigabevorrichtung auszustatten – bei Stromausfall oder blockierter Bremse kann die hängende Last über die manuelle Freigabe kontrolliert abgesenkt werden. Die Betätigungskraft der manuellen Freigabe darf 300 N nicht überschreiten; der Freigabehub muss so bemessen sein, dass die Bremse vollständig geöffnet wird. Das manuelle Freigabeseil bzw. die Zugstange sind im Rahmen der wiederkehrenden Prüfung auf Leichtgängigkeit und ausreichenden Hub zu kontrollieren, um ein Festsetzen durch längeren Nichtgebrauch zu vermeiden. Nach einer manuellen Freigabe ist die Bremse durch manuelle Rückstellung in den ordnungsgemäßen Bremszustand zu versetzen; ein Betrieb des Hubwerks bei geöffneter Bremse ist untersagt.

Berechnung und Überprüfung des Bremsmoments

Die Norm legt das Berechnungsverfahren für das Bremsmoment detailliert fest. Das Nennbremsmoment Tb der Hubwerksbremse muss folgender Bedingung genügen: Tb ≥ 1,5 × Tl, wobei Tl das äquivalente Moment der Nenn-Hublast auf der Motorwelle ist. Es gilt: Tl = (Q + G0) × D / (2 × i × η), mit Q als Nenntragfähigkeit, G0 als Gewicht der Lastaufnahmemittel, D als Trommeldurchmesser, i als Übersetzungsverhältnis des Getriebes und η als Wirkungsgrad des Mechanismus. Der Bremssicherheitsfaktor von 1,5 verschärft die Anforderungen der Norm DIN 15018 weiter. Für Hubwerke mit höherer Triebwerksgruppe oder für besonders kritische Hubwerke empfiehlt die Norm, den Sicherheitsfaktor auf 1,8 bis 2,0 zu erhöhen. Bei einer Doppelbremse (Betriebsbremse + Sicherheitsbremse) muss jede Bremse das geforderte Bremsmoment einzeln aufbringen, sodass bei Versagen einer Bremse die andere die Last weiterhin sicher abbremsen kann.

Der Bremsweg ist das unmittelbare Maß für die Bremsleistung. Die Norm legt fest, dass der Bremsweg nach Betätigung der Bremse unter Nennlast den Wert Hubgeschwindigkeit geteilt durch 65 nicht überschreiten darf (S ≤ v/65, wobei v die Nenn-Hubgeschwindigkeit in m/min ist). Bei einer Hubgeschwindigkeit von 8 m/min ergibt sich beispielsweise ein zulässiger Bremsweg von 8/65 = 123 mm. Die Messung des Bremswegs ist im warmen Zustand der Bremse durchzuführen (nach Erreichen des thermischen Gleichgewichts im Dauerbetrieb), da der Reibungskoeffizient einer kalten Bremse von dem einer warmen Bremse abweicht. Die Messung erfolgt bei stabil hängender Last; es sind drei Messungen durchzuführen und der Mittelwert als Abnahmekriterium heranzuziehen. Überschreitet der Messwert den zulässigen Grenzwert, sind die Ursachen systematisch zu prüfen: Einstellung des Bremsspiels, Oberflächenzustand der Bremsscheibe (z. B. Ölverschmutzung) sowie die Einstellung der Federkraft.

Bremstypen und Materialanforderungen

Die Norm enthält Empfehlungen zur Bauart der Bremse für Hubwerke. Für die Hubwerksbremse sind Backenbremsen oder Scheibenbremsen vorgesehen. Die Backenbremse überzeugt durch ihren einfachen Aufbau, ein hohes Bremsmoment und eine einfache Wartung – sie ist die am weitesten verbreitete Bauart in Kran-Hubwerken. Die Scheibenbremse zeichnet sich durch ein ruhiges Bremsmoment, gute Wärmeableitung und geringe Bremsgeräusche aus; sie eignet sich für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Bremsstabilität, beispielsweise beim präzisen Anschlagen von Lasten. Für die Bremsbeläge ist ein asbestfreier Reibwerkstoff (z. B. Sintermetall oder Halbmetall) zu verwenden, mit einem Reibungskoeffizienten zwischen 0,35 und 0,45, guter thermischer Stabilität und ohne gesundheitsgefährdenden Staub. Das Material der Bremsscheibe muss mindestens der Güte ZG340-640 oder dem Werkstoff 45 entsprechen; die Laufflächenhärte muss HB280–320 betragen, die Einhärtetiefe mindestens 3 mm. Der Rundlauf der Bremsscheibe darf 0,05 mm nicht überschreiten, die Rauheit der Lauffläche Ra nicht mehr als 1,6 µm betragen.

Anforderungen der Norm an die Bremsfeder: Es sind zylindrische Schraubendruckfedern aus 60Si2Mn oder 50CrV zu verwenden, die vergütet (gehärtet und angelassen) sind. Die Abweichung der freien Höhe der Feder darf ±3 % nicht überschreiten; die Abweichung der Verformung unter Arbeitslast vom Bemessungswert ist auf ±5 % begrenzt. Nach 100.000 Lastwechseln bei maximaler Arbeitslast darf die Feder keine bleibende Verformung oder Ermüdungsbruch aufweisen. Der Elektromagnet oder Hydrostoßantrieb der Bremse muss über ausreichende Anzugskraft und ausreichenden Hub verfügen, um ein zuverlässiges Lösen der Bremse im gesamten Spannungstoleranzbereich der Nennspannung (von −15 % bis +10 %) zu gewährleisten. Die Hydrauliköl-Sorte für die Hydraulik-Stoßbremse ist entsprechend der Umgebungstemperatur zu wählen: Bei niedrigen Temperaturen ist ein Hydrauliköl mit niedrigem Stockpunkt, bei Hochtemperaturumgebung ein Öl mit höherer Viskosität einzusetzen. Die Bremse muss über eine automatische Nachstellung des Verschleißes oder eine manuelle Einstellvorrichtung verfügen, um das Bremsspiel bis zu einem Belagverschleiß von 50 % der ursprünglichen Dicke konstant zu halten.

Kernparameter und Konfiguration des Bremssystems

Die folgende Vergleichstabelle fasst die wesentlichen Parameteranforderungen der Norm an das Bremssystem von Hubwerken zusammen und dient als Referenz für Geräteauswahl, Montageabnahme und Tägliche Prüfung.

Häufige Fragen