GB/T 36152-2018 Kranräder und Spurkränze Normeninterpretation
DIN 15018 – Krane; Grundsätze für Stahltragwerke ist die maßgebliche Norm für Konstruktion, Fertigung und Abnahme von Kranrädern. Sie legt Typen und Abmessungen, technische Anforderungen, Werkstoff- und Wärmebehandlungsvorgaben sowie Prüfverfahren und Prüfregeln fest und gilt für Laufräder der Kranbrücke und der Laufkatze von Brücken- und Portalkranen sowie für Räder schienengebundener Hebezeuge wie Portalwippdrehkrane.
DIN 15018 ist die maßgebliche Norm für Konstruktion, Fertigung und Abnahme von Kranrädern. Sie definiert Typen und Abmessungen, Werkstoff- und Wärmebehandlung, Parameter von Lauffläche und Spurkranz sowie Prüf- und Ausmusterungskriterien. Das Laufrad ist eine Kernkomponente des Kranfahrwerks – seine Qualität bestimmt maßgeblich Laufruhe und Lebensdauer der gesamten Maschine.
Raddurchmesser und Größenreihen
DIN 15018 unterscheidet Kranräder nach der Spurkranzform: Räder mit beidseitigem Spurkranz (beidseitig geführt, für Standardschienen geeignet, die am häufigsten verwendete Bauform bei Brücken- und Portalkranen; der Spurkranz führt das Rad auf der Schiene und verhindert Entgleisen), Räder mit einseitigem Spurkranz (nur einseitig geführt, geeignet für Schienen mit seitlicher Bordanlage oder für bestimmte Laufräder der Laufkatze; einfacherer Aufbau) und Räder ohne Spurkranz (in Verbindung mit horizontalen Führungsrollen, geeignet für Portalkrane großer Spannweite zur Reduzierung seitlicher Kräfte durch Verlaufen). Nach der Laufflächenform wird unterschieden zwischen zylindrischer Lauffläche (zylindrische Radlauffläche, am häufigsten, für Kranbrücke und Laufkatze von Brücken- und Portalkranen) und konischer Lauffläche (Lauffläche mit 1:10- oder 1:20-Konizität; die konische Fläche bewirkt bei Vorwärtsfahrt eine selbsttätige Wellenausrichtung und reduziert Spurkranzreiben).
Die Norm legt den Raddurchmesserbereich fest: von Φ200 mm bis Φ1250 mm in insgesamt 28 Größen (200, 250, 315, 350, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250 usw.). Die Radaufstandsbreite wird in Abhängigkeit von Raddurchmesser und Schienenprofil bestimmt.
Werkstoff und Wärmebehandlung
Die Norm stellt folgende Anforderungen an den Radwerkstoff: Empfohlen werden 65Mn, 60Si2Mn oder 42CrMo (nach dem Durchhärten und Anlassen müssen Lauffläche und Spurkranz die geforderte Härte erreichen). 65Mn – der am häufigsten verwendete Radwerkstoff, mit guter Durchhärtbarkeit und hoher Verschleißfestigkeit; Laufflächenhärte HB300–380, Radkranzhärte HB280–360. 60Si2Mn – Federstahl als Radwerkstoff, mit besserer Elastizität und Ermüdungsfestigkeit als 65Mn, geeignet für Kranräder mit hoher Schlaglast; Laufflächenhärte HB320–400. 42CrMo – legierter Stahl als Radwerkstoff, mit den besten mechanischen Eigenschaften und der höchsten Durchhärtbarkeit, geeignet für schwere Krane und Räder großer Durchmesser (Φ≥800 mm); Laufflächenhärte HB340–420.
Die Norm fordert eine Mindest-Einhärtetiefe von 15 mm für Lauffläche und Spurkranz (in 15 mm Tiefe muss die Härte noch ≥HB260 betragen), damit das Rad auch nach längerem Verschleiß nicht durch unzureichende Kernhärte vorzeitig versagt. Nach dem Durchhärten ist ein Anlassen erforderlich, um Härtespannungen abzubauen und die Härte in den vorgeschriebenen Bereich einzustellen.
Kelude Schwerindustrie fertigt Kranräder gemäß DIN 15018 mit gehärteter Lauffläche aus 65Mn; für kritische Anwendungen kommen Räder aus 42CrMo zum Einsatz.
Laufflächen- und Spurkranzmaße
Die Norm legt die Toleranzen der maßgeblichen Radmaße detailliert fest: Durchmessertoleranz – die Fertigungstoleranz des Nenndurchmessers beträgt h9 (für Präzisionspassung) bzw. h11 (für allgemeine Anwendungen). Toleranz der Radaufstandsbreite – Maßtoleranz ±0,5 mm (nach Bearbeitung). Spurkranzhöhe – einseitige Spurkranzhöhe h≥20 mm (Raddurchmesser ≤500 mm) bzw. h≥25 mm (Raddurchmesser >500 mm).
Spurkranzdicke – Dicke an der Spurkranzwurzel b≥16 mm (D≤500 mm) bzw. b≥20 mm (D>500 mm). Rundlauf der Radlauffläche – der Rundlauf der Lauffläche zur Bezugsbohrung über die Radbreite darf 0,1 % des Raddurchmessers, höchstens jedoch 0,5 mm betragen. Planlauf – der Planlauf der Spurkranzinnenfläche zur Bezugsbohrung darf 0,15 % des Raddurchmessers, höchstens jedoch 0,8 mm betragen.
Ein zu großer Planlauf führt zu Verlaufen des Rades auf der Schiene und zu Spurkranzreiben. Kontaktbreite Rad/Schiene – die Radaufstandsbreite sollte 10–20 mm größer sein als die Schienenkopfbreite, um auch bei Spannweiten- und Spurweitenabweichungen stets eine ausreichende Kontaktfläche sicherzustellen.
Anforderungen an das Zusammenspiel von Rad und Schiene
Die Norm stellt zentrale Anforderungen an das Zusammenspiel von Rad und Schiene: Schienenprofil – die Räder sind in Verbindung mit folgenden Schienenprofilen zu verwenden: P38, P43, P50, P60 (Eisenbahnschienen nach Norm) oder QU70, QU80, QU100, QU120 als kranspezifische Schienen (YB/T 5055). Die Radaufstandsbreite sollte 10–20 mm größer sein als die Schienenkopfbreite. Spurweitenabweichung – die Abweichung der Spurweite der Kranbrücke darf ±5 mm nicht überschreiten (bei Spannweite ≤30 m) bzw. ±8 mm (bei Spannweite >30 m).
Der Höhenunterschied der Schienen im selben Querschnitt darf 10 mm nicht überschreiten. Montagegenauigkeit der Räder – die horizontale Schiefstellung (Winkel zwischen Radachse und Schienenmitte in der horizontalen Ebene) darf 0,4 mm/m nicht überschreiten (d. h. ≤0,4 mm Abweichung pro Meter Länge). Die vertikale Schiefstellung (Winkel zwischen Radachse und horizontaler Ebene in der vertikalen Ebene) darf 0,2 mm/m nicht überschreiten.
Zu große Schiefstellungen führen zu schlechtem Kontakt zwischen Rad und Schiene – sie verursachen Spurkranzreiben, abnormalen Spurkranzverschleiß und erhöhten Fahrwiderstand. Die Norm fordert außerdem, dass die Raddurchmesser-Differenz verschiedener Räder desselben Krans 0,1 % des Nenndurchmessers nicht überschreiten darf (d. h. bei Φ500 mm ≤0,5 mm), um eine gleichmäßige Lastverteilung auf alle Räder zu gewährleisten.
Inspektion und Ausmusterung
Die in der Norm festgelegten Inspektions- und Ausmusterungskriterien für Laufräder: Werksabnahme – jedes Laufrad ist einer Maßprüfung (Durchmesser, Breite, Spurkranzhöhe, Spurkranzdicke, Rundlauf- und Springentoleranzen in axialer und radialer Richtung), einer Härteprüfung (jeweils drei Messpunkte an Lauffläche und Spurkranz) sowie einer Sichtprüfung (frei von Rissen, Poren, Lunkern, Schlackeneinschlüssen und anderen Fehlern) zu unterziehen. Typprüfung – umfasst Prüfungen der mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit), die Erkennung der Einhärtetiefe (Härteprüfung oder Gefügeuntersuchung am Radquerschnitt) sowie die Ermüdungsprüfung. Ein Laufrad ist unter folgenden Bedingungen auszumustern: Laufflächenverschleiß – bei einem Verschleißbetrag der Radlauffläche von 15 % der ursprünglichen Laufflächendicke ist das Rad auszumustern (z. B. beträgt die ursprüngliche Laufflächendicke eines Rades Φ500 mm etwa 60 mm; bei Verschleiß auf 51 mm ist ein Austausch erforderlich).
Spurkranzverschleiß – ist die verbleibende Dicke eines einseitigen Spurkranzes auf weniger als 50 % der ursprünglichen Dicke abgenutzt, ist das Rad auszumustern. Ermüdungsabblättern der Lauffläche – bei einer Abblättertiefe von mehr als 2 mm oder einer Abblätterfläche von mehr als 15 % der Laufflächenfläche ist das Rad auszumustern. Rissbildung am Rad – jegliche Risse (unabhängig von ihrer Größe) machen eine weitere Verwendung unzulässig; das Rad ist umgehend zu ersetzen.
Verschleiß im Lagerbereich der Radachse – ist das Passungsspiel durch Verschleiß der Lagerbohrung auf mehr als das Doppelte der ursprünglichen Passtoleranz angewachsen, ist das Laufrad auszutauschen.
| Parameter | 65MnLaufrad | 60Si2MnLaufrad | 42CrMoLaufrad |
|---|---|---|---|
| Laufflächenhärte | HB300~380 | HB320~400 | HB340~420 |
| Einhärtetiefe | ≥15mm | ≥15mm | ≥20mm |
| Kerbschlagzähigkeit | mittel | hoch | hoch |
| passender Durchmesser | ≤800mm | ≤1000mm | ≥800mm |
| passende Baureihe | klein bis mittel Brücken- und Portalkran | mittel bis groß Brücken- und Portalkran | schwer Metallurgiekran |
| relative Kosten | Bezugswert | ×1.3 | ×1.8 |
Häufige Fragen
F: Warum ist eine Wärmebehandlung der Kranräder erforderlich?
A: Die Wärmebehandlung der Laufräder (Mittelfrequenz-Induktionshärtung + Anlassen) dient dazu, auf der Lauffläche eine hochfeste, verschleißfeste Schicht zu erzeugen, während der Radkern zäh bleibt. Die Einhärtetiefe beträgt ≥ 15 mm bei einer Härte von HB300–380, wodurch die Lebensdauer der Räder deutlich verlängert wird. Die Räder von Kelude Schwerindustrie werden streng nach dem Wärmebehandlungsverfahren gemäß DIN 15018 gefertigt; jede Charge wird einer Härteprüfung und Gefügeanalyse unterzogen.
F: Welche Auswirkungen hat eine Radschiefstellung auf den Kranbetrieb?
A: Überschreitet die horizontale oder vertikale Schiefstellung der Räder die zulässigen Grenzwerte, führt dies zu erhöhtem Fahrwiderstand, höherer Stromaufnahme des Motors sowie ungleichmäßigem Verschleiß von Rad und Schiene. Die Montage-Anforderungen sehen eine horizontale Abweichung von ≤ L/1000 und eine vertikale Abweichung von ≤ L/400 vor; die Diagonaldifferenz darf 5 mm nicht überschreiten. Bei Überschreitung dieser Werte ist eine Einstellung erforderlich, da andernfalls die Verschrottung der Räder beschleunigt und die Laufruhe des Krans beeinträchtigt wird.
F: Welche Durchmessertoleranz ist zwischen den vier Rädern eines Krans zulässig?
A: Die Norm schreibt vor, dass die Durchmesserdifferenz aller Räder eines Krans 0,5 mm nicht überschreiten darf. Bei unterschiedlichen Durchmessern kann das kleinere Rad abheben oder nur unzureichend aufliegen, was zu ungleichmäßiger Radlast, Schwanken des Kranrahmens und nicht synchroner Fahrgeschwindigkeit führt. Der Raddurchmesser ist im kalten Zustand in der Mitte der Lauffläche zu messen, wobei der Übergangsbereich der gehärteten Schicht auszusparen ist. Beim Austausch ist auf paarweise Verwendung zu achten.
F: Wie wirken sich Schienenstöße auf die Lebensdauer der Räder aus?
A: Schienenstöße sind eine Stoßquelle beim Betrieb der Räder; Höhenversatz und seitliche Verschiebung an den Verbindungen werden direkt als Schlaglast auf das Rad übertragen. Die Norm fordert einen Höhenversatz von ≤ 1 mm und eine seitliche Verschiebung von ≤ 1 mm. Der temperaturbedingte Spalt ist im Winter auf 4–6 mm und im Sommer auf 6–8 mm einzustellen; ein falsch eingestellter Spalt beschleunigt die Ermüdung der Radlauffläche. Eine monatliche Inspektion des Zustands der Schienenstöße wird empfohlen.
