Stranggepresste Profile für Ausleger von Brückenkranen
Jedes Kilogramm in einem Kranausleger wird zuerst vom Kran selbst getragen, bevor er irgendetwas anderes trägt, daher beeinflusst das eingesetzte Profil direkt die Nutzlast, die die Maschine heben kann. Für diese Anwendung entwickelte Montanstahl stranggepresste Sonderprofile aus Kohlenstoffstahl S355J2, bei denen die Wandstärke über den Querschnitt variiert – mit Material dort, wo sich Spannungen konzentrieren, und weniger Material dort, wo es nicht benötigt wird –, und bei denen die Befestigungsflansche für Seilaufhängungen und Laufkatzensysteme direkt in die Geometrie eingeformt statt nachträglich angeschweisst sind.
Wo Standardprofile an ihre Grenzen stossen
Die Krankonstruktion stellt besondere Anforderungen an Werkstoff und Geometrie, und Standardprofile stossen häufig an ihre Grenzen, wenn die Spannweite wächst, die Lasten steigen oder die Einsatzbedingungen ungewöhnlich werden. Bei Brückenkranen muss ein Tragprofil Tragfähigkeit mit geringem Gewicht und Formstabilität unter dynamischer Belastung verbinden – drei Eigenschaften, die ein Katalogträger nur durch Kompromisse ausgleicht, weil seine Form für einen allgemeinen Fall und nicht für diesen optimiert wurde. Um Effizienz, Sicherheit und Lebensdauer zu verbessern, werden deshalb Sonderprofile gezielt für die Bedürfnisse der Kranindustrie entwickelt, die mehrere Funktionen in einer einzigen optimierten Geometrie vereinen, statt sie aus Einzelteilen aufzubauen. Profile dieser Art sind zentral für Maschinen und Fördertechnik, wo Struktur und Mechanik gemeinsam konstruiert werden müssen.
Vier Anforderungen, die in entgegengesetzte Richtungen ziehen
Zuverlässige strukturelle Leistung unter anspruchsvollen Bedingungen bedeutete, vier Anforderungen gleichzeitig zu erfüllen. Der Ausleger muss hohen Lasten standhalten, sowohl den Punktlasten der Laufkatze, wo immer sie anhält, als auch den dynamischen Kräften beim Heben, Beschleunigen und Bremsen der Last. Das Gewicht muss optimiert sein, denn eine leichtere Struktur ist einfacher zu montieren und lässt mehr von der Nenntragfähigkeit für die Nutzlast statt für den Kran selbst übrig. Die Torsionssteifigkeit muss ausreichen, damit der Kran bei maximaler Ausladung stabil bleibt, wo eine exzentrische Last den Ausleger um seine Achse verdreht. Schliesslich muss das Profil wirtschaftlich herstellbar sein, denn ein Querschnitt, der perfekt funktioniert, aber zu viel kostet, geht nie in Produktion. Festigkeit, Steifigkeit und Leichtbau stehen in direktem Widerspruch, und die einzige Möglichkeit, alle zu erfüllen, besteht darin, das Material dorthin zu verlagern, wo es am meisten arbeitet.
Anwendungskontext
Geometrieoptimierung und Werkstoffwahl lösten den Konflikt gemeinsam. Die Wandstärken wurden über das Profil variiert, mit Verstärkungen an den am stärksten beanspruchten Stellen und weniger Material an den übrigen, was das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht verbessert, ohne den Bauraum zu verändern, für den der Kran konstruiert wurde. Die Befestigungsflansche für die Seilaufhängungen und das Laufkatzensystem wurden direkt in die Geometrie integriert, sodass Elemente, die sonst angeschweisst würden, Teil der stranggepressten Form werden; damit entfallen Fügestellen, die sowohl Kosten verursachen als auch ein Ermüdungsrisiko darstellen. Hochfester Stahl S355 lieferte die Zug- und Druckfestigkeit für leichtere Strukturen, die weiter spannen und mehr heben. Das Strangpressen eignet sich für diese Art von Profil, weil es in einem einzigen Durchgang Hinterschneidungen und variierende Wandstärken wirtschaftlich erzeugt, auch in begrenzten Stückzahlen. Die Profile werden als Sonderprofile nach Zeichnung des Herstellers entwickelt; Details finden Sie in den technischen Q&A.