Naczelna Dyrekcja Kopali
5. Sperradbrem sen (L üftungsbrem sen)
Bei Winden gewöhnlicher A rt ist in der Regel ein Sperrad und eine Handbremse in getrennter Anordnung angebracht. Das Sperrad soll dann die Last im aufgewundenen Zustande schwebend erhalten, während die Handbremse zum gleichförmigen Herablassen der Last dient.
Diese getrennte Anordnung hat den Nachteil, daß der Arbeiter zu
nächst die Sperrklinke bei festgehaltener Kurbel auslösen muß, bevor er die Bremse anziehen kann. Die verschiedenen Handgriffe, welche zum Herablassen der Last bei einfachen Bremsen vorgenommen werden müssen, können ein Herabstürzen der Last zur Folge haben, wenn der Arbeiter die Kurbel nach dem Ausklinken und vor dem Anziehen der Bremse losläßt.
Vgl. die Reibungszahlen, A bschnitt „Spurzapfen“.
Sperradbremsen. 109 Diese Nachteile vermeidet man durch eine zweckmäßige Verbindung von Bremse und Sperrad, wodurch die Sperrad- oder Lösungsbremsen entstehen. Man kann dann beim Lastsenken sofort die Kurbel los
lassen und die Last durch Lüften des Bremshebels herabbremsen, ohne daß man die Sperrklinke auszuhaken braucht.
Die Lüftbremsen sind beständig durch Gewichts- oder Federbelastung angezogen. Es muß dann die stets gebremste Scheibe bei der einen Drehrichtung ein Lastaufwinden gestatten, bei der entgegengesetzten Drehrichtung das Sinken der Last so lange verhindern, bis der Brems
hebel gelüftet worden ist.
Die Bremswirkung dieser Sperrbremsen kann nur nach einer Seite erfolgen.
S p e r r a d b r e m s e .
Die Bremsscheibe sitzt lose auf der Bremswelle. Das Bremsband ist durch die Belastung des Hebels stets gespannt. Das Sperrad ist auf die Welle aufgekeilt und der Bolzen der Sperrklinke ist in dem Boden der Bremsscheibe befestigt.
Fig. 232. Fig. 233.
Sperradbremse.
L a s t h e b e n : Die Bremsscheibe dreht sich nicht, weil sie durch das gespannte Band gehalten wird. Das Sperrad gleitet infolgedessen unter der Sperrklinke hinweg.
L a s t s c h w e b t : Die schwebende Last sucht die Bremswelle rück
wärts zu drehen-, die Zähne des Sperrades legen sich gegen die Sperr
klinke, finden aber einen W iderstand, weil die Bremsscheibe mit dem Klinkenbolzen durch das gespannte Bremsband an der Drehung ver
hindert ist.
L a s t s e n k e n : Sobald man den Bremshebel lüftet, treibt die sinkende Last die Bremswelle an und Sperrad nebst Bremsscheibe drehen sich.
Das Lüften der Bremse hat vom Arbeiter in der Weise zu erfolgen, daß ein gleichmäßiges Herabsinken der Last stattfindet.
110 Sperradbremsen.
Sperradbremse m it gesteuerten Klinken.
Beim Lastheben wird die Bremsscheibe beständig durch das ge
spannte Bremsband gegen die Welle gedrückt. Um die dadurch ent
stehende schädliche Reibung fernzuhalten, setzt man die Bremsscheibe auf das verlängerte Lagerauge des Windenschildes, wie in Fig. 233, oder man verlängert die Nabe der Bremsscheibe und läß t dieselbe in die Bohrung des Windenschildes treten. F ür entsprechende Schmierung der Laufflächen ist durch Schmierlöcher zu sorgen. Die Fig. 237 bis 241 stellen Anordnungen von Bolzen und Klinkenfedern für Bremsen dar.
Fig. 238.
Klinkenbolzenbefestigung. Bolzenbefestigung.
Fig. 239. Fig. 240.
Anordnung von Klinkenfedern.
Selbsttätige Bremsen. 111 6. S elb sttä tig e B rem sen.
Die von Hand bedienten Senkbremsen eignen sich nicht für zu
verlässige Regelung der Senkgeschwindigkeit und zum Anhalten der Last in jeder beliebigen Höhe, insbesondere nicht für lebhaften Betrieb und hohe Leistungen, weil schon geringe Änderungen im Hebelausschlag sehr erhebliche Unterschiede in der Bremswirkung hervorrufen, die sich nur bei außergewöhnlicher Übung vermeiden lassen.
Die Bremsen müssen deshalb bei Maschinenantrieb selbsttätig wirken. Soweit es sich um mechanische Bremsen handelt, sind zwei Konstruktionslösungen zu unterscheiden: a) die Ausbildung der L ast
druckbremsen, b) die Schleuderbremsen.
Letztere scheiden aus, weil sie kleine Lasten langsamer senken als große, so daß z. B. der leere Lasthaken eine störend langsame Senkgeschwindigkeit zur Folge hat.
Ein Abbremsen der beträchtlichen Ankermassen bei Motorantrieb durch Senkbremsen ist nach beiden Richtungen hin nicht möglich. Soll Seilzug, Schnecke oder Gewinde zur Bremsung herangezogen.
Beim Lastsenken muß die Differenz zwischen dem etwas größeren Drehmoment des Reibungswiderstandes und dem Drehmoment der Last überwunden werden — bei Handbetrieb durch die Kurbel oder das Haspelrad, bei Maschinenantrieb durch den Motor. Das Heben bedingt Ausschaltung der Bremswirkung durch Gesperre.
Die Lastdruckbremsen arbeiten unwirtschaftlich, weil sie beim Senken erhebliche Arbeit verbrauchen. Sie sind deshalb nur noch für Handbetrieb von Bedeutung, während bei Maschinenantrieb allgemein elektrische Senkbremsung angewendet wird.
Die Lastdruckbremse wird zweckmäßig nur als Senkbremse ver
wendet. Wollte man sie gleichzeitig zur Verzögerung der Massen als Stoppbremse verwenden, so müßte das Reibungsmoment gegenüber dem Lastmoment sehr groß gewählt werden. Dadurch würde aber ein über
mäßig hoher Arbeitsverbrauch beim Senken bedingt, der für alle Lasten annähernd gleich groß ist und etwa dem Heben der halben Last gleich
kommt. Es ist deshalb noch eine besondere Stoppbremse erforderlich, die als Magnetbremse in Verbindung mit der Lastdruck - Senkbremse Fernsteuerung gestattet.
Der Reibungswiderstand während des Lastsenkens ändert sich nicht proportional mit der Last, weil der Reibungskoeffizient ¡u mit wachsender
112 Selbsttätige Bremsen.
Belastung sinkt. ' Es ist deshalb zweckmäßig, die Metallreibflächen im Ölbad laufen zu lassen, damit ft möglichst konstant bleibt. Hierbei ist im Mittel (i — 0,05.
F ür richtige Wärmeableitung gilt nach S. 108:
k . v < : 30.
1. Seil-Lastdruckbremsen.
Anordnung: Nach Fig. 242 wird das sonst an einem festen Punkt angebrachte Seilende mit dem Bremshebel verbunden. Die lose auf der Welle sitzende Bremsscheibe wird also stets gebremst. Die Ver
bindung m it der Welle erfolgt entweder durch ein aufgekeiltes Sperr
rad, dessen Klinkenbolzen im Bremsscheibenboden befestigt sind, oder
Fig. 242. F ig. 243.
Klotzbremse mit Zahngesperre, Bandbremse mit geräuschlosem Gesperre, durch Seilzug betätigt. durch Seilzug betätigt.
durch ein geräuschloses Gesperre mit aufgekeiltem Klinkenträger und als Keilnute ausgebildetem Bremsscheibeninnenrand nach Fig. 243.
Arbeitsweise: W ährend des Senkens ist infolge der Wirkungs
weise der Gesperre Kupplung zwischen Bremsscheibe und Welle vor
handen und der unter dem Einfluß der Last stehende Bremshebel er
zeugt den erforderlichen Bremswiderstand. W ährend des Hebens kann sich die ßremswelle ungehindert drehen, weil das Gesperre wirkungslos ist, die gebremste Scheibe also stehen bleibt.
Selbsttätige Bremsen. 113 Das Gesperre kann durch Anordnung eines Magneten vermieden werden. Beim Senken ist der Magnet stromlos, die Bremse also an- gezogen. Beim Heben erhält der Magnet Strom, lüftet also die Bremse.
Eine besondere Stoppbremse läßt sich entbehren, wenn das Bremsmoment gegenüber dem Lastrückdruckmoment gi’oß ausgefiihrt und die Bremse während des Senkens von diesem Überschuß ent
lastet wird, indem der Magnet mit vor
geschaltetem W iderstand Strom erhält.
Klotzbremse m it Magnet durch Seilzug b e tä tig t 2. Schnecken • Lastdruckbremsen.
Bei Schneckengetrieben sucht die durch die Last erzeugte Umfangskraft des Schneckenrades die Schnecken
welle in ihrer Achse zu verschieben.
Dieser Druck wird zur Erzeugung eines Reibungswiderstandes benutzt, dessen Moment dem Lastmoment das Gleich
gewicht hält.
Beim Senken muß der Überschuß: Bremswiderstand—Lastzug durch den äußeren Antrieb überwunden werden. Beim Heben wird die Bremse durch ein Gesperre oder durch einen Magnet abgeschaltet.
Der zur Erzielung des Reibungswiderstandes beim Senken erforder
liche Anpressungsdruck wächst im gleichen Verhältnis m it der Last.
Man wählt das Bremsmoment 1jb bis 1/ 3 größer als das Rücktriebmoment.
Die nachstehend beschriebenen Lastdruckbremsen von B e c k e r , L ü d e r s und B o l z a n i dienen dem Handbetrieb, besonders bei Schnecken
flaschenzügen und Laufkatzen.
Bei elektrischem Antrieb wird die Reibfläche zweckmäßig als Lamellenfläche ausgebildet, wie die beschriebene Lastdruckbremse der Deutschen Maschinenfabrik zeigt. Eine besondere Stoppbremse wird hier häufig bei sehr groß gewähltem Sicherheitsüberschuß unter Inkauf
nahme eines hohen Stromverbrauches weggelassen.
S c h n e c k e n - L a s t d r u c k b r e m s e v o n B e c k e r .
Auf der Schnecken welle sitzt der Vollkegel a, welcher von dem axialen Schneckendruck, den die aufzuwindende Last erzeugt, in den Hohlkegel b gedrückt wird. Dieser Hohlkegel b stützt sich gegen die dem Sperrkegel hinweg und die vermöge des axialen Schneckendruckes
B e t h m a n n , H e b e z e u g e . 6. A u f l . g
gekuppelte Schnecken welle dreht sich m it dem Hohlkegel b, weil die Reibung in der Kegelkupplung größer ist, als zwischen dem Zapfen des Hohlkegels und dem Stützzapfen. Nach Loslassen der Kurbel oder des Haspelrades wird die Last schweben bleiben, weil der bei hängender Last stets ausgeübte Kupplungsdruck die beiden Kegel der Kupplung verbindet und die Sperrklinke das Sinken der Last hindert.
Das Lastsenken wird durch Drehen am Haspelrade in der Senk- richtung erreicht, wodurch der Reibungswiderstand in der Kegelkupp
lung überwunden wird.
Fig. 245.
b
114 Selbsttätige Bremsen.
Schnecken-Lastdruckbremse von B e c k e r .
F ig . 246.
Diese Drucklagerbremse, für welche nachstehende Rechnung durch
zuführen ist, fällt in ihren Dimensionen sehr klein aus.
Es bedeute:
M das Bremsmoment der Kegelkupplung in kgcm,
K den Zahn druck in Richtung der Schneckenachse, also den Anpreßdruck für die Kupplung,
r den Schneckenhalbmesser in cm, oc den Steigungswinkel des
Schneckengetriebes, p den Reibungswinkel des
Schneckengetriebes,
W den Umfangswiderstand am m itt
leren Kegelhalbmesser,
b den mittleren Bremskegelhalb
messer in cm,
ß den halben Kegelwinkel der Kupplung,
jitj = tg p! den Reibungskoeffizienten in den Bremsflächen.
Unter Vernachlässigung der Lagerreibungen ist das selbsttätige Rücktriebmoment in der Schneckenwelle (S. 149)
M 25- K . r .tg ( a — q), oder mit M — W . b
W . b K . r . t g ( u — p).
0
Zwischen Einpressungsdruck K und Umfangskraft W besteht die Beziehung
sin ß also ist
woraus mit fi2 = tg p!
b > r s i n ß . t g ( a - Q )
= *9 Qi
Gebräuchliche Ausführungswerte für Flaschenzüge:
« = 22°; ß = 21° (ß = 28° ist Grenzwert).
Q = 7°; P = 0,08; ^ = tg ^ = 0,08.
Die Breite des Bremskegels erm ittelt sich wie hei den Konus
kupplungen aus der zulässigen spezifischen Pressung.
S c h n e c k e n - L a s t d r u e k b r e m s e v o n L ü d e r s .
Die Kegelkupplung ist hier durch eine Lamellenkupplung ersetzt.
Zwischen den beiden durch Feder mit der Welle verbundenen schmiede
eisernen Druckscheiben a und b, von denen die linke mit einem
Stütz-Fig. 247.
Selbsttätige Bremsen. 115
S c h n e ck e n -L a std ru c k b rem se von L ü d e r s .
zapfen versehen ist, sitzt lose das Sperrad c, welches wieder den Rück
gang der Last hindert. Zwischen dem aus Bronze gegossenen und mit Fettkam m er versehenen Sperrade c und der Druckscheibe a ist eine Lederscheibe angebracht, welche die Lamellenkupplung elastisch ge
stalten soll.
S c h n e c k e n - L a s t d r u c k b r e m s e v o n B o l z a n i .
Die Schneckenwelle a wird durch die Last in der Richtung des Pfeiles belastet. Es drückt infolgedessen Bund b der Welle die beiden
J) S te llu n g n a h m e zu d ie s e r F o rm e l i n Z eitsc h r. d. Yer. d e u tsch . Ing. 1915, S. 1030: P ro f. B o n t e : B e itra g z u r B e rec h n u n g d e r K e g e lre ib k u p p lu n g e n u n d ü b e r R e ib u n g u n d S c h m ie ru n g .
D o r t i s t nachg ew iesen , daß die in d e r L i t e r a t u r g e b rä u c h lic h e F o rm e l von W e i s
-—:— -3 falsch se i, un d daß die u rs p r ü n g lic h von R e u 1 e u Y
s m ß cosß * 6
b a c h W =
a u fg es te llte F o r m e l W = die ric h tig e ist.
8*
116 Selbsttätige Bremsen.
halbringförmigen Bremsbacken c nnd c\ gegen die schiefen Flächen der keilförmigen Ansätze der auf der Welle axial verschiebbaren, aber undrehbar befestigten Scheibe d. Dadurch wird eine Spreizung der Bremsbacken gegen die Zylinderfläche der Bremsmuffe ex hervorgerufen, während der Längsdruck auf die Keilflächen durch die Scheibe d sich gegen die Ebene e der Bremsmuffe stützt. Die weitere Druckübertragung findet dann von der Bremsmuffe auf die lose Spurbüchse /, von dieser schließlich auf den Spurzapfen g J) statt, der sich in dem festen Lager h des Flaschenzuggehäuses oder Windengestelles befindet.
Maximbremse von B o l z a n i .
S c h n e c k e n - L a s t d r u e k b r e m s e
d e r W e i t e r - E l e k t r i z i t ä t s - u n d H e b e z e u g w e r k e , K ö l n .
Diese Bremse ist sta tt des bei den anderen Konstruktionen üblichen Spurzapfens und Sperrades m it einem Kugellager und einem Walzen
gesperre ausgestattet.
Nach Fig. 249 ist das linke Ende der Schneckenwelle g in dem Bremsgehäuse a gelagert und träg t eine m it der Welle fest verbundene Reibungsscheibe f. Außerdem liegt im Gehäuse a eine Reibrollen
scheibe c, deren keilförmige Aussparungen für die Rollen d so gestaltet sind, daß sich die Scheibe c im Gehäuse a in der Aufwinderichtung frei drehen kann. Beim Drehen nach der anderen Richtung dagegen bremst sich die Scheibe c im Gehäuse a m ittels der Rollen d fest.
Um die Drehung der Scheibe c im Gehäuse a möglichst zu er
leichtern,. ist zwischen beiden ein Kugellager b sta tt der sonst üblichen Stützzapfen angeordnet, während zwischen den Scheiben f c behufs E r
höhung der Reibung eine Lederscheibe e liegt.
Wirkungsweise: Beim Heben der Last wird die Schneckenwelle g nach rechts gedrückt. Hierbei ist die Reibung infolge des Kugelstütz
lagers sehr gering. Hört die Kraftwirkung auf, so wird durch den Rücktrieb der Last die von der Scheibe f mitgenommene Reibscheibe c durch die Rollen d im Gehäuse a festgebremst. Da nun zwischen c
x) U n g ü n s tig e S p u rz a p fe n k o n s tru k tio n in F ig . 245, 247, 248.
Selbsttätige Bremsen. 117 und e nach wie vor Reibungsschluß besteht, so kann die Last nicht sinken. E rst durch Ziehen an der Haspelkette im Sinne der Senk- richtuug kann ein Senken der Last bewirkt werden. Walzen- und Kugelsperre eignen sich nur für ganz kleine Kräfte, da eine gleich
mäßige Anlage der einander gegenüberliegenden Sperrteile nicht zu erwarten ist.
Rücklaufbremse der Welter-Elektrizitäts- und Hebezeugwerke.
S c h n e c k e n - L a s t d r u e k b r e m s e d e r D e u t s c h e n M a s c h i n e n f a b r i k
A.-G-Die Bremse ist in die Hauptwinde eines Viermotorenkranes für 3 0 t T ragkraft und 2 1 m Spannweite eingebaut. Der Hubmotor leistet bei 540 Uml./min. 26 PS und treibt die Trommel von 500 mm Durch
messer durch ein doppelgängiges Schneckengetriebe 1:15 und ein Stirn
rädervorgelege 1: 4. Hubgeschwindigkeit 2,4 m/min. Die elastische Kupplung zwischen Motor- und Schneckenwelle dient einer elektro
magnetischen Lüftbremse als Bremsscheibe.
Die Lastdruckbremse ist m it einem Kugelstützlager am Ende der Schneckenwelle in eine geschlossene, gegen das Schneckengehäuse
118 Selbsttätige Bremsen.
geschraubte gußeiserne Büchse mit Ölbad eingebaut und besteht aus einem doppelten Lamellensatz mit zwei Sperrädern. Die drei Brems
flächen der lose eingesetzten Sperräder sind mit Vulkanfiber belegt.
Die beiden Sperrklinken arbeiten geräuschlos mit Selbststeuerung durch einen Stellzaum.
Beim Heben gestatten die Sperrklinken freie Drehung der Sperr- scheiben, es findet keine Bremsung statt. Bei der Bewegungsumkehr werden die Sperrscheiben durch die Klinken festgehalten, es findet Bremsung statt.
K den durch die Schraube erzeugten Axialdruck,
r den mittleren Halbmesser der Schraube im Gewinde, a den Steigungswinkel der Schraube,
q den Reibungswinkel derselben. den vorsichtshalber hoch einzuschätzenden Wirkungsgraden zu m ulti
plizieren sind. der Schraube unter Vernachlässigung des Schraubenstützmomentes zu
K = . . — s