WIKI – Sicherheits- bzw. Lastbremsen

Entdecken Sie die zuverlässigen Rücklaufsicherungen und Bremseinrichtungen für Hebezeuge nach DGUV V54. Erfahren Sie, wie sie das unbeabsichtigte Zurücklaufen der Last effektiv verhindern und Kräfte sicher aufnehmen. Erfahren Sie hier mehr über ihre Bedeutung, Funktion und Einsatzmöglichkeiten.

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Sichere Rücklaufsicherungen für Hebezeuge nach DGUV V54: Konstruktion und Funktionsweise im Überblick

Hebezeuge (Seilwinden, Spindelwinden, Zahnstangenwinden, etc.), die zum Bewegen von Lasten auf schiefen Ebenen oder zum Heben bestimmt sind, müssen nach DGUV V54 (ehemals BGV D8) so eingerichtet oder beschaffen sein, dass ein unbeabsichtigtes Zurücklaufen der Last verhindert wird (Rücklaufsicherung). Diese Rücklaufsicherungen müssen selbsttätig wirken und so ausgelegt sein, dass die auftretenden Kräfte von dem Hebezeug sicher aufgenommen werden können. Darüberhinaus muss die Bremseinrichtung die Last aus jeder Richtung abfangen und halten können. Sie muss nach dem Rückgang der Steuereinrichtung in die Nullstellung, bei Unterbrechung des Antriebes und beim Ansprechen von Endlagenschaltern oder Überlastabsicherungen selbsttätig wirken. Des weiteren müssen Bremseinrichtungen so beschaffen sein, dass der Bedienende die konstruktiv festgelegte Bremswirkung mit einfachen Mitteln nicht beeinflussen kann.

Diese Rücklaufsicherungen können konstruktiv auf verschiedenen Weisen umgesetzt werden. Die Forderungen werden erfüllt durch selbsthemmende Getriebeformen, automatisch einfallende kraftbetriebene Bremssysteme oder durch diverse mechanische Wirkprinzipien. Die nachfolgende Beschreibung erklärt die bei haacon verwendeten Wirkprinzipien und deren Ausführungsvarianten.

Haacon verwendet neben dem Einsatz von selbsthemmenden Getrieben und elektrischen Bremseinrichtungen zusätzlich drei weitere mechanische Bremssysteme, welche abhängig vom Einsatzfall und den damit verbundenen Anforderungen Anwendung finden.

(Gewinde-) Lastdruckbremse

Die (Gewinde-)Lastdruckbremse ist die am weitesten verbreitete und auch bei haacon die am häufigsten genutzte Variante der Rücklaufsicherung. Sie findet ihren Einsatz hauptsächlich bei manuell betriebenen bzw. langsam laufenden, elektrisch getriebenen Systemen.

Aufbau

Die Lastdruckbremse besteht aus zwei Funktionsbaugruppen. Der Bremskopf ermöglicht das Öffnen und Schließen der Bremse. Er besteht aus mehreren, über Gewinde axial zueinander verschiebbaren, Bauteilen (Druckstücke, Bremsscheiben, Sperrräder, etc.) und ist Schnittstelle für Antriebs- bzw. Abtriebskräfte. Die Hakengruppe bietet den erforderlichen Gegenhalt und überträgt die auftretenden Haltemomente in das Hebezeug und gewährleistet somit die Ableitung der auftretenden Kräfte in die Befestigungsbasis.

Lastdruckbremse

Lastdruckbremse

Die Lastdruckbremse besteht aus zwei Funktionsbaugruppen. Der Bremskopf ermöglicht das Öffnen und Schließen der Bremse. Er besteht aus mehreren, über Gewinde axial zueinander verschiebbaren, Bauteilen (Druckstücke, Bremsscheiben, Sperrräder, etc.) und ist Schnittstelle für Antriebs- bzw. Abtriebskräfte. Die Hakengruppe bietet den erforderlichen Gegenhalt und überträgt die auftretenden Haltemomente in das Hebezeug und gewährleistet somit die Ableitung der auftretenden Kräfte in die Befestigungsbasis.

Wirkungsweise

Beim Heben der Last wird das Antriebsmoment auf das Kurbelauge (1) übertragen, wodurch das Kurbelauge (1) über ein Gewinde axial nach links verschoben wird. Durch den axialen Vorschub werden die Bremsscheiben (3) und das Sperrrad (4) zwischen Druckstück (2) und Kurbelauge (1) eingeklemmt. Es entsteht entsprechend der anstehenden Last ein Reibmoment, welches größer ist als das Lastmoment. Beim Heben der Last (Drehrichtung im Uhrzeigersinn) springt der Sperrhaken (5) über die Verzahnung des Sperrrades (4) und rastet nach jeder Teilung ein. Die Zweiteilung des Sperrhakens stellt sicher, dass mindestens ein Sperrhaken im Eingriff ist. Wird der Hebevorgang unterbrochen, hält der eingeklinkte Sperrhaken (5) das durch das Reibmoment eingeklemmte Sperrrad (4) fest. Dadurch ist gewährleistet, dass die Last sicher hält.

Beim Senken der Last ist der Sperrhaken (5) immer im Eingriff. Wird die Last gesenkt, wandert das Kurbelauge (1) über das Gewinde axial nach rechts und löst die kraftschlüssige Verbindung zwischen Sperrrad (4) und Bremsscheiben (3). Der Sperrhaken (5) ist nach wie vor im Eingriff, jedoch dreht das gelöste Sperrrad (4) durch. Die angehobene Last sinkt ab und versucht dabei den durch die Kurbelbewegung geöffneten Sperrmechanismus wieder zu schließen.

Im Senkbetrieb stellt sich im Idealfall folglich ein Gleichgewicht zwischen der öffnenden Bewegung infolge des Antriebs und der schließenden Bewegung infolge des Absenkens der Last ein. Wird die Antriebsbewegung unterbrochen, schließt sich der Sperrmechanismus infolge des Lastmoments. Bremsscheiben (3) und Sperrrad (4) werden geklemmt und der im Eingriff befindliche Sperrhaken (5) hält die Last wieder sicher in ihrer Position.

Vor- / Nachteile

+ einfache, kostengünstige Ausführung
+ über viele Jahre bewährtes Funktionsprinzip
+ relativ unempfindlich gegenüber äußeren Störeinflüssen

Richtungsabhängig! Standard: bei Antrieb im Uhrzeigersinn (rechts herum) wird die Last angehoben
Zum Schließen der Sperre wird am Abtrieb ein Lastmoment (Mindestlast) benötigt. Ist dies zu klein, schließt die Sperre nicht. Es kommt zum Absturz der Last.
Geräuschentwicklung durch einfallende Sperrhaken
Quetschstellen durch freiliegendes Sperrrad
Die Sperre wird aufgrund von Reibung heiß! Insbesondere bei langen Bedien- bzw. Absenkvorgängen

Technische Daten

Maximale zulässige Drehmomente, so wie die geometrischen Schnittstellen der Anschlußkonstruktionen sind abhängig von der jeweiligen Ausführungsvariante.

Für die Standardausführung, welche vorzugsweise bei manuell betriebenen Hebezeugen Einsatz findet, ist für die kleinere Ausführung mit Anschlußvierkant 14 mm ein maximales Drehmoment von 60 Nm zulässig und für die größere Ausführung mit Anschlußvierkant 17 mm ein maximales Drehmoment von 120 Nm. Diese Drehmomente dürfen nicht überschritten werden.

Ausführungen

Sicherheits- bzw. Lastbremsen
als Bestandteil der Sicherheitskurbel
SiSpe
als Sicherheitssperre für abnehmbare Kurbel
SiSpe
als Einfachsperre in Getriebe integriert
SiSpe
als Doppelsperre in Getriebe integriert

Bei Eigengefertigung von Sicherheitssperren die Hinweise der WN72100 beachten.

Druckrollenbremse

Die Druckrollenbremse ist ein in beide Drehrichtungen wirkende Variante der Rücklaufsicherung. Sie wird eingesetzt bei Hebezeugen in Zug/Druck-Ausführung oder wenn die Wirkrichtung der Bremse entgegengesetzt zur Standardrichtung der Lastdruckbremse erforderlich ist.

Aufbau

Die Druckrollenbremse besteht aus zwei funktionalen Gruppen. Dem Gehäusering mit integriertem Sperrwerk und dem Antriebselement, z.B. einem Kurbelarm (Strich-Linie). Der Gehäusering übernimmt hierbei die Funktion der Hakengruppe einer Lastdruckbremse und überträgt die auftretenden Haltemomente in das Hebezeug und gewährleistet somit die Ableitung der auftretenden Kräfte in die Befestigungsbasis. Er benötigt hierfür eine Drehmomentstütze am Gehäuse des Hebezeugs.

Wirkungsweise

Die Wirkungsweise der Druckrollenbremse basiert auf dem Prinzip eines Klemmrollenfreilaufs: Das Sperrwerk wird durch eine Anordnung der Nabe (1) in Druckrollen (2) und Stützrollen (3) gebildet, welche in einem feststehenden Gehäusering (4) laufen. Die Nabe ist formschlüssig mit der Lastseite verbunden. Das an der Nabe (1) wirkende Lastmoment ML wird durch radiale Verklemmung von einer Druckrolle auf den Gehäusering (4) übertragen. Die Verklemmung wird von der Klemmkurve (5) bewirkt. Eine Drehung der Nabe (1) infolge des Lastmoments wird somit verhindert.

Aufgrund der beiden gegenüberliegenden Klemmkurven können Lastmomente in beiden Richtungen auf den Gehäusering übertragen werden. Die nicht in Aktion befindliche Klemmrolle wird durch eine Druckfeder (6) vorgespannt. Dies gewährleistet das sofortige Eintreten der Verklemmung sogar bei stoßartigen Belastungswechseln. Das Antriebselement (Kurbelarm) ist auf der gesamten Anordnung drehbar gelagert und kann über den Mitnehmerstift (7) die Druckrollen aus der Verklemmung lösen. Die Nabe (1) wird frei, läuft nach und versucht infolge des Lastmoments die Rollen erneut zu klemmen; die Last senkt sich dabei ab. In der entgegengesetzten Drehrichtung wird die unbelastete Klemmrolle durch den Mitnehmerstift (7) gegen die Nabe (1) gedrückt und treibt somit die Nabe (1) an. Die belastete Klemmrolle wird infolge der Klemmkurvengeometrie frei, wodurch sich die Nabe (1) drehen kann. Die Last wird angehoben.

Vor- / Nachteile

+ beidseitige Wirkungsweise
+ unempfindlich gegenüber (stoßartigen) Belastungswechseln
+ geräuschloser Betrieb
+ keine Mindestlast erforderlich

verhältnismäßig kleine Bauteile
erhöhter Kostenfaktor
in größerer Bauform mit schlechtem Lauf und somit nicht mehr prozesssicher

Technische Daten

  • maximal zulässiges Drehmoment beträgt 70 Nm
  • Anschlußgeometrie mit Vierkant 14 mm
  • maximaler Kurbelradius 250 mm

Die Druckrollenbremse findet bei haacon nur in einer Ausführung Anwendung. Sie wird ausschließlich als doppelwirkende Sicherheitskurbel mit den angegebenen technische Daten verwendet.

Sicherheits- bzw. Lastbremsen
doppelwirkende Sicherheitskurbel

Sicherheitsfederbremse

Die Sicherheitsfederbremse ist ein in beide Drehrichtungen wirkende Variante der Rücklaufsicherung. Sie wird eingesetzt bei Hebezeugen in Zug/Druck-Ausführung oder wenn die Wirkrichtung der Bremse entgegengesetzt zur Standardrichtung der Lastdruckbremse erforderlich ist.

Aufbau

Die Sicherheitsfederbremse besteht ebenfalls aus zwei funktionalen Gruppen. Dem Gehäusering mit integriertem, auf Schraubenfedern basierendem Sperrwerk und dem Antriebselement, z.B. einem Kurbelarm. Der Gehäusering übernimmt hierbei die Funktion der Hakengruppe einer Lastdruckbremse und überträgt die auftretenden Haltemomente in das Hebezeug und gewährleistet somit die Ableitung der auftretenden Kräfte in die Befestigungsbasis. Er benötigt hierfür eine Drehmomentstütze am Gehäuse des Hebezeugs.

SiFeSpe

Wirkungsweise

Die Wirkungsweise der Sicherheitsfederbremse basiert auf dem Prinzip einer Schlingfederbremse: Das Sperrwerk wird durch eine konzentrische Anordnung einer formschlüssig mit dem Hebezeug verbundenen Nabe (1) innerhalb eines feststehenden Gehäuserings (2) gebildet. Im Zwischenraum (3) der beiden Bauteile ist eine vorgespannte Drehfeder (4) angeordnet, die sich im Sinne einer radialen Ausdehnung zu entspannen versucht. Im Ruhezustand liegt die Drehfeder (4) folglich reibschlüssig unter Vorspannung am Gehäusering (2) an. Die Enden (5) der Drehfeder (4) sind so ausgeformt, dass geometrisch entsprechend geformte Mitnehmer (6,7) an Nabe (1) bzw. Antriebselement (8) zusätzliche Kräfte einleiten können. Diese Kräfte beeinflussen die Ausdehnung bzw. das Zusammenziehen der Drehfeder (4) und vergrößern/verringern die Federvorspannung und in deren Folgen die Reibung zwischen Drehfeder (4) und Gehäusering (2).

Durch ein an der Nabe (1) wirkendes Lastmoment kommt der Nabenmitnehmer (7) zur Anlage mit dem Federende (5) und versucht die Drehfeder (4) zu weiten. Das Lastmoment wird infolge der reibschlüssigen Verbindung zwischen Drehfeder (4) und Gehäusering (2) in das Gehäuse des Hebezeugs eingeleitet. Ein vergrößertes Lastmoment hat auch eine vergrößerte Reibung zur Folge. Eine Drehung der Nabe (1) infolge des Lastmoments wird somit verhindert. Aufgrund der symmetrischen Anordnung der Bauteile können Lastmomente in beiden Richtungen auf den Gehäusering (2) übertragen werden.

Bei Betätigung des Antriebselements (8) kommt die Mitnehmerfläche (6) ebenfalls zur Anlage mit dem Federende (5). Das Antriebsmoment wirkt dem Lastmoment entgegen und zieht die Drehfeder (4) entgegen ihrer Vorspannung zusammen. Die reibschlüssige Verbindung wird gelöst und die Drehfeder (4) dreht sich relativ zum feststehenden Gehäusering (2). Die Nabe (1) wird frei, läuft nach und versucht infolge des Lastmoments die Drehfeder (4) erneut zu spannen; die Last senkt sich dabei ab. In der entgegengesetzten Drehrichtung sind die Mitnehmerfläche (6) des Antriebselements (8), das Drehfederende (5) und der Nabenmitnehmer (7) in direktem Kontakt. Das Antriebselement (8) treibt, nach Lösen der reibschlüssigen Verbindung, die Nabe (1) direkt an. Die Last wird angehoben. Nach Wegfall der Antriebskraft legt sich die Drehfeder (4), ggf. verstärkt durch den Lastdruck, erneut reibschlüssig sperrend an den Gehäusering (2).

Vor- / Nachteile

+ beidseitige Wirkungsweise
+ unempfindlich gegenüber (stoßartigen) Belastungswechseln
+ geräuschloser Betrieb
+ keine Mindestlast erforderlich

erhöhte Kurbelkraft infolge Leerlaufdrehmoment (ca. 6-8 Nm)
teuerste Bremsenausführung

Technische Daten

  • maximal zulässiges Drehmoment beträgt 60 Nm
  • Anschlußgeometrie mit Vierkant 17 mm
  • maximaler Kurbelradius 250 mm

Ausführungen

Sicherheits- bzw. Lastbremsen
Sicherheitsfederkurbel
SiFeSpe
Doppelwirkende Sicherheitssperre

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haacon hebetechnik gmbh