Nagen an Laufkranrädern: Ursachen, Diagnose und vorbeugende Maßnahmen

Wenn beim Betrieb eines Brückenkrans ein Problem auftritt, das dazu führt, dass die Räder seitlich auf der Schiene rutschen, wird das Rad gegen die Schiene gedrückt, was den Laufwiderstand erhöht und Verschleiß zwischen Spurkranz und Schiene verursacht. Dieses Phänomen wird als Spurkranzreibung oder „Flanschnagen“ (auch bekannt als „Kranradnagen“) bezeichnet. Spurkranzreibung verkürzt die Lebensdauer von Rädern und Schienen erheblich und kann in schweren Fällen zum Entgleisen des Krans führen, was zu Sachschäden und Personenschäden führen kann. Auch die Schienenbefestigungen und Träger (oder Fundamente) können unterschiedlich stark beschädigt werden. Dieser Artikel fasst anhand praktischer Erfahrungen die Ursachen zusammen. Kranrad Flanschreibung und Sicherheitsmaßnahmen zur Vorbeugung.

Ursachen für das Nagen und Reiben des Spurkranzes

(1) Radprobleme

1. Fehlausrichtung bei der Radmontage

• Übermäßige horizontale Abweichung
  Dies ist eine der häufigsten Ursachen für Spurkranzreibung bei Brückenkränen. Bei zu großer horizontaler Abweichung bildet die Mittellinie der Radlauffläche einen Winkel zur Mittellinie der Schiene. Bewegt sich der Kran in eine Richtung, reibt der Spurkranz an einer Seite der Schiene. In die entgegengesetzte Richtung reibt derselbe Spurkranz an der anderen Seite, wobei die Reibposition nicht fixiert ist. Bei der Montage sollte die horizontale Abweichung L/1000 (L ist die Radmesslänge) nicht überschreiten. Zudem sollte die Neigungsrichtung eines Radpaars auf derselben Achse entgegengesetzt sein, da die Räder sonst an der Schiene reiben.

• Übermäßige vertikale Abweichung
  Dies bezieht sich auf den Winkel zwischen der Mittellinie der Radstirnseite und der Vertikalen, der zu einer geneigten Radposition führt. In diesem Fall verringert sich die Kontaktfläche zwischen Radlauffläche und Schiene, und der Druck auf die Flächeneinheit steigt. Dies führt zu ungleichmäßigem Verschleiß der Radlauffläche. In schweren Fällen bilden sich ringförmige Verschleißrillen auf der Radlauffläche. In diesem Fall besteht das Problem des Spurkranzschleifens darin, dass der Radspurkranz immer an derselben Seite der Schiene schleift (der Seite des geneigten Rads) und die Verschleißspuren etwas niedriger sind als üblich. Der Kran gibt während des Betriebs oft ein zischendes Geräusch von sich. Während der Montage sollte die vertikale Abweichung des Rads L/400 nicht überschreiten, und die Oberseite des Rads sollte nach außen zeigen. Dieses durch die vertikale Abweichung verursachte Spurkranzschleifen betrifft das Antriebsrad, nicht das Leerlaufrad.

• Ungleiche Spurweite oder diagonale Ausrichtung
  Ist die Spurweite oder die diagonale Ausrichtung der Räder auf derselben Spur falsch, kann es zu Spurkranzabrieb kommen. In diesen Fällen ist Spurkranzverschleiß auf beiden Seiten des Spurkranzes entlang der Spur zu erkennen.

2. Radverarbeitungsfehler
   Bei der Herstellung der Räder können Fehler zu unterschiedlichen Raddurchmessern führen. Wenn sich die Durchmesser der beiden Antriebsräder unterscheiden, drehen sich die linken und rechten Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Nach einer gewissen Laufstrecke kann der Kran seitlich schief laufen, was zu Spurkranzreibung führt, was sich besonders bei zentral angetriebenen Mechanismen bemerkbar macht.

(2) Probleme verfolgen

Eine mangelhafte Gleisverlegung kann zu einer übermäßigen Abweichung zwischen den beiden Schienen führen, was beim Kranbetrieb zu Spurkranzreibung führt. Dies tritt typischerweise in bestimmten Gleisabschnitten auf.

1. Übermäßige relative Höhenabweichung der Schienen
   Besteht zwischen den beiden Schienen ein Höhenunterschied, liegt ein Kranendträger höher als der andere. Im Betrieb verschiebt sich der Kran zur niedrigeren Seite, was zu Spurkranzreibung führt. Die höher gelegene Schienenseite führt dazu, dass der Spurkranz gegen die Schienenaußenseite drückt, während die niedriger gelegene Seite dazu führt, dass der Spurkranz gegen die Schieneninnenseite drückt.

2. Übermäßige horizontale Geradheitsabweichung der Schienen
   Wenn die Schienengeradheit während der Installation nicht den Standards entspricht und es dadurch zu einer übermäßigen Biegung der Schiene kommt, führt dies zu Spurkranzreibung, wenn die Abweichung die Spannweitentoleranz überschreitet.

3. Benachbarte Schienen auf unterschiedlichen Höhen
   Wenn der Kran die Schienenverbindung erreicht, kann es zu seitlichen Bewegungen kommen, die zu Spurkranzreibung führen. Charakteristisch für diese Art der Spurkranzreibung ist das metallische Geräusch, das die Räder an der Verbindung erzeugen.

4. Öl, Wasser oder Frost auf der Streckenoberfläche
   Wenn die Schienenoberfläche mit Öl, Wasser oder Frost bedeckt ist, kann dies zum Durchrutschen der Räder führen, was wiederum zu einer seitlichen Bewegung des Krans und einem anschließenden Spurkranzscheuern führt.

(3) Probleme mit dem Brückenrahmen

Eine Verformung des Brückenrahmens führt zu einer Fehlausrichtung der Räder und damit zu einer Veränderung der Spannweite des Krans. Dies führt zu einer horizontalen Biegung des Endträgers, was zu horizontalen und vertikalen Abweichungen der Räder und somit zu Spurkranzreibung führt.

(4) Probleme mit dem Antriebssystem

Übermäßige Fertigungsfehler im Antriebssystem oder starker Verschleiß während des Betriebs können dazu führen, dass die beiden Hauptantriebsräder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten laufen, was zu seitlichem Schieflauf und Spurkranzreibung führt.

1. Ungleiches Zahnradspiel oder lose Wellenkeile
   Wenn bei Kränen mit getrennt angetriebenen Mechanismen das Zahnradspiel eines Antriebssystems größer ist als das des anderen oder wenn die Wellenpassfedern in einem System locker sind, laufen die beiden Haupträder mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, was zu seitlichen Bewegungen und Flanschreibung führt.

2. Ungleichmäßige Bremseinstellungen
   Wenn die Bremseinstellungen der beiden Antriebssysteme nicht synchronisiert sind oder unterschiedlich fest sind, kann es außerdem zu Schiefstellungen und Flanschreibungen beim Anfahren oder Bremsen kommen.

3. Übermäßige Drehzahlunterschiede zwischen Motoren
   Wenn bei unabhängig angetriebenen Systemen die beiden Antriebsmotoren mit deutlich unterschiedlichen Geschwindigkeiten laufen, kann dies dazu führen, dass eine Seite des Krans schneller läuft als die andere, was zu Schieflauf und Flanschreibung führt.

Diagnose von Nagen und Reiben an Kranrädern

Das Auftreten von Flanschreibungen beim Kranbetrieb kann anhand folgender Anzeichen diagnostiziert werden:

1. Helle Flecken an der Schienenseite, mit deutlichen Gratenspuren, glänzende Stellen an der Innenseite des Spurkranzes.

2. Helle Flecken auf der Schienenoberseite.

3. Spürbare Veränderungen des Spaltes zwischen Spurkranz und Schienenseite innerhalb kurzer Distanz während des Betriebs.

4. Schiefstellung oder Verdrehung des Krankörpers beim Anfahren oder Bremsen.

Maßnahmen zur Vermeidung von Radnagen und -schleifen

Sowohl bei zentral- als auch bei separat angetriebenen Kränen können die Methoden zur Vermeidung oder Verbesserung der Spurkranzreibung unterschiedlich sein. Eine sorgfältige Überprüfung und Anpassung der Rad- und Spureinstellung ist unerlässlich. Besonderes Augenmerk sollte auf die Synchronisierung von Motoren, Bremsen und Getrieben der separat angetriebenen Systeme gelegt werden.

1. Begrenzen Sie das Verhältnis von Brückenspannweite (L) zu Spurweite (K).
   Im normalen Kranbetrieb ist eine gewisse seitliche Neigung zwischen Spurkranz und Schiene zulässig, d. h. der Spurkranz kann sich seitlich um eine bestimmte Distanz (üblicherweise 20–30 mm) bewegen. Je größer diese Distanz, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit eines Spurkranzstoßes. Darüber hinaus beeinflusst das L/K-Verhältnis die Wahrscheinlichkeit eines Spurkranzstoßes: Je kleiner das Verhältnis, desto geringer ist die zulässige seitliche Neigung und desto wahrscheinlicher ist ein Spurkranzstoß. Daher ist ein niedrigeres L/K-Verhältnis (vorzugsweise unter 5–6) vorteilhaft.

2. Konische Lauffläche
   Bei einem Kran mit vier Rädern und zwei Hauptantriebsrädern kann die Lauffläche konisch geformt sein (mit einem Kegelwinkel von 1:10), wobei das breite Ende des Kegels nach innen zeigt. Die Verwendung einer konvexen Schiene stellt sicher, dass der Kran nach einigen Schwingungen seine Laufrichtung automatisch anpasst und so die Reibung zwischen Rad und Schiene verringert.

3. Für zentral gesteuerte Systeme
   Wenn die Durchmesser der beiden Hauptantriebsräder unterschiedlich sind, sollten diese bearbeitet oder ausgetauscht werden.

4. Schmieren Sie den Spurkranz und die Spurseite
   Durch die Schmierung des Spurkranzes und der Lauffläche wird die Reibung verringert und der Verschleiß beider Komponenten minimiert.

5. Regelmäßig auf Verformungen im Brückenrahmen prüfen
   Stellen Sie sicher, dass der Brückenrahmen nicht verformt ist und korrigieren Sie ihn gegebenenfalls umgehend. Abweichungen in der Diagonalen, Vertikalität oder Horizontale des Rades sollten korrigiert werden.

6. Für Systeme mit separatem Antrieb
   Wenn die beiden Motoren mit unterschiedlicher Geschwindigkeit laufen, ersetzen Sie sie durch Motoren des gleichen Modells vom gleichen Hersteller. Stellen Sie die Bremsen ein, wenn sie nicht synchron laufen oder ungleichmäßig festgezogen sind.

7. Übermäßiges Spiel im Getriebesystem
   Überprüfen und reparieren oder ersetzen Sie Teile wie Kupplungen oder Getriebe, wenn zu viel Spiel vorhanden ist.

8. Probleme verfolgen
   Gleisprobleme sind entsprechend den technischen Anforderungen für den Gleisbau zu beheben. Gleisablagerungen sind umgehend zu beseitigen.

Reparaturmethoden für Radnagen und -reiben

1. Methoden zur Radreparatur:

• Überprüfen Sie den Verschleißzustand des Rades. Bei starkem Verschleiß das Rad austauschen.
• Bei leichterer Abnutzung kann die Lauffläche des Rades abgeschliffen werden, um die ursprüngliche Form und Abmessungen wiederherzustellen.
• Wenn das Problem der Spurkranzreibung auf eine mangelhafte Rad-Schiene-Passung zurückzuführen ist, kann das Rad verbreitert, verdickt oder durch ein Rad mit größerer Tragkraft ersetzt werden.

2. Methoden zur Gleisreparatur:

• Überprüfen Sie die Schieneninstallation, um sicherzustellen, dass sie eben und sicher ist.
• Wenn die Spur falsch ausgerichtet ist, korrigieren Sie ihre Position oder installieren Sie Unterlegscheiben.
• Ersetzen Sie alte oder stark beschädigte Ketten.

3. Einstellen des Antriebssystems

• Bei der Installation von Systemen mit separatem Antrieb ist auf die korrekte Einstellung der Spannung zu achten. Drehzahlunterschiede zwischen den beiden Motoren müssen sorgfältig geprüft und korrigiert werden.
• Überprüfen Sie das Reduzierstück und die Kupplungen auf Verschleiß und ersetzen Sie sie bei Bedarf.
• Achten Sie darauf, dass die Kegellaufräder mit der großen Seite nach innen eingebaut werden.

4. Reparatur von Flanschreibungen an kleinen Kränen
   Wenn der Hauptträger durchhängt, kann sich die Spurweite zwischen den beiden kleinen Gleisen verringern. Wird die Spurweite zu gering, kann der Kran entgleisen oder die Gleise blockieren. Mit einer Flammenkorrektur kann die Durchbiegung korrigiert und der Träger verstärkt werden, um sicherzustellen, dass die Spurweite innerhalb der Toleranz liegt.

5. Reparatur von Flanschreibungen an großen Kränen aufgrund von Brückenrahmenverformungen
   Bei Verformungen des Brückenrahmens sollten gezielte Reparaturen durchgeführt werden, beispielsweise durch Flammenkorrektur bei Strukturverformungen, wenn vertikale Diagonalabweichungen außerhalb der Toleranz liegen.

6. Beheben von Spurkranzreibung durch Radschrägstellung
   Ermitteln Sie, welches Rad die geringere Belastung hat, um die Einstellung zu optimieren. Versuchen Sie, die Schräglage auszugleichen. Heben Sie vor der Einstellung den Endbalken oder den Waagebalken mit einem Wagenheber an, um die Räder zu entlasten, und stellen Sie die Einstellung anschließend durch Lösen der Befestigungselemente ein.

Abschluss

Spurkranzreibung bei Brückenkränen kann die Kranmobilität erheblich beeinträchtigen und Sicherheitsrisiken bergen. Eine umgehende Analyse und entsprechende Reparaturen sind unerlässlich. Regelmäßige Inspektionen und Wartungen tragen dazu bei, Spurkranzreibung zu vermeiden und einen sicheren und zuverlässigen Kranbetrieb zu gewährleisten.

krystal

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