Modulare Industriegetriebe für Heavy Duty Aufgaben
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Getriebebau Nord hat sich vom Getriebehersteller zum Value Chain Partner für Komplett-Lösungen der Antriebstechnik entwickelt. Das Produktportfolio umfasst auch die Industriegetriebe Baureihe Maxxdrive für maximale Abtriebsdrehmomente von 282.000 Nm für Anwendungen in Heavy Duty Branchen. Das Beispiel einer Klappbrücke zeigt, wie individuelle Antriebs-Lösungen mit kurzer Lieferzeit entstehen können.
Inhalt
- Das Team: Industriegetriebe, Motor, Frequenzumrichter
- Tonnenschweres sanft elektromechanisch gegriffen
- Das Industriegetriebe Maxxdrive
- Condition Monitoring vermeidet ungeplanten Stillstand
Das Team: Industriegetriebe, Motor, Frequenzumrichter
Industriegetriebe aus dem modularen Baukasten Maxxdrive werden in Kombination mit den Motoren und Frequenzumrichtern von Nord Drivesystems zum performanten und intelligenten Antriebssystem. Die Maxxdrive Getriebe bieten vielfältige Optionen und branchen-spezifische Antriebslösungen mit nahezu endlosen Möglichkeiten der Individualisierung.
Ein schönes Beispiel für die Leistungsfähigkeit des Antriebsportfolios vom Industriegetriebe bis zur elektronischen Antriebstechnik ist eine elektromechanisch betätigte Klappbrücke. Das Öffnen und Schließen der viele Tonnen schweren Klappbrücke erfordert hohe Drehmomente. Dabei bewegt sich die Brücke sehr langsam. Kurz vor den Endlagen ist die Bewegung genau zu dosieren, damit Schäden an Bauwerk und Mechanik vermieden werden.
Tonnenschweres sanft elektromechanisch gegriffen
Für den Antrieb von Klappbrücken eignet sich die powervolle Hydraulik. Betrachtet man allerderdings Systemkosten, Energiebedarf und Wartungsaufwand ist ein starker, effizienter Elektromotor in Verbindung mit robusten Industriegetrieben, welche durch einen intelligenten Frequenzumrichter gesteuert werden, oft günstiger, zuverlässiger und platzsparender als andere Produkte.
Lesetipp: Planeten-Getriebe für zahlreiche Einsatzfälle
In der vorliegenden Anwendung haben die Antriebsexperten einen elektromechanischen Antrieb aus zwei Maxxdrive Industriegetrieben und zwei Motor montierten Frequenzumrichtern konzipiert. Diese treiben ein Ritzel an, welches in einen Zahnkranz eingreift. Das bewegt einen Hebelmechanismus, der die Brücke um den Auflagerpunkt dreht. Die beiden Frequenzumrichter regeln die Geschwindigkeit der Antriebe. Die Prozesssteuerung synchronisiert die Geschwindigkeit der beiden Antriebe über einen Drehmomentabgleich.
Mit Engineering zur Komplettlösung
Solch ein Antriebskonzept lässt sich nicht automatisch aus dem Baukasten zusammenstellen. Hier ist das Know-how in Form des Application Engineering aus mehreren Bereichen gefragt. Die Ingenieure unterstützen den Auftraggeber bei der Entwicklung seines individuellen Plug-and-play Antriebs.
Welches waren also die Anforderungen an den Brückenantrieb? Er sollte wartungsarm sein und eine möglichst hohe Lebensdauer bieten. Mehrmals am Tag muss er zuverlässig öffnen und schließen – und zwar bei jeder Witterung. Fällt ein Bauteil aus, muss der Notbetrieb einspringen und das Ersatzteil schnell ausgewechselt werden. In den Endlagen, insbesondere wenn die Brücke geöffnet ist, muss das Antriebssystem verriegelt werden.
Auslegung von Industriegetrieben
Zur Feinregulierung des Antriebsverhaltens werden anhand der physikalischen Parameter Antriebsleistung, Drehmoment, Drehzahl der passende Elektromotor sowie Industriegetriebe und Frequenzumrichter ausgewählt.
Ebenso benötigt wird eine separate Bremse zum sicheren Halten in jeder Position auch bei demontiertem Motor sowie ein Hilfsgetriebe für eine sehr langsame Schleichfahrt, Notbetrieb und Revisionsbetrieb. Das Hilfs-Getriebe muss sich im Notfall auch manuell bedienen lassen.
Alle Komponenten erhalten einen Korrosionsschutz entsprechend den Umgebungsbedingungen. Transport und Montage freundlich werden die Komponenten auf einem gemeinsamen Rahmen transportiert. Der Antriebsspezialist hat eigene Programme für die Berechnung und Auswahl passender Antriebssysteme entwickelt. Ist dann die optimale Größe von Getrieben ermittelt, enthält der modulare Maxxdrive Baukasten noch eine große Kombinationsvielfalt bereit. Die erfahrenen Ingenieure wählen aus den Optionen die bestmögliche Variante aus.
Das Industriegetriebe Maxxdrive
Das maximale Abtriebsdrehmoment beträgt 282.000 Nm. Damit eignet sich das Industriegetriebe Maxxdrive sehr gut für Heavy Duty Anwendungen. Neben der Klappbrücke sind das z. B. Mischer, Rührwerke, Trommeln, Bandantriebe, Mühlen oder Brecher.
Die einteiligen Block Gehäuse sind besonders verwindungssteif und erzielen so eine höhere Lagerlebensdauer als Teilfugen-Getriebe. Zudem gewährleisten die Industriegetriebe eine effiziente Kraftumsetzung sowie hohe Toleranz gegenüber Schlägen und Lastspitzen. Große reibungsarme Wälzlager sorgen für eine extrem hohe radiale und axiale Belastbarkeit sowie lange Lebensdauer.
IE5+ Synchronmotor für Variantenreduktion und TCO Senkung
Dank der hohen Achsgenauigkeit läuft das Industriegetriebe geräuscharm. Die Getriebe gibt es als Stirnradgetriebe oder Kegelstirnradgetriebe. Sie bieten Übersetzungen von 5,60:1 bis 400:1, mit Vor-Getriebe bis zu 30.000:1. Für die optimale Integration in die Anlage bietet die Konstruktion Montage Flächen auf allen sechs Getriebe Seiten. Darüber lassen sich die Industriegetriebe optimal in die Anlage integrieren. Flexible Wellenanordnungen und universelle Einbaulagen sind dabei möglich.
Zusatzoptionen erweitern individuelle Auslegung
Elf Baugrößen der Maxxdrive Industriegetriebe werden als drei- bzw. vierstufige Kegelstirnradgetriebe und zwei- bzw. dreistufige Stirnradgetriebe gefertigt. Für Anwendungen, die geringe Übersetzungen in Kombination mit hohen Leistungen erfordern, hat Nord zusätzlich das 2-stufige Kegelstirnradgetriebe Serie XT konzipiert.
Die Maxxdrive XT Reihe umfasst sieben Baugrößen. In der Standardausführung ist dieses Industriegetriebe mit einem stark verrippten Block Gehäuse und einem integrierten Axiallüfter ausgerüstet. Die vergrößerte Oberfläche und die Luftführungshauben optimieren die Luftkühlströmung und sorgen für eine sehr hohe thermische Grenzleistung. Damit lässt sich oftmals auf zusätzliche Kühloptionen verzichten. Große Wälzlager und Achsabstände erhöhen die Belastbarkeit und Lebensdauer der Komponenten.
Auf Grundlage des modularen Baukastens projektiert Nord Drivesystems komplette, kundenspezifische Antriebssysteme für den Schwerlastbetrieb – kurze Lieferzeiten inklusive. Das vielfältige Angebot umfasst Umrichter, Motoren, Getriebe sowie Anbaukomponenten wie Kupplungen, Bremsen, Kühloptionen, Schwingenrahmen und zahlreiche weitere Optionen. Diese können verschiedenste Ausführungen für An- und Abtriebswellen, Befestigungen, Rücklaufsperren, Dichtungen, Hilfsantriebe, Kühlausrüstungen und Sensorik zur Überwachung des Betriebszustandes sein.
Condition Monitoring vermeidet ungeplanten Stillstand
Antriebssysteme für Heavy Duty Anwendungen benötigen neben Industriegetriebe, Elektromotor und Umrichter noch einen vierten Part: Condition Monitoring bzw. die Zustandsüberwachung. Solche Industriegetriebe werden meist in sensiblen Anwendungen eingesetzt, in denen ein Ausfall hohen Schaden verursachen kann.
Ein Condition Monitoring System sorgt für zustandsorientierte Instandhaltung (Predictive Maintenance): Auf Basis intelligenter Algorithmen und Software in einer Industrial Internet of Things (IIoT) Umgebung sammeln vernetzte Antriebe ihre Zustandsdaten in der Umrichter eigenen PLC und verarbeiten diese zusammen mit den Daten angebundener Sensoren oder Aktoren. Die Ergebnisse der Vorverarbeitung oder die kompletten Daten werden wahlweise an ein Edge Device übertragen. Dieses verwaltet die Daten aller Subsysteme und wertet sie aus.
Dann stehen die Getriebe vorselektiert und aufbereitet als Smart Data zur weiteren Verwendung und übersichtlichen Visualisierung zur Verfügung. So lassen sich ungeplante Stillstandzeiten signifikant verringern. Die zustandsorientierte Instandhaltung ersetzt die aufwendigere zeitbasierte Wartung. Anwender profitieren von reduziertem Wartungsbedarf, können ihre Instandhaltung planen, die Energieverbräuche optimieren und die Verfügbarkeit der Anlagen erhöhen. Die Klappbrücke profitiert schon davon.
Predictive Maintenance mit Nord-Cloud-Lösung
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Dirk Boysen, Electronic Drivesystems ist Head of Business Development bei der Nord Drivesystems Gruppe in Bargteheide.