So wählen Sie den richtigen Getriebemotor für Becherwerke aus

Auswahl des richtigen Getriebemotors für Becherwerke

Becherwerke fördern Material vertikal, weshalb der Antriebsstrang mit hohen Drehmomenten, hohen Anlaufmomenten und der Gefahr des Rücklaufs bei Maschinenstillstand arbeiten muss. Daher sollte die Auswahl des Getriebemotors für Becherwerke nicht allein auf der Leistung des alten Motors oder der Förderkapazität basieren.

Für eine korrekte Auswahl müssen der Becherwerkstyp, die Betriebslast, die Abtriebsdrehzahl, die Betriebszeit, die Wellenanordnung und die Anforderungen an eine Rücklaufsperre bestimmt werden. Bei kleinen Becherwerken können Kompaktgetriebemotoren eingesetzt werden; während bei Schwerlastsystemen oder im Dauerbetrieb meist eine Kombination aus Motor und separatem Industriegetriebe erforderlich ist.

1. Antriebsmerkmale von Becherwerken

Becherwerke verwenden an Bändern oder Ketten befestigte Becher, um Material vom Fuß zum Auslasskopf zu befördern. Die Einheit aus Motor und Getriebe wird meist am oberen Ende montiert und treibt die Antriebstrommel oder das Kettenrad an.

Im Vergleich zu Horizontalförderern haben Becherwerke einige besondere Anforderungen:

• Die Last wird vertikal angehoben.

• Das Anlaufmoment ist in der Regel hoch.

• Es besteht die Gefahr des Rücklaufs bei Stromausfall oder Maschinenstopp.

• Die Abtriebswelle kann hohen Radiallasten ausgesetzt sein.

• Viele Systeme arbeiten kontinuierlich in staubigen Umgebungen.

• Überlastungen oder Materialstaus können zu starken Stoßbelastungen auf das Getriebe führen.

Daher müssen neben der Motorleistung auch das Abtriebsdrehmoment, die Übersetzung, die Wellenbelastung, der Betriebsfaktor und die Rücklaufsperre überprüft werden.

2. Unterscheidung zwischen Gurtbecherwerken und Kettenbecherwerken

Der Typ des Becherwerks beeinflusst direkt die Drehzahl, das Drehmoment und die Getriebekonfiguration.

Gurtbecherwerke werden häufig für Getreide, Mehl und leichte Materialien verwendet. Kettenbecherwerke eignen sich besser für Zement, Mineralien, heißes Material oder anspruchsvolle Arbeitsumgebungen.

3. Sollte ein Getriebemotor oder ein separates Getriebe verwendet werden?

Dies ist der wichtigste Auswahlprozess.

Getriebemotor

Motor und Getriebe sind als eine komplette Einheit montiert.

Geeignet, wenn:

• Der Becherwerkantrieb eine kleine oder mittlere Leistung aufweist.

• Die Last relativ stabil ist.

• Der Bauraum begrenzt ist.

• Eine kompakte Bauweise erforderlich ist.

• Kein Hilfsmotor für Wartungszwecke benötigt wird.

• Das Drehmoment und die Wellenbelastung innerhalb der Grenzwerte des Getriebemotors liegen.

Der Hauptvorteil liegt in der einfachen Montage, weniger Kupplungen und der Eignung für Neuanlagen. Die Anpassungsfähigkeit und Belastbarkeit können jedoch im Vergleich zu industriellen separaten Getriebelösungen eingeschränkter sein.

Motor mit separatem Getriebe

Motor, Kupplung und Getriebe sind eigenständige Komponenten.

Zu berücksichtigen, wenn:

• Das Becherwerk eine hohe Leistung erfordert.

• Die Förderhöhe groß ist.

• Das System im 24/7-Dauerbetrieb läuft.

• Hohe Anlaufmomente vorliegen.

• Die Gefahr von Materialstau besteht.

• Ein Rücklaufsperre mit hohem Drehmoment erforderlich ist.

• Ein Hilfsmotor für den Kriechgang bei Wartungsarbeiten benötigt wird.

• Das Werk Motor und Getriebe separat austauschen möchte.

Die separate Konfiguration ist bei schweren Becherwerken oft besser geeignet, da sich das Getriebe präzise nach Drehmoment, Radiallast und Wartungsanforderungen auswählen lässt.

4. Auswahl des Getriebetyps für Becherwerke

Koaxiales Stirnradgetriebe

Eingangs- und Ausgangswelle liegen auf einer Achse.

Geeignet für:

• Kleine oder mittlere Becherwerke.

• Geradlinige Antriebsanordnungen.

• Systeme mit ausreichendem Platz in Längsrichtung.

• Anwendungen, die einen hohen Wirkungsgrad und einfache Wartung erfordern.

Das Nenndrehmoment und die Radiallast müssen geprüft werden, wenn die Ausgangswelle mit einem Kettenrad ausgestattet ist.

Flachgetriebe (Parallelwellengetriebe)

Eingangs- und Ausgangswelle sind parallel, aber achsversetzt.

Dies ist für viele Becherwerksysteme eine geeignete Wahl, da:

• Kompakte Bauweise in der Breite.

• Gute Drehmomentübertragung.

• Einfache Anordnung direkt am Becherwerksgehäuse.

• Geeignet für Antriebe über Kupplungen oder Kettenräder.

• Voll- oder Hohlwellenkonfigurationen möglich sind.

Bei Kettenbecherwerken oder Schwerlastsystemen ist das Flachgetriebe oft die bevorzugte Lösung.

Kegelradgetriebe

Dieser Typ ermöglicht eine Umlenkung des Antriebs um 90 Grad bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad.

Geeignet, wenn:

• Der Motor parallel zum Becherwerksgehäuse angeordnet werden muss.

• Der Bauraum in Längsrichtung begrenzt ist.

• Das System ein hohes Drehmoment erfordert.

• Das Becherwerk im Dauerbetrieb läuft.

• Eine Rücklaufsperre oder ein Hilfsmotor integriert werden muss.

Für Becherwerke mit hoher Leistung sind mehrstufige Kegelradgetriebe oft besser geeignet als Standardgetriebetypen.

Schneckengetriebe

Schneckengetriebe bieten den Vorteil einer kompakten und rechtwinkligen Anordnung. Sie sollten jedoch für Becherwerke sorgfältig geprüft werden, da ihr Wirkungsgrad in der Regel niedriger ist als bei Stirnrad- oder Kegelradgetrieben.

Dieser Typ sollte nur in Betracht gezogen werden für:

• Kleine Becherwerke.

• Nicht zu schwere Lasten.

• Nicht zu anspruchsvolle Betriebszeiten.

• Thermische Bedingungen und Drehmomente innerhalb der Kataloggrenzwerte.

Es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass die Selbsthemmung eines Schneckengetriebes einen Rücklaufstopp vollständig ersetzen kann.

Industriegetriebe

Einsatz empfohlen bei:

• Becherwerken mit hoher Förderleistung.

• Großen Förderhöhen.

• Anlagen, die ein kritisches Glied in der Produktionskette darstellen.

• Anforderungen an hohe Verfügbarkeit.

• Kontinuierlichem Anlagenbetrieb.

• Bedarf an Rücklaufstopp, Hilfsantrieb oder Drehzahlüberwachung.

Dies ist die geeignete Lösung für die Zement-, Mineralien-, Futtermittelindustrie sowie für Schwerlast-Förderanlagen.

5. Wann ist ein Rücklaufstopp erforderlich?

Ein Rücklaufstopp ist eine mechanische Vorrichtung, die die Drehung der Welle in Betriebsrichtung zulässt, aber blockiert, wenn das System dazu neigt, rückwärts zu laufen.

Becherwerke sollten auf die Notwendigkeit eines Rücklaufstopps geprüft werden, wenn:

• Sich bei Maschinenstillstand noch Material in den Bechern befindet.

• Das Band oder die Kette zurückgezogen werden könnte.

• Das System nur in eine Richtung betrieben wird.

• Ein Rückwärtslauf zu Materialüberlauf oder Stößen führen könnte.

• Die Maschine in großer Höhe arbeitet.

• Hängende Lasten ein signifikantes Rückdrehmoment erzeugen.

Bei der Auswahl eines Rücklaufstopps müssen folgende Punkte bestimmt werden:

• Rückdrehmoment.

• Drehzahl der Anbauwelle.

• Freilaufrichtung.

• Einbauposition am Getriebe.

• Schmierbedingungen.

• Kompatibilität mit dem Getriebemodell.

Ein Rücklaufstopp sollte nicht eigenständig am Getriebe nachgerüstet werden, ohne die Bestätigung des Herstellers.

Mehr erfahren: Was ist ein Rücklaufstopp? Auswahl eines Rücklaufstopps für Getriebe

6. Was ist der Unterschied zwischen Rücklaufstopp und Bremse?

Rücklaufstopp und Bremse haben nicht dieselbe Funktion.

Der Rücklaufstopp dient hauptsächlich dazu, ein Rückwärtsdrehen der Welle zu verhindern. Die Vorrichtung arbeitet nach dem Einwegprinzip und darf nicht als reguläre Schaltvorrichtung verwendet werden.

Die elektromagnetische Bremse dient dazu, die Welle zu stoppen und zu halten, wenn der Motor stromlos geschaltet wird oder ein Stoppbefehl erfolgt. Die Bremse eignet sich für Systeme, die den Stoppvorgang kontrollieren oder Lasten betriebsbedingt halten müssen.

Einige Becherwerke erfordern möglicherweise beide Vorrichtungen. Die Auswahl hängt von der Last, der Trägheit, der Stoppzeit und den Sicherheitsanforderungen der Maschine ab.

7. Wann ist ein Hilfsantrieb erforderlich?

Ein Hilfsantrieb (Auxiliary Drive) ermöglicht das Drehen des Becherwerks mit sehr niedriger Geschwindigkeit während:

• Systemprüfungen.

• Ausrichtung von Band oder Kette.

• Reinigung der Becher.

• Entleerung von Materialresten.

• Wartung und Austausch von Komponenten.

• Fehlerbehebung bei Ausfall des Hauptmotors.

Ein Hilfsantrieb wird üblicherweise über einen Freilauf mit dem Hauptgetriebe verbunden. Diese Lösung eignet sich für Becherwerke mit hoher Leistung, die schwer manuell zu drehen sind oder bei denen strenge Wartungsanforderungen bestehen.

8. Wahl zwischen Vollwelle oder Hohlwelle

Vollwelle mit Kupplung

Geeignet, wenn Getriebe und Trommelwelle konzentrisch angeordnet sind.

Vorteile:

• Direktantrieb.

• Keine zusätzliche Kettenzugkraft auf die Welle.

• Hoher Wirkungsgrad.

• Einfache Überprüfung des Kupplungszustands.

Der Nachteil ist die Notwendigkeit einer präzisen Ausrichtung.

Vollwelle mit Kettenantrieb

Geeignet, wenn der Montageabstand geändert oder eine zusätzliche Übersetzungsstufe hinzugefügt werden muss.

Zu prüfen sind:

• Kettenraddurchmesser.

• Kettenspannung.

• Position des Kettenrads auf der Welle.

• Zulässige Radiallast.

• Abstand vom Kettenrad zum Wellenabsatz.

Je weiter das Kettenrad vom Wellenabsatz entfernt ist, desto größer sind die Biegebelastung auf die Welle und die Lager.

Hohlwelle für Direktmontage

Die Hohlwelle ermöglicht die direkte Montage des Getriebes auf die Trommel- oder Antriebswelle.

Vorteile:

• Kompaktes Design.

• Reduzierung der Anzahl der Kupplungen.

• Kein komplexer Grundrahmen erforderlich.

Es sind jedoch eine Drehmomentstütze, eine geeignete Wellenverriegelung und ein Konzept für die Demontage des Getriebes bei Wartungsarbeiten erforderlich.

9. Wahl zwischen Fußmontage oder Aufsteckgetriebe

Getriebe mit Fußmontage

Zu wählen, wenn:

• Ein stabiler Maschinenrahmen vorhanden ist.

• Der Antrieb über Kupplung oder Kette erfolgt.

• Eine bequeme Montage und Demontage erforderlich ist.

• Eine einfache Ausrichtung und Wartung gewünscht wird.

Aufsteckgetriebe (Shaft-mounted)

Zu wählen, wenn:

• Der Bauraum begrenzt ist.

• Das Getriebe direkt auf die Trommelwelle montiert wird.

• Die Anzahl der Kupplungen und der Grundrahmen reduziert werden sollen.

• Die Konstruktion den Einsatz einer Drehmomentstütze ermöglicht.

Beim Austausch gegen ein Fabrikat eines anderen Herstellers müssen Zeichnungen für Welle, Passfeder, Fuß, Drehmomentstütze und Wartungsfreiraum abgeglichen werden.

Mehr dazu: Was ist der Unterschied zwischen Getriebemotoren mit Fuß- und Flanschmontage?

10. Auswahl des Elektromotors für Becherwerke

Der Motor muss folgende Anforderungen erfüllen:

• Ausreichende Leistung und Anlaufdrehmoment.

• Passend zur Netzspannung und -frequenz.

• Geeignete Betriebsart.

• Schutzart passend für staubige Umgebungen.

• Kompatibilität mit Frequenzumrichtern bei Drehzahlregelung.

• Bremse bei konstruktiver Anforderung.

• Erfüllung der Effizienzklasse gemäß Projektvorgaben.

Frequenzumrichter werden häufig eingesetzt, um einen sanften Anlauf zu ermöglichen, den Anlaufstrom zu senken und Stoßbelastungen auf Förderband, Kette und Getriebe zu begrenzen.

Ein Frequenzumrichter kann jedoch kein fehlendes Drehmoment oder ein falsch gewähltes Übersetzungsverhältnis des Getriebes ausgleichen.

11. Auswahlhilfe nach Anwendung

Die obige Tabelle dient nur zur Orientierung. Das spezifische Modell muss anhand von Drehmoment, Untersetzungsverhältnis, Radiallast, Montageart und Betriebsbedingungen überprüft werden.

12. Erforderliche Informationen für die Auswahl eines Getriebemotors für Becherwerke

Für eine schnelle und genaue Auswahl sollten Kunden folgende Angaben bereitstellen:

Bei einem Austausch sollten zusätzlich Fotos der gesamten Antriebseinheit und der Einbausituation am Becherwerk gesendet werden.

Häufige Fehler bei der Auswahl

• Auswahl des Motors ausschließlich nach Förderleistung in Tonnen/Stunde.

• Keine Unterscheidung zwischen Gurt- und Kettenbecherwerken.

• Verwendung von Standard-Getriebemotoren für zu hohe Lasten.

• Nichtprüfung der Gefahr des Rückwärtslaufens.

• Falsche Wahl der Drehrichtung der Rücklaufsperre.

• Nichtprüfung der Radiallast durch Kettenräder.

• Verwendung von Schneckengetrieben ohne thermische Prüfung.

• Nichtberücksichtigung des 24/7-Betriebsmodus.

• Erhöhung der Motorleistung bei Beibehaltung des alten Getriebes.

• Kein Abgleich der Zeichnungen vor der Bestellung.

Fazit

Die Auswahl eines Getriebemotors für Becherwerke sollte sich auf den Typ des Becherwerks, die Last, die Betriebsdauer, die Antriebsanordnung und die Anforderungen an eine Rücklaufsperre konzentrieren.

Für kleine und mittlere Becherwerke können Kompaktgetriebemotoren verwendet werden, um Platz und Kosten zu optimieren. Bei Kettenbecherwerken, hohen Lasten oder kontinuierlichem Betrieb sollten Getriebemotoren mit Flachgetriebe, Kegelradgetriebe oder Industriegetriebe mit Rücklaufsperre in Betracht gezogen werden.

MDriveTech unterstützt Sie bei der Auswahl von Getriebemotoren und Getrieben für Becherwerke basierend auf der Konstruktion und den tatsächlichen Betriebsbedingungen. Kunden können Fotos, Zeichnungen, die Leistung des alten Motors, die Abtriebsdrehzahl und Anforderungen an die Rücklaufsperre senden, um das passende Modell zu prüfen.

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Häufig gestellte Fragen

Welche Art von Getriebemotor sollte für Becherwerke verwendet werden?

Für kleine Becherwerke können Koaxial-, Flach- oder Kegelradgetriebemotoren verwendet werden. Bei hohen Lasten und langen Betriebsdauern sollten Getriebe mit hohem Wirkungsgrad, hoher Drehmomentkapazität und optionaler Rücklaufsperre bevorzugt werden.

Sollten für Becherwerke Schneckengetriebe verwendet werden?

Diese können für kleine Becherwerke und nicht allzu schwere Lasten verwendet werden. Bei Systemen mit kontinuierlichem Betrieb oder hohen Drehmomenten müssen Wirkungsgrad, Betriebstemperatur und Wellenbelastung vor der Auswahl sorgfältig geprüft werden.

Wann sollten Motor und Getriebe getrennt verwendet werden?

Dies empfiehlt sich, wenn das Becherwerk eine hohe Leistung erfordert, schwer belastet ist, im 24/7-Betrieb läuft oder eine Rücklaufsperre sowie einen Hilfsmotor benötigt. Eine getrennte Konfiguration ist zudem bei der Wartung und dem Austausch einzelner Komponenten vorteilhafter.

Kann ein Frequenzumrichter eine Rücklaufsperre ersetzen?

Nein. Ein Frequenzumrichter steuert den Motor, wenn das System mit Strom versorgt wird, während eine Rücklaufsperre eine mechanische Vorrichtung ist, die ein Rückwärtslaufen verhindert. Beide Geräte haben völlig unterschiedliche Funktionen.

Kann die Motorleistung erhöht werden, während das Getriebe beibehalten wird?

Dies sollte nicht ohne vorherige Prüfung des zulässigen Drehmoments des Getriebes durchgeführt werden. Ein größerer Motor kann dazu führen, dass Zahnräder, Wellen und Lager über ihre Auslegungsgrenzen hinaus belastet werden.