Hubgetriebe von GROB sind auch bei Hochseewindparks immer mehr gefragt

Wie GROB Hubgetriebe für einen reibungslosen Transport von tonnenschweren Gondeln sorgen

Philipp Schmalzhaf

von Philipp Schmlazhaf, Vertriebsleiter

Hubgetriebe Windpark

Gewaltige Dimension

Haben Sie sich schon einmal überlegt, wie viel die riesige Gondel eines Hochseewindparks wiegt? Das sind weit über 200 Tonnen, was dem Gewicht von 6 vollgeladenen Sattelschleppern entspricht, denen Sie täglich auf der Autobahn begegnen – oder der Dimension eines Einfamilienhauses.

Solche Gondeln, die auf der Spitze des Windkraft-Turms sitzen, werden von dem Bremerhavener Unternehmen Adwen GmbH gefertigt. Warum sind die Gondel allerdings so schwer? In ihr steckt der gewaltige Maschinensatz der Windenergieanlage. Und das sind: ein riesiges Getriebe, eine Antriebswelle, der Zahnkranz und der Generator, der den gewünschten Strom erzeugt.

Transportgestell Windpark

Riesig: Das Transportgestell

Jedes Mal, wenn eine Gondel fertig ist, muss sie geprüft und anschließend auf ein Spezial-Schwerlastfahrzeug gehoben werden, welches die Gondel dann zum Basishafen des Hochseewindparks bringt. Sie können sich leicht vorstellen, dass solche gigantischen Massen nicht mit den üblichen Hebezeugen bewegt werden können, sondern hier muss eine spezielle Lösung entwickelt werden. Und die sieht so aus:

Eine SPS-Steuerung, viel Fingerspitzengefühl und 4 bärenstarke Hubgetriebe bewegen diesen Giganten

Dazu hat die Adwen GmbH ein überdimensional großes Transportgestell entwickelt, welches von 4 GROB Hubgetrieben angehoben wird.

Die Gondel sitzt also auf diesem Transportgestell und wird nach der Fertigung auf dem Boden der Montagehalle abgesetzt, wo dann die Endprüfung stattfindet. Nach erfolgter Endprüfung wird das Transportgestell angehoben bis auf die Höhe der Ladefläche eines Spezial-Schwerlastfahrzeugs. Und von dort wird die Gondel auf das Spezial-Schwerlastfahrzeug gehoben.

Der maximale Hubweg der Hubgetriebe beträgt 1.350 mm. Damit sich das Transportgestell samt Gondel beim Anheben bzw. Absenken gleichmäßig und ohne Erschütterungen bewegt, wurde eine sehr langsame Hubgeschwindigkeit gewählt, sodass die tatsächliche Verfahrzeit bei vollem Hub rund 17 Minuten beträgt.

Messsignale Windpark

Alle Mess-Signale am Bedienertableau

Diese ausgefeilte Hubgetriebe-Technik sorgt für ein müheloses Bewegen dieses riesigen Transportgestells

Vier bärenstarke Hubgetriebe aus der Baureihe MC mit der Typenbezeichnung MC 150 sorgen dafür, dass dieses Riesengewicht spielend leicht bewegt wird. Jedes dieser Hubgetriebe wird durch einen eigenen elektrischen Antriebsmotor angetrieben und kann eine statische Last von 150 Tonnen aufnehmen. Die 4 Spindeln werden laufend überwacht. Und zwar so:

1. In jedem Hubgetriebe sitzt eine Wägezelle, welche die tatsächliche Belastung misst.

2. Ein Drehgeber erfasst die genaue Position der Hubspindel.

Alle Mess-Signale werden am Bedienertableau angezeigt und in der modernen SPS-Steuerung verarbeitet. Diese sorgt für einen Gleichlauf der 4 Hubgetriebe in der Anlage und verhindert Fehlbeladung und Überlast an den Spindeln. Selbst Differenzen in der Geometrie der Transportgestelle können durch die moderne Steuerung ausgeglichen und angepasst werden.

Hubgetriebe-kubisch

Kurzinformation

Hubgetriebe der MC-Serie können statische Lasten von 5 – 200 Tonnen aufnehmen. Typische Einsatzfälle sind: Papiermaschinen, Lager- und Transporttechnik, Schiffsbau, Gepäck- und Förderanlagen, Getränkeabfüllanlagen, Ölplattformen, Bühnentechnik usw.

Häufig gestellte Fragen zu Hubgetrieben

Ein Spindelhubgetriebe ist die Kombination einer Spindel (Schraube) mit einer Mutter (Schneckenrad oder Laufmutter), welches durch ein Schneckengetriebe eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umwandelt.

  1. Kubisch & Klassisch: lediglich äußerliche Unterschiede. Philosophiefrage, was einem besser gefällt. Leistungsdaten nahezu identisch
  2. HMC: im Standard bis 3000 1/min am Eingang, mit Ölfüllung und Kühlrippen - explizit höhere dynamische Belastbarkeit
  3. KH: explizit hohe Dynamik, Belastbarkeit sinkt auf max. 90kN

Grundausführung: Die Spindel macht die Axialbewegung selbst.

Laufmutterausführung: Die Spindel steht immer im Raum, dreht sich aber. Auf der Spindel läuft dann die Mutter hoch und runter.

Wie Hubgetriebe funktionieren und wo sie angewendet werden chevron_right

Mit Blockfahrt wird die Ausführung des Hubs gegen einen festen Anschlag beschrieben. Dabei wird das hebende Element durch das feste Gegenstück „blockiert“.

Das antreibende Element, üblicherweise ein Drehstrommotor, stoppt nicht automatisch, sondern muss ein Signal zur Abschaltung bekommen. Dieses Signal kann über Endlagenschalter, Drehgeber, Potentiometer oder sonstige wegüberwachende Bauteile generiert werden.

Mechanische Antriebe reagieren sehr empfindlich auf eine Bewegung gegen feste Anschläge. Abhängig von der Kraft des Motors führt eine Blockfahrt in den häufigsten Fällen zu einer Beschädigung des Spindel-Mutter-Systems.

  1. Standardgetriebe mit Standardtrapezgewindespindel erreichen zwischen 25-35%.
  2. Erhöht man die Steigung, rutscht das Gewinde leichter und erhöht damit den Wirkungsgrad
  3. Auch die Kombination mit Kugelgewinde kann einen Wirkungsgrad von bis zu 50% herstellen
  4. Beste Kombination: Kegelradhubgetriebe mit Kugelgewinde, damit erreichen wir über 80%

Drehgeber können am Motor oder an der Schneckenwelle sitzen für eine permanente Überwachung.

Geht es nur um die Endlagen, können Endschalter die gewünschten Endlagen abfragen

In Hubzylindern verwenden wir auch oft Potentiometer, die dann einen gewissen Widerstandswert zurückspielen, den die Steuerung auslesen kann.

Die Verwechslung kommt manchmal nur zustande, weil in beiden Fällen ein zusätzliches Element hinten auf der Spindel sitzt.

  1. Die Ausdrehsicherung ist lediglich ein Ring auf dem Gewinde, der ein Herausfallen der Spindel verhindert
  2. Die Verdrehsicherung verhindert zusätzlich das Verdrehen der Spindel

Kundenseitig: der Kunde führt die Last, damit kann sie sich nicht mehr verdrehen. Wird die Spindel dann an der Last befestigt, kann auch die sich nicht mehr verdrehen

Getriebeseitig (Produkt hat selbst Verdrehsicherung): wir verwenden entweder eine Nut komplett durch die Spindel und als Gegenstück eine Passfeder, oder alternativ kann hinten auf der Spindel auch ein 4kant-Block geschraubt werden und das Schutzrohr wird als 4kant-Rohr ausgeführt

Die Angabe "20% ED pro Stunde" ist immer in Verbindung mit einer gewissen Leistungsaufnahme am Getriebe zu sehen. Wird also der zulässige Leistungswert unterschritten, entsteht weniger Wärme und das Getriebe braucht weniger Zeit zum abkühlen. Damit erreicht man mehr als 20% ED.

Ja, Spindelhubgetriebe können komplett in Edelstahl hergestellt werden und mit lebensmittelechtem Fett nach H1 Zulassung ausgestattet werden.

Das Gehäuse ist Aluminium Druckguss oder Grauguss, die Spindel, das Schutzrohr und die Schneckenwelle ist aus Stahl, Schneckenrad oder Laufmutter sind aus einer Bronzelegierung. Darüber hinaus gibt es viele Varianten

Ja, durch Motorglocken können flexibel Motoren oder Getriebemotoren angebaut werden. Sie entscheiden, ob Sie den Motor selbst besorgen oder GROB sich darum kümmert.

Ja. Ein Hubgetriebe kann mit jedem Drehantrieb betrieben werden, egal ob elektrisch, mechanisch oder manuell.

Bei Druckbelastung ist üblicherweise die Knickung der limitierende Faktor. Bei Zugbelastung ist es entweder die Rohmaterialverfügbarkeit (Stangen handelsüblich bis 6m verfügbar) oder die Biegekritische Drehzahl (Bei Laufmutterausführung). Müssen größere Hübe realisiert werden, kann auch die Spindel mehrteilig ausgeführt werden.

In Anwendungen mit hoher Sicherheitsvorgabe sind unter Umständen zwei unabhängig voneinander wirkende Haltemechanismen vorgeschrieben. Das kann dynamische Selbsthemmung + Motorbremse oder eben eine unabhängig voneinander schaltbare Doppelbremse am Drehstrommotor sein

Ja. Übliche Spannungsarten sind 24 VDC / 230 VAC / 400 VAC. Weitere Spannungen im Gleich- und Wechselstrombereich sind auf Anfrage verfügbar.

Ein Drehstrommotor dreht abhängig der Netzfrequenz. Je höher diese ist, desto schneller dreht der Motor. Bemessungsdrehzahl bei 50 Hz sind für 2-polige Motoren 3000 U/min; 4-polig 1500 U/min; 6-polig 1000 U/min; 8-polig 750 U/min

Schmierfett der NLGI Klasse 1 oder 2, geeignet für hochbelastete Gleit- und Wälzlagerung. Auf die Mischbarkeit mit dem vorhandenen Schmierstoff muss geachtet werden. Hierbei ist maßgeblich, ob das Fett auf mineralischer oder synthetischer Basis hergestellt wird.

Das hängt vom Betriebszyklus und den Betriebsbedingungen ab. In der Regel alle 500 Doppelhübe.

Schmiermittelmenge ist abhängig von Baugröße und Hubgetriebetyp. Daten dazu finden Sie in unserem Gesamtkatalog. Hier beispielhaft für unsere kubischen Spindelhubgetriebe:

Gesamtkatalog 2023 (grob-antriebstechnik.de)

0 - MAX mm. Abstufungen können im Millimeterbereich getroffen werden.

Fettschmierung im Getriebe: bis 1500 U/min; > 1500 U/min bis 3000 U/min Fließfett oder Ölschmierung

Sie können mechanische, magnetische oder induktive Endschalterlösungen anbauen. Eine Vorbereitung für eigene Sensoren ist ebenfalls möglich. Bitte beachten Sie, dass es nicht möglich ist an Spindelhubgetrieben in Laufmutterausführung Endlagenabschaltung zu implementieren.

Dazu gibt es eine ausführliche Übersicht zu Beginn jedes Hubgetriebe-Kapitels in unserem Katalog. Hier beispielhaft kubische Hubgetriebe:

Gesamtkatalog 2023 (grob-antriebstechnik.de)

Für fettgeschmierte Hubgetriebe kann die Einbaulage beliebig gewählt werden. Bei ölgeschmierten Hubgetrieben muss die Ausrichtung der Entlüftung beachtet werden.

Die Nennbelastungsangabe des Herstellers sollte nicht überschritten werden. Dennoch bieten Hubgetriebe Sicherheitsfaktoren von 1,5 bis 2,5 auf die Nennbelastung.

Kurzzeitig möglich jedoch hat diese eine überdurchschnittliche Verringerung der Lebensdauer zur Folge.

Ja, für Hubgetriebe mit Kugel- oder Rollengewindetriebe kann eine Lebensdauer berechnet werden. Bei Trapezgewindetrieben ist keine Lebensdauerberechnung möglich. Mehr zu den Berechnungen finden Sie hier.

Die benötigte Leistung hängt von der Last und Hubgeschwindigkeit ab. Für den Antrieb wird eine 30% Reserve zur benötigten Leistung empfohlen. Das Hubgetriebe sollte innerhalb der maximal angegebenen Parameter betrieben werden. Diese sind abhängig von Ausführung und Größe. Beispielhaft finden Sie hier die Leistungsgrenzen zu kubischen Hubgetrieben: Gesamtkatalog 2023 (grob-antriebstechnik.de)

Das Sicherheitsmaß kann vergrößert, aber auch reduziert werden. Bei einer Reduktion ist bei dem Betrieb der Anlage darauf zu achten, dass eine Blockfahrt in jedem Fall ausgeschlossen ist.

Kugelgewindespindeln machen Sinn wenn:

  1. Die Leistungsaufnahme zu groß ist in Kombination mit Trapezgewindespindeln
  2. Eine höhere Hubgeschwindigkeit gewünscht ist
  3. Eine höhere Genauigkeit gewünscht ist

Das Axialspiel einer Trapezgewindespindel liegt im Regelfall zwischen 0,1 bis 0,3 mm. Wenn das Axialspiel 1/4 des Trapezprofils erreicht hat, wird ein Austausch der Trapezgewindemutter empfohlen.

Auch wenn Seitenkräfte die Lebensdauer von Spindelhubgetrieben stark reduzieren gibt es in gewissen Grenzen die Möglichkeit Seitenkräfte aufzunehmen. Eine entsprechende Grundlage dazu finden Sie hier: Gesamtkatalog 2023 (grob-antriebstechnik.de)

Die stehende Spindel macht eine Relativbewegung durch das drehende Schneckenrad, die drehende Spindel erzeugt für die Laumutter eine Relativbewegung. Vor- und Nachteile ergeben sich aus den Platzverhältnissen Ihrer Hubanlage.

Ja, jede Baugröße (unabhängig von Hubgetriebe-Typ) liefert 2x Untersetzungsstufen (->Normal und Langsam). Die Ausnahme bilden Kegelradhubgetriebe. Hier sind die Übersetzungen 1:1, 2:1 und 3:1 möglich.

Die Spindelverlängerung definiert ein Maß, welches im eingefahrenen Zustand eine gewisse Mehrlänge gegenüber dem Standard liefert. Beispiel: Sie brauchen effektiv nur eine Hubbewegung von 100mm, aber zwischen dem Hubbeginn und dem Getriebe sind 400mm zu überbrücken. Dann verlängern wir die Spindel um 400mm und ausgefahren erreichen Sie dann 500mm gesamt.

Fürs Spindelende bietet das Standardprogramm die Möglichkeiten von Gewindeende, Gelenkkopf, Kugelgelenkkopf, Flanschplatte, Lagerflanschplatte, Zapfen. Entsprechende Maße finden Sie unter Gesamtkatalog 2023 (grob-antriebstechnik.de)

Ja, der entsprechende Schutz kann durch Lackierung oder rostfreie Materialien erreicht werden.

  1. Elektronische Brücke: Wird jedes Hubelement der Anlage mit einem Motor angetrieben, dann kann über Drehgeber eine elektronische Brücke hergestellt werden.
  2. Mechanische Verbindungselemente: Ausfallsicher und günstiger sind Verbindungswellen und Verteilergetriebe, die alle Hubelemente einer Anlage miteinander verbinden können.

Ja, die Funktion "Heben" und "Bewegen" kann durch jedes mechanische Hubelement ausgeführt werden.

Diese Ausführung verwendet zum Spindelschutz ein zusätzliches Rohr, welches auf der laufenden Mutter sitzt. Schubrohrausführung beschreibt damit einen Hubzylinder, der auf Basis eines Spindelhubgetriebes modifiziert wurde.

Folgende Punkte erfordern zwingend eine Ölausführung:

  1. Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich mit Gas. Es wird ein ATEX-Fragebogen zwingend vorgeschrieben.
  2. Eingangsdrehzahl an der Schneckenwelle von 1500 1/min bis 3000 1/min.

Bei der Laufmutterausführung ändern sich lediglich die Mutter-Anschlussmaße. Bei der Grundausführung mit Kugelgewindespindel kann es vorkommen, dass der Lagerdeckel erhöht ausgeführt wird um die Kugelgewindemutter im Getriebe unterzubringen.

Ja, der Einsatz rostfreier Materialien ist ein übliches Vorgehen für Umgebungen mit aggressiven Medien.

Die SFM läuft im Standardfall lastfrei mit der Tragmutter mit. Bricht die tragende Mutter, fängt die SFM die Last auf. Es kann dann noch ein Hub zur Stilllegung der Anlage durchgeführt werden. Die SFM wird außerdem auch als Referenzmutter zur Verschleißmessung genutzt.

Die Spindel kann durch Faltenbalg oder Spiralfeder geschützt werden.

Sie verhindert eine Drehbewegung der Spindel. Würde eine translatorische Spindel eine Drehbewegung durchführen, wäre keine lineare Bewegung mehr möglich.

Je dicker die Spindel, desto aufwändiger die Verdrehsicherung über Nut und Passfeder. Faustformel: bis 40er Spindel mach VS per Nut und Passfeder Sinn, ab 55er Spindel besser auf VS mit Vierkantrohr und Vierkantblock setzen.

Eine Ausdrehsicherung AS verhindert das versehentliche herausfallen der Hubspindel bei Grundausführung. Sie ist nicht als mechanischer Endanschlag gedacht!

Ja, Spindelhubgetriebe und MINI Zylinder können in einem bestimmten Rahmen auch für ATEX Zonen verwendet werden.

Wie sieht Ihre nächste Anwendung aus? Zeitkritisch? Dann lassen Sie uns gerne gleich darüber reden.

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Philipp Schmalzhaf

Philipp Schmalzhaf, Vertriebsleiter

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Hubgetriebe Kubisch Hintergrund

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Grundlagen Hubgetriebe