Die Anzahl der Zyklen der Schwenkantriebsräder richtet sich nach dem Zahnverhältnis

Schwenkantriebsräder verschleißen nicht gleichmäßig über den gesamten Antrieb: Das kleine Ritzel trägt viel mehr Lastzyklen als der große Ring, den es dreht, und dieses Verhältnis prägt die Herstellung beider Teile. Ein Schwenksystem an einem Bagger, Kran oder einer rotierenden Plattform verbindet einen Motor oder eine Hydraulikeinheit, einen Untersetzungsmechanismus, ein Ritzel und ein Schwenklager mit einem Außenzahnkranz. Jede Last, die die obere Struktur dreht, läuft durch das Ritzel, und das Ritzel trifft bei jeder Drehung der Plattform mehrmals auf den Ring.

Eine Plattformumdrehung bedeutet mehrere Ritzelumdrehungen

Das Zahnverhältnis bestimmt die Zyklenzahl. Ein 120-Zahn-Ring, der von einem 12-Zahn-Ritzel gedreht wird, benötigt für jede Plattformumdrehung 10 Ritzelumdrehungen. Jeder Ritzelzahn greift in dieser Umdrehung zehnmal in den Ring ein, während jeder Ringzahn einmal eingreift. Das Ritzel in Schwenkantriebsgetrieben erfährt daher zehnmal so viele Lastzyklen wie jeder einzelne Zahn am Ring, und der Spalt vergrößert sich, wenn der Ring im Verhältnis zum Ritzel größer wird.

Aus diesem Grund werden Schwenkantriebszahnräder und -ritzel als Teil des Systems mit hoher Zyklenzahl betrachtet. Der Ring ist ein großes, langsames Bauteil, das vom Lagerhersteller hergestellt wird, und das Ritzel ist das Teil, das am härtesten arbeitet und mit Spielraum ausgelegt ist.

Bei der Schwungarbeit handelt es sich hauptsächlich um Teildrehungen und -umkehrungen

Bagger und Kräne drehen selten ganze Kreise, daher schwingen ihre Drehkranzantriebsräder durch Teilkreise, halten an und schwingen zurück, und derselbe Kreissektor und die gleichen Ritzelzähne treffen immer wieder aufeinander. Durch die Umkehrung werden nacheinander beide Flanken des Ritzelzahns belastet, und abwechselnde Stöße auf beiden Seiten sind ein Ermüdungszustand, dem unidirektionale Antriebe nicht ausgesetzt sind.

Der große Durchmesser ist ein weiterer Faktor für Schwenkantriebsräder. Während sich die Plattform dreht, ändert sich die Kontaktfläche zwischen Ritzel und Ring mit dem Winkel, daher müssen die Zahnoberflächenbeschaffenheit und die Bearbeitungsgenauigkeit über den gesamten Ring und nicht nur an einer Position aufrechterhalten werden.

Starten und Stoppen von Trägheitslasten

Die obere Struktur einer Maschine hat eine beträchtliche Masse, und bei jedem Start und Stopp wird ein Trägheitsstoß durch das Geflecht der Schwenkantriebsräder übertragen. Ein Schwenksystem mit niedriger Geschwindigkeit und hoher Last konzentriert auch die Kontaktspannung auf die Zahnoberfläche. Der Antrieb trägt gemeinsam Axialkraft, Radialkraft und Kippmoment, und die Konstruktion der Getriebestärke muss einen ausreichenden Sicherheitsspielraum für diese kombinierten Belastungen bieten.

Einige Drehkranzantriebsräder verwenden Schrägverzahnungen, um die Kontaktkontinuität zu verbessern und Vibrationen und Geräusche beim Schwenken zu reduzieren. Eine Untersetzungsstufe vor dem Ritzel, Planetengetriebe für kompakte Bauweise oder Schnecke für selbsthemmende Positionshaltung, wandelt die hohe Eingangsdrehzahl in das hohe Drehmoment um, das die Plattform benötigt.

Ein robuster Kern und eine harte Oberfläche am Ritzel

Das Ritzel in Schwenkantriebsgetrieben benötigt zwei Eigenschaften, die in entgegengesetzte Richtungen ziehen: eine harte Oberfläche, um Verschleiß und Lochfraß zu widerstehen, und einen robusten Kern, um Stöße zu absorbieren, ohne an der Wurzel zu reißen. Legierter Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und hochfester Baustahl sind die üblichen Materialien, gefolgt von Abschrecken und Anlassen, Oberflächenhärten oder Induktionshärten. Die Oberflächenhärtung bewältigt den Verschleiß und die im Kern erhaltene Zähigkeit bewältigt Stöße.

Haoshun beginnt mit qualifiziertem Stahl und verwendet geschmiedete Rohlinge, wenn die Anwendung eine höhere Festigkeit erfordert. Die Wärmebehandlung wird kontrolliert, um die Härte- und Stabilitätsziele zu erreichen, und die Präzisionsbearbeitung sorgt dann dafür, dass Lagersitze, Keilverzahnungen und Montageflächen von Teil zu Teil gleich bleiben. Zahnkränze mit großem Durchmesser können zur Verbesserung der Eingriffsgenauigkeit auch geschliffen werden.

Schmierung und Inspektion folgen dem Ritzel

Schwenkantriebsräder arbeiten über lange Zeiträume bei niedriger Geschwindigkeit und hoher Belastung, und diese Kombination macht den Schmierfilm zum Hauptschutz für das Netz. Fett oder Öl bildet einen Film zwischen den Zahnoberflächen, und regelmäßiges manuelles Fetten oder ein Zentralschmiersystem hält den Film an Ort und Stelle.

Verschleiß zeigt sich in erkennbaren Formen: Abnutzung der Zahnoberfläche, Lochfraß, Wurzelrisse und zunehmende Zahnlücke. Lastschwankungen, dünne Schmierung und Montageabweichungen treiben alle vier an, und häufige Umkehrungen fügen noch wechselnde Auswirkungen hinzu. Da das Ritzel in Schwenkantriebsgetrieben die höhere Zyklenzahl trägt, erreicht es diese Bedingungen vor dem Ring, sodass ein Blick auf die Ritzelzähne und den Fettzustand den Bediener frühzeitig über den Zustand des gesamten Antriebs informieren kann.

Haoshun produziert Schwenkantriebsräder, Untersetzungsgetriebe und Getriebewellen für diese Antriebe. Ein Ersatzritzel muss die gleiche Zahnform, das gleiche Härteprofil sowie die gleichen Lagersitz- und Keilwellenabmessungen wie das Original aufweisen, damit es wie zuvor mit dem vorhandenen Ring kämmt. Ein auf diese Weise hergestelltes Ritzel gibt einen Satz zurück Schwenkantriebsräder zu seinem ursprünglichen Netz zurück, und seine eigene Zykluszählung beginnt erneut mit dem Schwung.