Technik

Qualität und Haltbarkeit von Tragrollen

So sehen Dauerläufer aus

Die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Tragrollen ist von großer Bedeutung.  Die für den Steinkohlenbergbau unter Tage entwickelte Norm DIN 22112/T1-3 bietet einen guten Ansatz bei der Auswahl geeigneter Tragrollen für jeden Einsatzfall und zur Sicherung und Feststellung von Qualitätsmerkmalen.

Eine Tragrolle besteht grundsätzlich aus folgenden Bauteilen:

Im Idealfall bestehen Tragrollen aus starren Böden als Lagerhalter links und rechts sowie einer biegesteifen Achse. In dieser Ausführung fluchten die Wälzlagerringe (Außenring und Innenring) und stehen ohne Schiefstellung zueinander.

Dieser Zustand ist aber nur rein theoretisch möglich. Da unter jeder Belastung immer eine mehr oder weniger große elastische Verformung auftritt, muss dem konstruktiv entgegengewirkt werden. Mantelrohr, Rollenboden und Achse sollten hinsichtlich Belastung und Gewicht optimiert sein.

Skizze: Aufbau einer Tragrolle.
Aufbau einer Tragrolle.

Tragrollenmantel und -boden

Die Rollenmäntel von Tragrollen werden in der Regel aus Tragrollenrohr nach DIN 2394 bzw. EN 10305-3 hergestellt. Bei stark beanspruchten Tragrollen, wie z.B. in der Grundstoffindustrie, sollten die Wanddicken wegen des Abriebs an dem Tragrollenmantel mindestens 4,0 mm betragen. Durch die Verwendung von Präzisionsstahlrohr ist es möglich, sehr hohe Rundlaufgenauigkeiten zu erzielen, die einen besonders ruhigen Lauf des Gurtes über die Tragrollen möglich machen. Auch die Rollenböden sollten aus Stahl bzw. Stahlguss mit großen Wanddicken bestehen. Das begrenzt eine Verformung der Lagerhalterungen selbst unter hoher Belastung auf ein Minimum. Tragrollen mit Böden, die nur aus tiefgezogenem Blech bestehen, bieten sich daher allenfalls für weniger belastungsintensive Einsätze an.

Achse

Der Achsdurchmesser ist neben der Lagergröße maßgeblich für die Standzeit einer Tragrolle verantwortlich. Bei Tragrollen gemäß DIN 22112 ist dieser immer größer als der Innendurchmesser des Lagers. So ergibt sich ein höheres Widerstandsmoment als z.B. bei gezogenen Rollenachsen, da die Durchbiegung und damit die zulässige, von den Lagerherstellern auf zehn Winkelminuten begrenzte Schiefstellung von den Lagerinnen- zu den Lageraußenringen weniger stark ausgeprägt ist. Im Umkehrschluss heißt das: Tragrollen mit stärkeren Achsen „verdauen“ bei gleicher Lagerlebensdauer eine größere Belastung.

Skizze: Verformungen an einer Tragrolle infolge Belastung.
Verformungen an einer Tragrolle infolge Belastung.

Lagersitze

Bei tiefgezogenen Tragrollenböden und gezogenen Achsen ist eine mechanische Bearbeitung aus wirtschaftlichen Gründen nicht vorgesehen. Dadurch ist es kaum möglich, die Vorgaben der Wälzlagerhersteller einzuhalten. Bei solchen Achsen, die fertigungsbedingt ein mehr oder weniger großes Lagerspiel haben, besteht die Gefahr, dass der Lagerinnenring in den Lagersitz der Achse einläuft.

Wälzlager, Lagerdichtung und Fettfüllung

Die Wälzlager von Tragrollen sollten mit einem vom Lagerhersteller zugelassenen, auf den Einsatz abgestimmten Fett dauergeschmiert sein. Nachschmierungen während der gesamten Betriebszeit sind wegen des großen Wartungsaufwands und der nicht immer zugänglichen Rollen in einer Bandanlage nicht möglich und deshalb auch nicht vorgesehen.

Darum sind die – gleichwohl vielfach eingesetzten – 2RS-Lager auch nicht sonderlich empfehlenswert. Sie haben den Hang dazu, trockenzulaufen, da sie nur über innen liegende Scheibendichtungen verfügen. Bei den Lagerabdichtungen vom Typ ERBÖ ist die eingebrachte Fettmenge mehr als doppelt so groß. In Verbindung mit der besonderen Form ihrer Dichtungen wird so die Dauerschmierung bei zugleich geringerem Rollwiderstand sichergestellt

Ausführungen von Tragrollenböden: ERBÖ-Stahlguss.
Ausführungen von Tragrollenböden: Blechboden.
Ausführungen von Tragrollenböden: oben ERBÖ-Stahlguss, unten Blechboden.

Notlaufeigenschaften

Gemäß der DIN 22112 müssen alle Rillenkugellager von Tragrollen mit ihrer Radiallagerluft in der Gruppe C4 nach DIN 620-4 liegen. Mit der Auswahl dieser Lagerluft wird sichergestellt, dass bei kurzzeitig auftretenden Belastungsspitzen keine Zustände im Lager auftreten, die ein Quetschen der Wälzkörper in den Schultern eines Lagers nach sich ziehen. Weiterhin werden dadurch Temperaturschwankungen zwischen den Innen- und Außenringen der Lager besser aufgefangen.

Weiterhin sollten die Käfige der Lager aus wärmestabilisiertem, glasfaserverstärktem Polyamid 66 (PA 66 GF) und nicht aus gelappten Blechkäfigen bestehen. Dadurch wird vermieden, dass Tragrollen ab einem gewissen Verschleißzustand plötzlich durch das Überrollen des Blechkäfigs blockieren. Vielmehr laufen solche Rollen über einen gewissen Zeitraum noch weiter – und signalisieren dabei durch laute Laufgeräusche, dass ihr baldiger Austausch ansteht.

Geräuschemission

Präzisionsstahlrohre mit hohen Rundlaufeigenschaften erzielen einen ruhigen Lauf des Gurtes über die Rollen. Zusammen mit dickwandigen  Rollenböden aus Stahl oder Stahlguss zeichnen sich derartige Tragrollen durch einen Lärmpegel aus, der nur rund halb so hoch ist wie bei ähnlichen Tragrollen aus dünnwandigem Material. Dies senkt den Gesamtgeräuschpegel einer Gurtfördereranlage enorm, sodass gesetzliche Vorgaben einfacher erfüllt werden können.

Skizze: Durchbiegung von Achsen in Tragrollen: links gezogene Achse, rechts stärkere, abgedrehte Achse.
Durchbiegung von Achsen in Tragrollen: links gezogene Achse, rechts stärkere, abgedrehte Achse.

Explosionsschutz

Tragrollen sollten konstruktiv so ausgeführt werden, dass bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung keine Gefahr für eine Gasentzündung besteht. Diese Tragrollen erkennt man an dieser Kennzeichnung :

Sie dürfen dann eingesetzt werden in den gefährdeten Bereichen mit der Zoneneinteilung „Gas/Luft-Gemische“ der Zonen 1 und 2 sowie „Staub/Luft-Gemische“ der Zonen 21 und 22.

Dipl.-Ing. Bernd Funke
Technischer Berater ERBÖ Maschinenbau

Kennzeichnung
 
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