Hamburger Riesenkrahn: V Kettenführung und Antriebe
Verfasst: 30.03.2022 11:59
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Kapitel V: Kettenführung und Antriebe
. HRK05-01: Diese Prinzipskizze aus dem Krane und Transportanlagen'von C. Michenfelder, 1910, war die Initialzündung zur Realisierung des hier gezeigten Modells. Demnach gibt es nur eine einzige Rollenkette, die an einem Ende den äußeren Hilfshaken und am anderen Ende eine Vierfach-Flasche mit dem Haupthaken aufweist. Von den Haken werden beide Stränge längs des Auslegers zum Kettenantrieb auf der Plattform geführt.
Im Krankopf ist neben der Schnabelrolle an der Spitze und den beiden Kettenrädern der Oberflasche ein weiteres Kettenrad verbaut, welches in beide Stränge eingreift und so für eine Kompensation des beträchtlichen Kettengewichts auf dem Weg zum Antrieb und zurück sorgt.
. HRK05-02: Dieser Probeaufbau auf einer Lochtafel mit aufgelegtem Foto des Krankopfes im Baumaßstab diente zur Bestimmung der Kettenradgrößen, -positionen und -abstände. Danach wurden an Kettenrädern die folgenden Größen ausgewählt:
• 10 Z: Antrieb
• 11 Z: kleine Räder des Flaschenzuges
• 16 Z: Verbindungs-Kettenrad
• 18 Z: große Räder des Flaschenzuges
• 22 Z: Schnabelrolle
Sämtliche Kettenradscheiben laufen auf Miniatur- Kugellagern 8 x 4 x 3 mm (Außen-Ø, Wellen-Ø, Dicke).
. HRK05-03: Zwei Versuche zum Aufbau des Krankopfes (= Kettengehäuses) mit zugeschnittenen 11 x 5 Lochplatten als Seitenteilen führten zu unbefriedigenden Ergebnissen.
. HRK05-04: Ein dritter Versuch mit 11 x 7 Lochplatten fiel endlich zufriedenstellend aus.
. HRK05-05: Zur Verstärkung des oberen Randes dienen passend gebogene schmale Winkelträger, deren einer Schenkel bis auf 1 mm abgeschnitten wurde. Der andere Schenkel wurde dagegen nur an den Biegestellen entfernt.
. HRK05-06: Hier wird mit lose eingelegter Kette deren Führung im Kettengehäuse noch einmal veranschaulicht. Die Bedeutung der an der Spitze schräg nach unten verlaufenden kurze Schiene wird später noch ersichtlich werden.
. HRK05-07: Die Lücke zwischen dem Verbindungs-Kettenrad, links, und der Schnabelrolle, oben, muß durch einen kurzen Kettenkanal geschlossen werden, denn das Gewicht des leeren Kranhakens genügt nicht, um die Kette straff zu halten. Die Schiene wird so an die Wandung des Kettengehäuses geschraubt, daß die Zähne der beiden Kettenräder durch die Schlitze treten und dann die Kettenglieder freigeben bzw. aufnehmen.
. HRK05-08: Ein durchgeschleifter Zwirnsfaden verhindert beim Einbau des Krankopfes, daß die als Abstandhalter notwendigen Unterlagscheiben herunterfallen.
. HRK05-09: Das sind Einzelteile der Kranplattform, die nach dem Einbau des Krankopfes so angebracht wurden, daß sie eine zusätzliche Verbindung des Kopfes mit dem Krangerüst herstellen.
. HRK05-10: Die fertige Kranplattfom an der Auslegerspitze. Die Reling mit Stützen aus dem Schiffsmodellbau hat eine erste Ausführung mit M 2,5 Schrauben, wie sie in 'Schrauber & Sammler' Nr. 18 oder im AMS Bulletin 83/20 noch zu sehen ist, ersetzt.
. HRK05-11: Die beiden Kettenstränge von und zum Antrieb werden durch einen Schacht in Auslegermitte nach unten geführt. Dieser besteht aus einem Metallus U-Träger auf dessen Grund ein Flachstahl 10 x 2 mm für eine glatte, reibungsarme Fläche sorgt. An passenden Stellen in denn Flachstahl eingebohrte M3 Gewinde gestatten die Befestigung des Kettenschachts mit Hilfe von 4 mm FAC-Schellen an den Querstreben des Auslegers.
Der oben liegende Kettenstrang läuft auf einem Winkelblech 10 x 10 x 1 mm, welches neben dem Flachstahl eingeschoben und seitlich mit M3 Senkkopfschrauben am U-Träger angeschraubt ist.
. HRK05-12: Gehäuse für den selbsthemmendes Kettenantrieb mit zwei Gängen. Sämtliche Wellen laufen in Miniatur-Kugellagern. Zum Aufbau des Getriebes wird auf Bild HRK03-27 verwiesen, bei dem zwei verschieden große Zahnräder zu erkennen sind, die sich offenbar auf der gleichen Achse wie das Antriebskettenrad befinden.
. HRK05-13: Probeaufbau für den Kettenantrieb. Das Antriebs-Kettenrad ist zwischen zwei kräftigen, auf die Drehscheiben-Plattform geschraubten Lagerstützen (Metallus 4650-17) mit eingelassenen Kugellagern gelagert. Es ist das einzige Kettenrad, das eine Nabe mit Stellschraube hat, um es fest auf die Antriebswelle klemmen zu können.
Diese Welle trägt zwei Zahnrädern 95 Z und 76 Z, die wahleise mit ihren zugehörigen Ritzeln von 19 Z und 38 Z im Eingriff sind und so die beiden Übersetzungen 1:5 bzw. 1:2 ermöglichen, also einen Drehzahl-Unterschied von 1:2,5 bewirken. Da die Achsabstände 95 - 19 und 76 - 38 gleich sind, können auch die Ritzel auf einer Achse sitzen.
Das breite 19 Z Ritzel wird durch eine darunterliegende Schnecke angetrieben, die wiederum über ein 25 Z : 50 Z Vorgelege mit dem Antriebsmotor verbunden ist. Zugleich dient die Schnecke als Hemmung für eine schwere Last.
Ordnet man nun die Ritzel so auf einer verschiebbaren Welle an, daß immer nur ein Zahnradpaar im Eingriff sein kann, dann gibt es zwangsläufig eine Leerlaufstellung, bei der die Schnecke keine Hemmwirkung hat. Beim Schaltvorgang müßte also eine zusätzliche Bremse für die Kettenradwelle betätigt werden, d.h. der Schaltvorgang kann nur bei Stillstand erfolgen (was beim Vorbild sicherlich auch so war).
Da die Zahnstellungen der beiden Zahnradpaare nur in wenigen Positionen fluchten, muß eine solche durch Drehen der Schneckenwelle herbeigeführt werden. Das geht ohne großen Aufwand nur manuell, weil der Antriebsmotor beim Einrücken sofort blockiert würde.
Die gezeigte Lösung ohne Bremse erscheint dagegen praktikabler: die Ritzel sind so angeordnet, daß es keinen Leerlauf gibt, die Hemmung also nicht unterbrochen wird. Der Schaltvorgang wird bei Stillstand des Antriebs durch manuelles Verschieben der Vorgelegewelle bewirkt, wobei das 50 Z Rad manuell gedreht wird, um eine passende Schiebeposition zu finden. Da das Zahnflankenspiel relativ groß ist, wird eine solche Stellung i.d.R. bereits während einer Umdrehungen erreicht.
Mit einer gemessenen Motordrehzahl von 570 U/min ergibt sich eine Hubgeschwindigkeit des Haupthakens von 45 bzw. 113 mm/min. Das ist maßstäblich gesehen etwa 6 bzw. 7,5 mal schneller als es beim Vorbild mit Dampfantrieb war, könnte aber dem unbekannten Wert nach der Elektrifizierung des Krans in den 1920er Jahren recht nahekommen.
. HRK05-14: Da die Unterseite der Kranplattform nach dem Einbau nicht mehr zugänglich ist, wurde die vordere Grundplatte mit Einpreßmuttern versehen, um die beiden Getriebe von oben anschrauben zu können. Zuvor diente die abgerundete Platte als Biegeschablone für Fundament und Dachbalken des Maschinenhauses.
. HRK05-15: Die beiden Getriebe von vorne gesehen. Um den Eindruck der massigen Zahräder des Vorbilds wiederzugeben, wurden beide 95 Z Zahnräder aus je zwei Radscheiben zusammengesetzt. Das 76 Z Rad stammt von Wilbert Swinkels, NL, und hat von Hause aus bereits eine Dicke von 3,2 mm.
Der in der Drehbühne versteckte Teil des Drehantriebs wurde bereits in Kapitel III gezeigt.
Der Antrieb des 95 Z Zahnrads, das den Triebstock für den Schienen-Zahnkranz dreht, orientiert sich ebenfalls an dem in Bild HRK03-27 andeutungsweise zu sehenden Aufbau. Die einzige Besonderheit ist die Kombination eines 19 Z Ritzels mit dem 60 Z Kegelrad: die Zähne des Ritzels mit einer 1⁄2" Flanke wurden an der Außenseite 5mm breit bis auf den Zahngrund abgedreht. Mit dem so entstandenen Stummel wurde das Ritzel nach Entfernung der Nabe in das passend aufgebohrte Loch des Kegelrads gelötet. Die Kombination ist mit einem kurzen Wellenstummel in zwei Kugellagern gelagert und ruht auf dem oberen von beiden.
Der Motor mit einer Drehgeschwindigkeit von 45 U/min führt zu einer Zeit von 2,5 min für eine 360° Drehung. Das ist etwa 6 mal schneller, als es das Original mit Dampfmaschinenantrieb vermochte.
. HRK05-16: Ansicht der Getriebe von hinten, oben. Die Schalter haben drei Stellungen links - neutral - rechts bzw. ein1 - aus - ein2. Der vorderere ist für der rechten Dreh-Motor, der hintere für den linken Hub-Motor. Der mittlere Schalter ist für die Beleuchtung des Maschinenhauses und den Arbeitsscheinwerfer.
. HRK05-17: Nachdem der Kran fertiggestellt war, wurde noch eine Magnetkupplung als Überlastsicherung für den Hubantrieb eingebaut. Die Kupplung besteht aus zwei Stahlscheiben, eine mit Nabe, Stellschraube und Zentrierring, die andere mit 6-kt-Nabe mit M4 Gewindebohrung. Ein 50 Z Zahnradscheibe (ohne Nabe) erhält in den aufgeweiteten Bohrungen 5 mm Neodym Magnete und wird auf den Zentrierring gesteckt.
. HRK05-18: Die zusammengebaute Antriebsachse mit der Magnetkupplung. Durch Verringern des Abstands der rechten Stahlscheibe zu den Magneten der Zahnscheibe kann die Kupplungswirkung bis zu einem Maximalwert bei direkter Berührung erhöht werden.
. HRK05-19: Blick auf das Hubgetriebe mit Magnetkupplung.
- HRK05-20: Nach Errichtung des Maschinenhauses auf der Kranplattform können die drei Bedienschalter mit Hilfe durchlaufender Wellen von beiden Seiten des Krans aus betätigt werden.
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Kapitel V: Kettenführung und Antriebe
. HRK05-01: Diese Prinzipskizze aus dem Krane und Transportanlagen'von C. Michenfelder, 1910, war die Initialzündung zur Realisierung des hier gezeigten Modells. Demnach gibt es nur eine einzige Rollenkette, die an einem Ende den äußeren Hilfshaken und am anderen Ende eine Vierfach-Flasche mit dem Haupthaken aufweist. Von den Haken werden beide Stränge längs des Auslegers zum Kettenantrieb auf der Plattform geführt.
Im Krankopf ist neben der Schnabelrolle an der Spitze und den beiden Kettenrädern der Oberflasche ein weiteres Kettenrad verbaut, welches in beide Stränge eingreift und so für eine Kompensation des beträchtlichen Kettengewichts auf dem Weg zum Antrieb und zurück sorgt.
. HRK05-02: Dieser Probeaufbau auf einer Lochtafel mit aufgelegtem Foto des Krankopfes im Baumaßstab diente zur Bestimmung der Kettenradgrößen, -positionen und -abstände. Danach wurden an Kettenrädern die folgenden Größen ausgewählt:
• 10 Z: Antrieb
• 11 Z: kleine Räder des Flaschenzuges
• 16 Z: Verbindungs-Kettenrad
• 18 Z: große Räder des Flaschenzuges
• 22 Z: Schnabelrolle
Sämtliche Kettenradscheiben laufen auf Miniatur- Kugellagern 8 x 4 x 3 mm (Außen-Ø, Wellen-Ø, Dicke).
. HRK05-03: Zwei Versuche zum Aufbau des Krankopfes (= Kettengehäuses) mit zugeschnittenen 11 x 5 Lochplatten als Seitenteilen führten zu unbefriedigenden Ergebnissen.
. HRK05-04: Ein dritter Versuch mit 11 x 7 Lochplatten fiel endlich zufriedenstellend aus.
. HRK05-05: Zur Verstärkung des oberen Randes dienen passend gebogene schmale Winkelträger, deren einer Schenkel bis auf 1 mm abgeschnitten wurde. Der andere Schenkel wurde dagegen nur an den Biegestellen entfernt.
. HRK05-06: Hier wird mit lose eingelegter Kette deren Führung im Kettengehäuse noch einmal veranschaulicht. Die Bedeutung der an der Spitze schräg nach unten verlaufenden kurze Schiene wird später noch ersichtlich werden.
. HRK05-07: Die Lücke zwischen dem Verbindungs-Kettenrad, links, und der Schnabelrolle, oben, muß durch einen kurzen Kettenkanal geschlossen werden, denn das Gewicht des leeren Kranhakens genügt nicht, um die Kette straff zu halten. Die Schiene wird so an die Wandung des Kettengehäuses geschraubt, daß die Zähne der beiden Kettenräder durch die Schlitze treten und dann die Kettenglieder freigeben bzw. aufnehmen.
. HRK05-08: Ein durchgeschleifter Zwirnsfaden verhindert beim Einbau des Krankopfes, daß die als Abstandhalter notwendigen Unterlagscheiben herunterfallen.
. HRK05-09: Das sind Einzelteile der Kranplattform, die nach dem Einbau des Krankopfes so angebracht wurden, daß sie eine zusätzliche Verbindung des Kopfes mit dem Krangerüst herstellen.
. HRK05-10: Die fertige Kranplattfom an der Auslegerspitze. Die Reling mit Stützen aus dem Schiffsmodellbau hat eine erste Ausführung mit M 2,5 Schrauben, wie sie in 'Schrauber & Sammler' Nr. 18 oder im AMS Bulletin 83/20 noch zu sehen ist, ersetzt.
. HRK05-11: Die beiden Kettenstränge von und zum Antrieb werden durch einen Schacht in Auslegermitte nach unten geführt. Dieser besteht aus einem Metallus U-Träger auf dessen Grund ein Flachstahl 10 x 2 mm für eine glatte, reibungsarme Fläche sorgt. An passenden Stellen in denn Flachstahl eingebohrte M3 Gewinde gestatten die Befestigung des Kettenschachts mit Hilfe von 4 mm FAC-Schellen an den Querstreben des Auslegers.
Der oben liegende Kettenstrang läuft auf einem Winkelblech 10 x 10 x 1 mm, welches neben dem Flachstahl eingeschoben und seitlich mit M3 Senkkopfschrauben am U-Träger angeschraubt ist.
. HRK05-12: Gehäuse für den selbsthemmendes Kettenantrieb mit zwei Gängen. Sämtliche Wellen laufen in Miniatur-Kugellagern. Zum Aufbau des Getriebes wird auf Bild HRK03-27 verwiesen, bei dem zwei verschieden große Zahnräder zu erkennen sind, die sich offenbar auf der gleichen Achse wie das Antriebskettenrad befinden.
. HRK05-13: Probeaufbau für den Kettenantrieb. Das Antriebs-Kettenrad ist zwischen zwei kräftigen, auf die Drehscheiben-Plattform geschraubten Lagerstützen (Metallus 4650-17) mit eingelassenen Kugellagern gelagert. Es ist das einzige Kettenrad, das eine Nabe mit Stellschraube hat, um es fest auf die Antriebswelle klemmen zu können.
Diese Welle trägt zwei Zahnrädern 95 Z und 76 Z, die wahleise mit ihren zugehörigen Ritzeln von 19 Z und 38 Z im Eingriff sind und so die beiden Übersetzungen 1:5 bzw. 1:2 ermöglichen, also einen Drehzahl-Unterschied von 1:2,5 bewirken. Da die Achsabstände 95 - 19 und 76 - 38 gleich sind, können auch die Ritzel auf einer Achse sitzen.
Das breite 19 Z Ritzel wird durch eine darunterliegende Schnecke angetrieben, die wiederum über ein 25 Z : 50 Z Vorgelege mit dem Antriebsmotor verbunden ist. Zugleich dient die Schnecke als Hemmung für eine schwere Last.
Ordnet man nun die Ritzel so auf einer verschiebbaren Welle an, daß immer nur ein Zahnradpaar im Eingriff sein kann, dann gibt es zwangsläufig eine Leerlaufstellung, bei der die Schnecke keine Hemmwirkung hat. Beim Schaltvorgang müßte also eine zusätzliche Bremse für die Kettenradwelle betätigt werden, d.h. der Schaltvorgang kann nur bei Stillstand erfolgen (was beim Vorbild sicherlich auch so war).
Da die Zahnstellungen der beiden Zahnradpaare nur in wenigen Positionen fluchten, muß eine solche durch Drehen der Schneckenwelle herbeigeführt werden. Das geht ohne großen Aufwand nur manuell, weil der Antriebsmotor beim Einrücken sofort blockiert würde.
Die gezeigte Lösung ohne Bremse erscheint dagegen praktikabler: die Ritzel sind so angeordnet, daß es keinen Leerlauf gibt, die Hemmung also nicht unterbrochen wird. Der Schaltvorgang wird bei Stillstand des Antriebs durch manuelles Verschieben der Vorgelegewelle bewirkt, wobei das 50 Z Rad manuell gedreht wird, um eine passende Schiebeposition zu finden. Da das Zahnflankenspiel relativ groß ist, wird eine solche Stellung i.d.R. bereits während einer Umdrehungen erreicht.
Mit einer gemessenen Motordrehzahl von 570 U/min ergibt sich eine Hubgeschwindigkeit des Haupthakens von 45 bzw. 113 mm/min. Das ist maßstäblich gesehen etwa 6 bzw. 7,5 mal schneller als es beim Vorbild mit Dampfantrieb war, könnte aber dem unbekannten Wert nach der Elektrifizierung des Krans in den 1920er Jahren recht nahekommen.
. HRK05-14: Da die Unterseite der Kranplattform nach dem Einbau nicht mehr zugänglich ist, wurde die vordere Grundplatte mit Einpreßmuttern versehen, um die beiden Getriebe von oben anschrauben zu können. Zuvor diente die abgerundete Platte als Biegeschablone für Fundament und Dachbalken des Maschinenhauses.
. HRK05-15: Die beiden Getriebe von vorne gesehen. Um den Eindruck der massigen Zahräder des Vorbilds wiederzugeben, wurden beide 95 Z Zahnräder aus je zwei Radscheiben zusammengesetzt. Das 76 Z Rad stammt von Wilbert Swinkels, NL, und hat von Hause aus bereits eine Dicke von 3,2 mm.
Der in der Drehbühne versteckte Teil des Drehantriebs wurde bereits in Kapitel III gezeigt.
Der Antrieb des 95 Z Zahnrads, das den Triebstock für den Schienen-Zahnkranz dreht, orientiert sich ebenfalls an dem in Bild HRK03-27 andeutungsweise zu sehenden Aufbau. Die einzige Besonderheit ist die Kombination eines 19 Z Ritzels mit dem 60 Z Kegelrad: die Zähne des Ritzels mit einer 1⁄2" Flanke wurden an der Außenseite 5mm breit bis auf den Zahngrund abgedreht. Mit dem so entstandenen Stummel wurde das Ritzel nach Entfernung der Nabe in das passend aufgebohrte Loch des Kegelrads gelötet. Die Kombination ist mit einem kurzen Wellenstummel in zwei Kugellagern gelagert und ruht auf dem oberen von beiden.
Der Motor mit einer Drehgeschwindigkeit von 45 U/min führt zu einer Zeit von 2,5 min für eine 360° Drehung. Das ist etwa 6 mal schneller, als es das Original mit Dampfmaschinenantrieb vermochte.
. HRK05-16: Ansicht der Getriebe von hinten, oben. Die Schalter haben drei Stellungen links - neutral - rechts bzw. ein1 - aus - ein2. Der vorderere ist für der rechten Dreh-Motor, der hintere für den linken Hub-Motor. Der mittlere Schalter ist für die Beleuchtung des Maschinenhauses und den Arbeitsscheinwerfer.
. HRK05-17: Nachdem der Kran fertiggestellt war, wurde noch eine Magnetkupplung als Überlastsicherung für den Hubantrieb eingebaut. Die Kupplung besteht aus zwei Stahlscheiben, eine mit Nabe, Stellschraube und Zentrierring, die andere mit 6-kt-Nabe mit M4 Gewindebohrung. Ein 50 Z Zahnradscheibe (ohne Nabe) erhält in den aufgeweiteten Bohrungen 5 mm Neodym Magnete und wird auf den Zentrierring gesteckt.
. HRK05-18: Die zusammengebaute Antriebsachse mit der Magnetkupplung. Durch Verringern des Abstands der rechten Stahlscheibe zu den Magneten der Zahnscheibe kann die Kupplungswirkung bis zu einem Maximalwert bei direkter Berührung erhöht werden.
. HRK05-19: Blick auf das Hubgetriebe mit Magnetkupplung.
- HRK05-20: Nach Errichtung des Maschinenhauses auf der Kranplattform können die drei Bedienschalter mit Hilfe durchlaufender Wellen von beiden Seiten des Krans aus betätigt werden.
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