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Neuer Bremsrotor für Elektroantriebe aus Spezial-Duromer entwickelt

Verzahnung verschleißfrei bei 25 Millionen Lastzyklen: Neuer Duoblock-Rotor eignet sich besonders für Bremsen mit hoher Beanspruchung
(PM) München, 15.01.2013 - Um bewegte Maschinenelemente in Förderanlagen und anderen technischen Industrieanwendungen abzubremsen, wird bisher oft ein Aluminiumbremsrotor mit aufgeklebten Bremsbelägen verwendet. Doch besonders bei Stellantrieben mit hoher Bremsfrequenz schlägt die Längsverzahnung des Aluminiumträgers oft bereits ab etwa 300.000 Lastzyklen aus. Unpräzise Bremsvorgänge bis zum Totalausfall der Bremse sind die Folge. Mit einem fasergefüllten Hightech-Verbundwerkstoff, der als Basis für Integral- oder Monoblockrotoren eingesetzt wird, werden dagegen eine deutlich verlängerte Lebensdauer sowie Geräuscharmut erreicht. Die von der Rex Industrie-Produkte Graf von Rex GmbH entwickelte Bremslösung ist leichter als ein Alurotor, besitzt durch die Restelastizität des verwendeten Duromers „eingebaute“ Dämpfungseigenschaften zwischen Belag und Verzahnung und übersteht Anwendungen mit bis zu 25 Millionen Lastzyklen ohne merkliche Abnutzung der Verzahnung.

Aluminiumbremsrotoren mit aufgeklebten konzentrischen Belägen werden besonders dann eingesetzt, wenn Rotationsbewegungen in elektrischen Antrieben abgebremst werden sollen Aufgrund der hohen Bremsfrequenz kommt es jedoch besonders bei Stellantrieben recht schnell zum Ausfall des Aluminiumträgers. Nach etwa 200.000 bis 300.000 Lastzyklen schlägt die Längsverzahnung entlang der Verbindung zur üblicherweise stählernen Antriebswelle nach und nach aus. Die Zähne arbeiten sich durch die ruckartige Krafteinleitung zu Beginn des Bremsvorgangs ab. Dadurch können Antriebe in Fertigungsanlagen nicht mehr präzise gestoppt werden und im schlimmsten Fall leidet auch die Qualität der Produkte unter den Positionierungsschwierigkeiten. Nicht zuletzt sind die Rotoren zudem ein Kostenfaktor, da sie häufiger ausgetauscht werden müssen. Stahlrotoren, die ebenfalls eingesetzt werden können, haben mit circa 1,5 Millionen Lastzyklen zwar eine um den Faktor fünf höhere Lebensdauer, rechnen sich aufgrund der höheren Herstellungskosten im Vergleich zu Aluminiumrotoren aber selten und weisen gleichzeitig ein wesentlich größeres Trägheitsmoment auf..

Eine Alternative bieten die Integral- oder Monoblockrotoren der Rex Industrie-Produkte GmbH, die komplett aus einem speziell entwickelten faserverstärkten Hightech-Werkstoff auf Duromer-Basis bestehen. „Dieser Verbundwerkstoff ist bei der Ausbildung der Verzahnung der üblichen Aluminium-Verzahnung weit überlegen und gleichzeitig als Reibwerkstoff für die Bremsfunktion optimal geeignet“, erläutert Dr.-Ing. Bernd Hense, Geschäftsführer der Rex Industrie-Produkte GmbH.

In Realanwendungen haben die Rotoren bereits bis zu 25 Millionen Lastzyklen durchlaufen, ohne dass die Verzahnung versagte. „Da die Lebensdauer der Rotoren im Vergleich zur beklebten Aluminiumvariante somit 100-mal höher, die Herstellungskosten jedoch ähnlich sind, lassen sich hier deutlich Kosten einsparen“, so Hense weiter.

Die hohe Dauerwechselfestigkeit der Rex-Rotoren ist durch die zähe Festigkeit des Materials und das substantiell bessere Dämpfungsverhalten des Spezial-Werkstoffs bedingt: „Je nach Anwendung wird das Duromer mit bis zu 35 Prozent hochwertigen Verstärkungsfasern gefüllt“, so der Geschäftsführer. „Darunter sind Carbon-, Aramid- und Glasfasern in einer Länge von drei bis 15 mm, die für eine hohe Zug- und Biegefestigkeit sorgen.“ Mit 1,7 bis 1,8 g/cm³ ist das hochdynamische Material zudem wesentlich leichter als Aluminium oder Stahl mit 2,7 beziehungsweise 8 g/cm³.

Um auch in Bremsen mit besonderen Anforderungen an den Bremsbelag und entsprechend starker Materialbeanspruchung einen langfristig verschleißfreien Rotor einsetzen zu können, hat die Rex GmbH zusätzlich einen sogenannten Duoblock-Rotor entwickelt. Dieser besteht aus zwei verschiedenen Varianten des gleichen Grundmaterials, deren Kombination die Leistungsfähigkeiten von Bremsbereich und Verzahnung weiter steigert: „ Der Innenbereich besteht aus einem auf die Anforderungen der Verzahnung, der ringförmige Außenbereich aus einem auf die spezialisierte Bremsfunktion optimierten Werkstoff“, erklärt Hense. Beide Bereiche sind stoffschlüssig miteinander verbunden und werden in einem einzigen Produktionshub zusammen hergestellt. Der Verzahnungsbereich innen weist durch die Verstärkungsfasern eine besonders hohe Festigkeit auf. Die Zugfestigkeit beispielsweise liegt in einem Bereich von 50 bis 200 N/mm², die Druckfestigkeit zwischen 120 bis 375 N/mm². Bei Schnelltests mit reversierender Bremsbelastung wurde dieser Werkstoff bei bis zu 80 Millionen Lastzyklen ausfallfrei erprobt. Der außen liegende Bremsbereich wird vor allem in Hinsicht auf die optimale Bremsfunktion eingestellt: „Er ist auf den richtigen Reibbeiwert, geringen Reibverschleiß und Temperaturbeständigkeit optimiert und enthält daher zusätzliche Reibmaterialien wie Graphit, spezielle Sulfide und Elastomere“, erläutert Hense. Dadurch weist seine Oberfläche je nach Einsatzgebiet und Anwendungsfall die gewünschten Bremseigenschaften auf.
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ÜBER REX INDUSTRIE-PRODUKTE GRAF VON REX GMBH

Ursprünglich wurde die Rex Industrie-Produkte Graf von Rex GmbH 1955 als Asbestspinnerei gegründet. Heute ist das mittelständische Unternehmen auf verschiedene Nischenanwendungen im Bereich faserhaltiger Produkte spezialisiert: Neben ...
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