Hubwerke: Kettenzug vs. Seilzug – Bauarten, Vor‑/Nachteile, Einsatzgrenzen.

Ein Kettenzug ist ein Hubgerät, das vertikale Lastbewegungen über eine kalibrierte Lastkette und ein formschlüssiges Lastkettenrad (auch Kettennuss) erzeugt. Der Lastpfad verläuft von der Aufhängung (z. B. Oberhaken, Öse oder Fahrwerk) über den tragenden Rahmen zum Lastkettenrad, über die Lastkette zum Unterflaschenhaken und zurück in den Kettenzug, wo das freie Kettenende in einem Kettenbehälter geführt wird. Ein- (einsträngig) oder mehrsträngige Einscherungen sind möglich; Letztere verringern die Einzelkettenzugspannung bei gleicher Tragfähigkeit. Die Kraftübertragung erfolgt primär formschlüssig zwischen Kettenrad und kurzgliedriger, kalibrierter Lastkette, womit Schlupf ausgeschlossen und Verschleiß reduziert wird.

Beim Handkettenzug wird über eine endlose Handkette ein Handrad angetrieben. Ein mehrstufiges Stirnrad- bzw. Planetengetriebe wandelt die Handkraft in ein hohes Drehmoment am Lastkettenrad. Eine federbetätigte, selbsttätig schließende Lamellenbremse hält die Last in jeder Position; gelöst wird sie nur während der aktiven Betätigung. Ein Überlastschutz (z. B. Rutschkupplung) begrenzt das übertragbare Moment.

Beim elektrischen Kettenzug treibt ein Kurzschlussläufer-Asynchronmotor (oft polumschaltbar oder frequenzgeregelt) über ein mehrstufiges Getriebe das Lastkettenrad an. Eine federkraftbetätigte, stromgelüftete Scheibenbremse hält die Last bei abgeschaltetem Motor. Eine drehmomentgesteuerte Rutschkupplung oder elektronische Überlasterkennung verhindert das Anheben über der zulässigen Nennlast. Endschalter (Hubbegrenzung oben/unten) und optional Wegmesssysteme schützen vor Kettenüberlauf und mechanischen Anschlägen. Softstart, Sanftstopp und mehrere Hubgeschwindigkeiten verbessern Positioniergenauigkeit und reduzieren Schwingungen.

Stationäre Kettenzüge werden über Aufhängeösen, starre Laschen oder Oberhaken an festen Punkten, Konsolen oder Kranträgern montiert. Sie eignen sich für Hebe- und Positionieraufgaben an Werkbänken, Montagestationen oder Portalen, wenn keine horizontale Lastverfahrt erforderlich ist.

• Schubfahrwerk (Hand-Laufkatze): Der Bediener verlagert die Last manuell; die Laufrollen rollen frei auf der Unterflansche. Geringe Komplexität, geeignet für kurze Wege.

• Handkettenfahrwerk (geführtes Fahrwerk): Eine Handkette treibt über ein Kettenrad ein Getriebe und damit die Laufrollen an. Eignet sich für präziseres Positionieren.

• Elektrofahrwerk: Ein Fahrmotor mit Getriebe (oft zweistufig oder frequenzgeregelt) bewegt die Laufkatze. Seitenführungsrollen begrenzen Schiefzug und Spurkranzbelastung; Fahrendschalter begrenzen den Verfahrweg.

Einstellbare Spurweiten, ballig profilierte Laufrollen, abgedichtete Wälzlager und Anschlagpuffer sind typische Merkmale. Die Kombination aus motorisiertem Kettenzug und Elektrofahrwerk ist Standard für Krananlagen mit mittleren Lasten und häufigen Lastspielen.

• Lastkette: Kurzgliedrige, kalibrierte Rundstahlkette nach EN 818-7 (Güteklasse 8/80 oder 10/100), vergütet (gehärtet und angelassen), hohe Kerbschlagzähigkeit. Oberflächen oft phosphatiert oder vernickelt; für korrosive Umgebungen optional Edelstahl (z. B. 1.4404) mit reduzierter Tragfähigkeit.

• Lastkettenrad und Kettenführung: Aus vergüteten Einsatz- oder Vergütungsstählen (z. B. 16MnCr5, 42CrMo4), präzisionsgefräste Taschen zur passgenauen Kettenführung; verschleißfeste Ketteneinläufe und -führungsbacken aus gehärtetem Stahl oder Polymerverbund.

• Getriebe: Mehrstufige Stirnrad- oder Planetengetriebe, Gehäuse aus hochfestem Aluminium-Druckguss oder Sphäroguss (GJS). Dauerfett- oder Ölbadschmierung; gehärtete Zahnflanken (Case-Hardening).

• Bremse: Federkraftbetätigte Scheiben- oder Lamellenbremsen mit asbestfreien Reibbelägen; hohe Haltemomente, kurze Ansprechzeiten. Schutz gegen Bremsmomentverlust durch Doppelfedern und Verschleißkompensation.

• Überlastschutz: Rutschkupplungen mit definiertem Schlupfmoment (typisch 120–150 % der Nennlast) oder elektronische Strom-/Drehmomentüberwachung; akustische/visuelle Warnung.

• Antriebsmotor und Steuerung (elektrisch): Käfigläufermotor IP54–IP65, Isolationsklasse F/H, optional mit Frequenzumrichter für stufenlose Drehzahl, Sanftanlauf und Bremsrampe. Thermistoren/PTC für Übertemperaturschutz, Not-Aus-Kreise, 24-V-Steuerspannung, Pendant- oder Funksteuerung.

• Aufhängung und Haken: Ober- und Unterhaken aus geschmiedetem, vergütetem Stahl mit Sicherungsfalle; Drehwirbel am Unterhaken zur Vermeidung von Kettenverdrehung.

• Gehäuse und Struktur: Stahlblech- oder Aluminiumdruckgussgehäuse, pulverbeschichtet oder kata­phoretisch lackiert, zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit. Kettenbehälter aus Stahlblech, Textil oder Kunststoff.

• Schutz und Peripherie: Endschalter, Überdrehschutz, IP-geschützte Steckverbindungen, optional Lastanzeige, Wegmesssysteme, Datenlogger (Betriebsstundenzähler, Lastkollektive).

• Normative Grundlagen: Handbetätigte Hebezeuge und Fahrwerke nach EN 13157; kraftbetriebene Hebezeuge und Laufkatzen nach EN 14492-2; Ketten für Hebezwecke nach EN 818-7; Sicherheitsanforderungen und Lastkollektive nach FEM 9.751/ISO 4301. Einordnung in Nutzungsgruppen (z. B. FEM 1Am, 2m) erfolgt über Lastspielzahl, Einschaltdauer und Lastkollektiv.

• Auslegungskriterien: Tragfähigkeit, Einscherung, Einschaltdauer (ED), Hubhöhe, Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchte, Chemikalien), Korrosionsschutz, Geräusch und Wartbarkeit. Ober- und Unterendanschläge sind zwingend; Schiefzug ist zu vermeiden.

• Betrieb und Instandhaltung: Regelmäßige Sicht- und Funktionskontrollen, periodische Prüfungen durch befähigte Personen, Kettenlängenmessung und Gliedprüfung, Schmierung gemäß Herstellerangaben. Verschleißgrenzen für Kette, Kettenrad und Bremsbeläge sind einzuhalten; beschädigte Komponenten sind auszutauschen.

Damit bilden Kettenzüge – ob handbetätigt, motorisiert, stationär oder verfahrbar – eine vielseitige, normativ gut geregelte Kerntechnik der innerbetrieblichen Förder- und Hebetechnik mit hohem Sicherheits- und Effizienzpotenzial.

Ein Seilzug wandelt das von einem Antrieb bereitgestellte Drehmoment über Getriebe und Seiltrommel in eine lineare Hubbewegung um. Das Stahldrahtseil wird dabei auf einer Rillentrommel aufgewickelt und über Umlenkrollen zu einer Hakenflasche geführt. Je nach Umscherung (Strangzahl) wird die Lastkraft auf mehrere Seilstränge verteilt, wodurch sich die erforderliche Seilzugkraft reduziert und die Hubgeschwindigkeit entsprechend verringert. Die Bremsung erfolgt in der Regel drehzahlnah auf der Motor- oder Getriebeseite; ein zweiter, lastnaher Sicherheitsmechanismus (z. B. Lastdruckbremse, Überlastabschaltung) dient der Redundanz. Endschalter begrenzen die Hubwege, und Drehgeber oder Wegmesssysteme erlauben eine präzise Positionierung.

Kernprinzip ist die Energiewandlung bei Berücksichtigung der Reibungsverluste in Seil, Rillen und Lagern. Der wirkende Seilzug pro Strang ergibt sich idealisiert aus der Last geteilt durch die Strangzahl; real vermindern Umlenkwirkungsgrade die nutzbare Kraft und erhöhen die erforderliche Antriebsleistung.

• Spulung: Einlagige Spulung minimiert Seilpressung und Verschleiß; mehrlagige Spulung (z. B. in Lebus-Rillung) erhöht Hubhöhe bei kompakter Bauweise, erfordert jedoch höhere Seil- und Trommelfestigkeiten sowie präzise Führung.

• Rillengeometrie: Rillenradius typischerweise 0,53–0,55·d (d = Seildurchmesser), Rillenwinkel 40–60°, Rillensteigung ca. 1,1·d.

• D/d-Verhältnis: Verhältnis von Seilscheiben- bzw. Trommeldurchmesser zu Seildurchmesser i. d. R. ≥ 18–24 (anwendungsabhängig), um Biegebelastung und Drahtbrüche zu minimieren.

• Flottenwinkel: Eintrittswinkel des Seils zur Trommel ideal < 1,5° (mit Seilführung bis ~2°), um sauberes Wickeln und geringe Querkräfte sicherzustellen.

• Reibungsverluste (Wirkungsgrad je Seilscheibe typ. 0,97–0,99),

• Masse und Bauvolumen der Hakenflasche,

• Komplexität der Seilführung und Anforderungen an die Gleichlänge der Stränge.

Die Wahl der Strangzahl erfolgt aus einem Kompromiss aus Tragfähigkeit, Hubgeschwindigkeit, Dynamik, Biegewechselzahl und Bauraum. Für hohe Hubgeschwindigkeiten und geringe bewegte Masse werden 1- oder 2-strängige Systeme bevorzugt; für große Lasten 4-, 6- oder 8-strängige Umscherungen.

• seitlich versetzte oder innerhalb der Fahrwerksgeometrie integrierte Trommel,

• kompakte Hakenflasche mit optimierter Seilführung,

• zusätzliche Umlenkung oberhalb der Flasche, um den Haken näher an die Fahrbahn zu bringen,

• flache Getriebe- und Motoranordnung (koaxial oder parallel) sowie kurze Endanschläge.

• Diese Bauform erhöht teils die Anzahl der Umlenkungen und fordert eine sehr präzise Rillen- und Scheibenauslegung, um Verschleiß zu begrenzen.

• reduzierte Hakendrehung und verbesserte Laststabilität, da Torsionsmomente im Seil sich kompensieren,

• geringere seitliche Kräfte auf Trommel- und Lagerung durch symmetrische Seilabzüge,

• günstigere Hakenhöhe bei kompaktem Aufbau.

• Alternativ sind Doppelhubeinheiten mit zwei synchronisierten Trommeln (oder zwei unabhängigen Hubwerken) realisierbar, etwa für Lastwenden oder für Redundanz in sicherheitskritischen Anwendungen. Erforderlich sind Synchronisationsstrategien (mechanisch über Welle oder elektronisch über Regelung).

• Antrieb: Elektromotor (häufig mit Frequenzumrichter), Getriebe (Stirn-/Planetenstufen), Sicherheits- und Haltebremse.

• Trommel: gerillt, ggf. mit Seilpressleiste oder Keilklemmung zur Kraftschlüssigkeit am Seilende.

• Seil und Seilscheiben: gehärtete Rillen, korrekte D/d-Auslegung, Lager mit niedrigem Reibmoment.

• Hakenflasche: Haken mit Sicherheitsverriegelung, Drehwirbel optional, Lastdruckrolle.

• Steuerung/Sicherheit: Endschalter (ober/unter), Überlastsensorik, Drehgeber, Seilriss- und Schlaffseilüberwachung, Seilablauf- und -führungsgeräte.

Die Seilführung umfasst seilschonende Umlenkwinkel, minimierte Kreuzungen, gleichlange Stränge und einen kontrollierten Seilabzug zur Trommel (Seilführungsmechanismen oder Schneckenführer bei Mehrlagenspulung).

• Seilkonstruktion: 6x36- oder 8x36-Klassen für hohe Biegewechselfestigkeit; verdichtete Litzen für höhere Bruchkraft und geringere Quetschneigung; kunststoffverfüllte Seele zur Dämpfung.

• Seele: Stahleinlage (IWRC) für hohe Formstabilität, Fasereinlage für höhere Flexibilität (selten bei Kranhub).

• Drehrichtungsverhalten: für Einstrang- oder große Hubhöhen ggf. drehungsarme/drehungsfreie Seile; bei Doppelzug kann auf weniger torsionskritische Seile zurückgegriffen werden.

• Oberflächen: galvanisiert oder blank; werksseitige Schmierung entsprechend Einsatzumgebung.

• Dimensionierung: Sicherheitsbeiwerte gemäß einschlägiger Normen; Kompatibilität mit Rillengeometrie und D/d-Verhältnis.

Zweiträgerausführungen eignen sich für hohe Lasten, große Spannweiten und hohe Hakenwege. Durch zwei parallel geführte Hauptträger wird die Durchbiegung reduziert, die Kranfahrt stabilisiert und die Kran-Katze kann obenauf verfahren, was größere Hakenhöhen und kleinere Anfahrmaße erlaubt. Zudem lassen sich Wartungsstege, Medienführung und Zusatzaggregate platzsparend integrieren; die Radlasten verteilen sich günstiger auf die Kranbahn. Portalvarianten (Gantry) übertragen die Last über Stützböcke auf Bodenfahrbahnen und sind damit unabhängig von Hallenbindern. Sie sind prädestiniert für Außenbereiche, temporäre Aufstellorte oder wenn Gebäude keine Kranbahn zulassen. Halbportale kombinieren Laufkran und Portal, um unterschiedliche Ebenen oder Randbereiche zu erschließen. Konstruktiv stehen Verwindungssteifigkeit, Spurführung, Korrosionsschutz und Sturmsicherung im Fokus.

Kompakte Designs zielen auf minimalen Einbauraum und geringe Eigenmasse. Geschweißte Kastenträger mit optimierten Steg-/Gurtgeometrien, kaltgeformte Hohlprofile oder Aluminium-Systemschienen reduzieren Gewicht bei ausreichender Steifigkeit. Leichtbau senkt Antriebsleistungen, Radlasten und Fundamentanforderungen und verbessert das dynamische Antwortverhalten. Integrierte Antriebe, schlanke Energiezuführungen (Energieketten) sowie modulare Katzen mit niedriger Bauhöhe erhöhen die Anlagenkompaktheit. Werkstoffseitig kommen hochfeste Stähle, Alu- und hybride Verbundlösungen zum Einsatz; Schwingungs- und Ermüdungsnachweise bleiben dabei maßgeblich.

Für geringe Bauhöhe werden Flachkatzen, seitlich angeordnete Seiltrommeln sowie kurze Klapprollen-Umlenkungen eingesetzt, um Hakenweg zu maximieren und Anfahrmaße zu minimieren. Niedrigbau-Hebezeuge (kurzer Kopfraum), 2/1- oder 4/1-Seilflaschenzüge mit optimiertem Laufbild und kompakte Endschalterblöcke sind gängig. Mobile Anwendungen nutzen verfahrbare Portalgestelle mit Lenk- und Bockrollen, klappbare Alu-Portale oder Dreibeinstative; optional mit Akkueinheiten für netzunabhängigen Betrieb. Für häufige Umsetzungen sind werkzeuglose Steckverbindungen, integrierte Nivellierung und Schnellverrastungen maßgeblich, ergänzt durch Kipp- und Abstützsicherungen zur Gewährleistung der Standsicherheit.

Die Aufhängung erfolgt je nach Bauart über Laschen-Bolzen-Verbindungen, geschraubte Adapterplatten oder Gelenkaugen mit Drehwirbel zur Verdrehentkopplung. Für hohe Lastzyklen werden formschlüssige Passsitz-Konzepte mit Passbolzen und spielfreier Vorspannung bevorzugt, ergänzt um elastomere Zwischenlagen zur Schwingungs- und Körperschallreduktion. Die Einbindung in den Kranträger berücksichtigt die Kraftlinienführung (Scher-/Zugpfade) sowie die Ausrichtungstoleranzen; Langlöcher und Justierplatten ermöglichen die Feinjustage von Spur und Parallelität. Korrosionsschutz (z. B. Duplexsysteme) und kontrollierte Kantenradien minimieren Kerbwirkungen.

• Direkt angetriebene Laufräder (Radblock mit integrierten Winkel-/Stirnradgetrieben und Servo-/Asynchronmotor).

• Laufkranz-/Reibradantriebe, die das Drehmoment reibschlüssig auf den Laufring übertragen; sie sind tolerant gegenüber Maßabweichungen, erfordern jedoch definierte Anpresskraft und verschleißoptimierte Reibpaarungen.

• Zur Vermeidung von Schräglauf werden elektronische Synchronisierung (Master-Slave) und adaptive Schlupfkompensation eingesetzt. Federdruckbremsen wirken direkt auf Motor oder Abtriebswelle; Fail-safe-Auslegung ist obligatorisch.

Frequenzumrichter mit feldorientierter Regelung erlauben feinfühlige Rampen (S-Kurven), Kriechfahrt und lastabhängige Drehmomentbegrenzung. Anti-Sway-Funktionen dämpfen Pendeln der Last. Wichtige Aspekte sind EMV-gerechte Verlegung, Netzdrosseln/Filtern zur THD-Reduktion, Bremschopper/Bremswiderstände für generatorische Bremsung, STO für sicherheitsgerichtetes Abschalten sowie Encoderanbindung (Inkremental-/Absolutgeber) für Präzisionsfahrt.

Die Energiezuführung erfolgt über Schleifleitungen, Festoon-Systeme oder Energieketten; drehende Einheiten nutzen Schleifringe. Kommunikationsschnittstellen (z. B. PROFINET/Profisafe, EtherCAT, CANopen) binden Antriebe und Sensorik ein. Diagnosedaten (Zyklen, Temperatur, Vibration) unterstützen zustandsorientierte Instandhaltung; modulare Klemmenfelder und standardisierte Steckverbinder erleichtern Service und Retrofit.

Kettenzüge sind mechanisch einfacher, robust und unempfindlich gegenüber Schmutz; sie eignen sich für moderate Hubhöhen, häufige Starts und niedrige bis mittlere Geschwindigkeiten. Der polygonale Mitnahmeeffekt der Kette führt jedoch zu Drehmomentpulsationen und geringerer Laufruhe, was die Mikrobewegungsqualität begrenzen kann. Seilzüge bieten hohe Hubhöhen, höhere Fahr- und Hubgeschwindigkeiten sowie sehr ruhigen Lauf; die Seildehnung und das Setzverhalten des Mehrlagenwickels auf der Trommel begrenzen jedoch die absolute Positioniergenauigkeit und erfordern sorgfältige Seilführung (Rillung, Umscherung) und Inspektion. In der Dauerfestigkeit erreichen Seilzüge bei schweren Lastkollektiven oft höhere FEM/ISO-Klassen und ED-Werte, während Kettenzüge durch einfache Bauart und schnelle Komponentenverfügbarkeit mit hoher Instandhaltungsfreundlichkeit punkten. Geräusch, Vibration und Energieeffizienz fallen beim Seilzug mit geeigneter Trommel- und Getriebeauslegung günstiger aus; Kettenzüge sind tendenziell lauter.

• Antrieb: Frequenzumrichter/Servo steigern Dynamik (sanftes Anfahren, kurze Taktzeiten) und Präzision (Kriechgeschwindigkeiten). Schützsteuerungen sind robust, aber weniger feinfühlig.

• Steuerung: Geschlossene Regelkreise mit Geber (Absolut-/Inkremental) reduzieren Lastpendeln, verbessern Wiederholgenauigkeit und Verfügbarkeit durch Zustandsüberwachung (Temperatur, ED, Starts/h).

• Mechanik: Geringere Elastizität der Kette begünstigt feinste Positionierung bei niedriger Geschwindigkeit; Seile erlauben höhere dynamische Lastspiele, erfordern aber konsequente Seil- und Umlenkrollenpflege. Bremsen mit Hubsynchronisation und spielfreie Getriebe minimieren Lastdrift. Insgesamt bestimmt die Kombination aus Antriebstechnik, Regelgüte und elastischem Pfad die Präzision, die zulässige Dynamik und die operative Verfügbarkeit beider Systeme.

• Hub: typische vmax,h in 0,2–1,5 m/s (Montage bis Umschlag); ahub praxisnah 0,2–0,6 m/s²; ruck jhub 0,5–2 m/s³ (S‑Kurven).

• Katz- und Brückenfahrt: vmax,f in 0,5–6 m/s; afahrt 0,2–0,8 m/s²; jfahrt 0,5–2 m/s³, abhängig von Spannweite, Fahrweg und Prozess.

• Einschaltdauer und Lastkollektiv (z. B. H-, T-Klassen) begrenzen thermisch zulässige Dauergeschwindigkeit; zyklische Bremsenergie ist zu verifizieren.

• Flaschenzugwirkung: vHaken = vSeil / m (m = Teile des Flaschenzugs); höhere Übersetzung reduziert Geschwindigkeit und verbessert Auflösung/Feindosierbarkeit.

Das Pendelverhalten der Last begrenzt zulässige Fahrdynamik. Eigenfrequenz f0 ≈ (1/2π)·√(g/l), mit Pendellänge l. Für schwankungsarme Bewegung sind ruckbegrenzte Profile mit ah << g·θ zulässig (θ: tolerierter Pendelwinkel), ergänzt um Anti‑Sway-Verfahren.

• Geschwindigkeitsverhältnis: 1:10 bis 1:20 zwischen Grob- und Feinhub ist praxisbewährt; Feinhub v ≤ 0,05–0,15 m/s.

• Realisierung: historisch polumschaltbare Asynchronmotoren (z. B. 4/16 Pole) mit zwei festen Stufen; heutiger Standard sind FU‑geregelte Antriebe mit stufenloser Rampe, variabler Ruckbegrenzung und Lastmomentvorsteuerung.

• Bremsmanagement: drehmomentbildendes Vorhalten vor Bremsenlüften verhindert Hakenabsacken; sanftes Aufsetzen durch Feinhubprofil und geregelte Bremsmomentrampen.

• Typische Toleranzen: Montage/Prozesskrane ±1–2 mm (vertikal), ±3–5 mm (horizontal); Umschlagkrane ±5–20 mm.

• Seildehnung: Δl = F·l/(E·A); sie ist last- und temperaturabhängig und sollte im Regler kompensiert werden.

• Mechanische Spiel- und Kompressibilitätseffekte (Getriebespiel, Trommellagenwechsel) erzeugen Hysterese; größere m (Teile am Flaschenzug) erhöhen Auflösung, aber reduzieren Geschwindigkeit.

• Sensorik: Motor- oder Trommelgeber (inkremental/absolut) für Hub; Laser-/IMU‑basierte Fahrweg- und Pendelmessung zur Korrektur.

• Regelungsarten: skalare U/f mit Schlupfkompensation (einfach, für Fahrt ok); feldorientierte Vektorregelung bzw. DTC mit Drehmomentregelung (empfohlen für Hub, Nullgeschwindigkeitsmoment, exaktes Bremsenhandling).

• Sensorlos vs. gebergestützt: Hubachsen bevorzugt gebergestützt (Haltemoment, sanftes Lüften); Fahrachsen oft sensorlos mit optimierter Beobachterstruktur.

• Trajektorien: S‑Kurven mit rucklimitierter Beschleunigung; lastabhängige Geschwindigkeits- und Beschleunigungsbegrenzung; Vorsteuerung für Seil-/Getriebereibung.

• Anti‑Sway: modellbasierte Vorsteuerung (Input Shaping), pendelfrequenzadaptive Regler bzw. prädiktive Regelung reduzieren Nachpendeln und verkürzen Taktzeiten.

• Synchronisation: elektronisches Wellenkonzept/ Master‑Slave (z. B. Doppelkatz-/Portalkran) mit Querversatzregelung; Schiefstellungserkennung via Wegdifferenzen.

• Energie und Sicherheit: rückspeisefähige FU (AFE) oder Bremschopper; Netzqualität über Drosseln/Filter. Sichere Antriebsfunktionen (STO, SLS, SSM) sowie watchdog‑überwachtes Bremsenmanagement gemäß relevanter Sicherheitsnormen.

Feinhub v ≤ 10 % von vmax; Beschleunigungen so wählen, dass fahrtinduzierte Pendelwinkel < 1–2° bleiben; Encoderauflösung so auslegen, dass 1 Inkrement am Haken ≤ 0,1–0,2 mm entspricht.

Die Auslegung von Hub- und Fahrwerksmechanismen in Kranen und Fördertechnik folgt etablierten Klassifikationen, die Nutzungsintensität und Lastkollektiv systematisch abbilden. In Europa sind zwei Schemata gebräuchlich: FEM-Gruppen (z. B. 1Bm, 1Am, 2m, 3m, 4m) und die ISO-Mechanismusklassen M1 bis M8 (nach ISO 4301/4306).

• Lastkollektiv (leicht bis sehr schwer): Anteil hoher Lasten gegenüber Teillasten über die Einsatzzeit.

• Nutzung (niedrig bis sehr hoch): Gesamtzahl der Lastspiele bzw. Betriebsstunden über die geforderte Lebensdauer.

Typische Zuordnungen im Markt sind: ISO M3 ≈ FEM 1Bm, ISO M4 ≈ FEM 1Am, ISO M5 ≈ FEM 2m, ISO M6 ≈ FEM 3m, ISO M7/M8 ≈ FEM 4m. Höhere Klassen bedeuten mehr Lastspiele bei höherem Lastniveau und führen zu strengeren Auslegungsanforderungen für Getriebe, Lager, Bremsen, Seile/Ketten und Antriebe.

• ED = t_ein / (t_ein + t_aus)

• Hohe ED (nahe Dauerbetrieb) erhöht die mittlere Verlustleistung und Wicklungstemperatur; die thermische Reserve wird kleiner.

• Niedrige ED (unterbrochener Betrieb) erlaubt höhere Spitzenleistungen, solange der thermische Mittelwert eingehalten wird.

Einflussgrößen sind Umgebungstemperatur, Kühlkonzept, Isolationsklasse (z. B. F/H) und Höhenlage. Bei höheren Temperaturen altern Isolationssysteme und Schmierstoffe exponentiell schneller; daher sind Deratings und Temperaturüberwachung (Thermistoren, Motorschutz) in oberen Duty Classes obligatorisch.

• Summe(D_i) = Summe(n_i / N_i) ≤ 1

• Lager: L10/L10h-Lebensdauer basiert auf äquivalenter dynamischer Belastung über das Kollektiv.

• Getriebe: Zahnfuß- und Grübchentragfähigkeit erfordern Spektralnachweise (z. B. nach ISO 6336) mit äquivalenten Spannungen.

• Seile/Ketten: Draht- und Gliedermüdung folgt Lastwechselzahlen und Biegewechseln über Scheiben.

Je schwerer das Kollektiv und je höher die Zyklenzahl, desto größer sind Dimensionierung, Werkstoff- und Oberflächenanforderungen.

• Dimensionierung: Höhere M-/FEM-Klassen bedingen größere Sicherheitsfaktoren, steifere Triebstränge, hochfeste Werkstoffe, optimierte Verzahnungen sowie thermisch ausreichende Motoren und Bremsen. Ein konservativer Abgleich von ED, Überlastfaktoren und Kühlung erhöht die Lebensdauer signifikant.

• Schmierung und Thermik: Größere Ölvolumina, verbesserte Kühlung und geeignete Schmierstoffklassen verlangsamen Alterung. Ölzustands- und Temperaturmonitoring verlängern Wechselintervalle.

• Wartungsstrategie: Mit steigender Duty Class verschiebt sich von intervallbasierter hin zu zustandsbasierter Instandhaltung (Vibration, Temperatur, Ölpartikel, Bremsbelagverschleiß). Prüfintervalle werden verkürzt, kritische Komponenten (Bremsen, Seile, Lager) häufiger inspiziert.

• Wirtschaftlichkeit: Eine auf das reale Lastkollektiv abgestimmte Klasse verhindert sowohl Überdimensionierung (hohe Investition, unnötige Masse) als auch Unterdimensionierung (hohe Lebensdauerkosten, Ausfälle). Frühzeitige Messung/Schätzung des Einsatzprofils ist daher zentral für Lebensdauer und Gesamtbetriebskosten.

Die Anregung flexibler Eigenformen entsteht primär durch spektrale Überlappung von Antriebskraftprofilen mit den Struktureigenfrequenzen. Ruckbegrenzte Trajektorien (S‑Kurven, begrenzter jerk) reduzieren hochfrequente Spektralanteile gegenüber trapezförmigen Geschwindigkeitsprofilen und mindern damit die Schwingungsanregung. Die Wahl von Beschleunigungs- und Ruckgrenzen ist ein Kompromiss aus Taktzeit und Schwingungsarmut: zu konservative Grenzen verlängern die Einschwingzeit, zu aggressive Profile erhöhen Restschwingungen und motorische Spitzenmomente. Für zeitoptimale, schwingungsarme Fahrten empfiehlt sich eine ko-optimierte Planung (Trajektorienformung unter Nebenbedingungen von jerk, Motorgrenzen und modalen Amplituden).

• Feedforward-Formung: Eingangsformung (Input Shaping, z. B. ZV/ZVD/EI) zur destruktiven Interferenz der angeregten Moden; robust gegenüber Frequenzdrift bei längeren Impulsfolgen.

• Feedback-Dämpfung: Zustands- oder Beobachterbasierte Modaldämpfung, Notch- und Bandpass-Regler, collokierte Ableitungsrückführung. Für hängende Lasten (Kran-/Portalachsen) wird der Pendelwinkel/‑rate rückgeführt; LQR/LQG-Ansätze erlauben Bandbreitensteigerung bei gewahrter Robustheit.

• Adaptive/selbstkonfigurierende Verfahren: Online-Schätzung modaler Parameter (Frequenz, Dämpfung) und Retuning der Vorfilter; vorteilhaft bei wechselnden Lasten.

Sensorisch sind Beschleuniger (IMU), Laserneigungsmesser oder beobachterbasiert rekonstruierte Modalkoordinaten praxistauglich. Filterdesign muss Messrauschen und Phasenverzug berücksichtigen, um Instabilitäten zu vermeiden.

Unter Bauhöhe wird die vertikale Gesamttiefe des Hubwerks zwischen Oberkante Kranfahrbahn beziehungsweise Unterflansch und dem Haken in oberster Stellung verstanden. Der Headroom bezeichnet die minimal erforderliche lichte Höhe zwischen Fahrbahn und Hakenoberkante, um den benötigten Nutzhub ohne Kollisionen sicherzustellen. Er setzt sich aus konstruktiver Bauhöhe des Hubwerks (inklusive Seiltrommel/Kette, Flasche, Aufhängung), der Trägerhöhe und den normativen Sicherheitsabständen zusammen. Ziel ist eine Minimierung des Headrooms bei gleichzeitiger Einhaltung von Seil-/Kettenführungen, Mindest-Umlenkscheibendurchmessern und Wartungszugänglichkeiten.

Der Nutzhub ergibt sich aus der verfügbaren lichten Gebäudehöhe abzüglich aller Aufmaße und Sicherheitsreserven: Nutzhub = H_clear − (Trägerhöhe + Hubwerksbauhöhe + Sicherheitsabstand oben + Anschlagmittelaufmaß + Sicherheitsabstand unten). Zusätzlich sind der horizontale Hakenanfahrweg (Abstand zur Wand/zu Hindernissen) und der Hakenquerlauf zu berücksichtigen, da sie die Positionierbarkeit bestimmen. Für die Hakenwege sind obere und untere Endlagen mit Schaltern und Pufferzonen abzusichern; das Vertikallaufverhalten (z. B. true vertical lift bei symmetrischer Seilführung) reduziert Hakenwanderung und verbessert die Positioniergenauigkeit.

• Seitlich versetzte oder geteilte Umlenkung (Low-Headroom-Laufkatzen) mit obernaher Seil- oder Kettenführung.

• Kompakte Getriebemotoren und integrierte Frequenzumrichter zur Reduktion von Bauhöhe und dynamischen Zuschlägen.

• Doppelträgerkrane mit oberlaufender Katze zur Nutzung der Trägerzwischenräume; bei Einträgern Einsatz von Unterflanschkatzen in Low-Headroom-Ausführung.

• Optimierung der Seilflottenwinkel, große Scheibendurchmesser im zulässigen Rahmen, flache Hakenflaschen.

• Versetzte Trommel- und Motoranordnung (cross-mounted) sowie schlanke Katzrahmen zur Minimierung der Unterkante.

• Auswahl kurzer Hakengeschirre und leichter Anschlagmittel; definierte obere/untere Sicherheitsabstände gemäß Norm.

• Optional teleskopierende Hakengeschirre oder kompakte Doppelumschlingung zur Bauhöhenreduktion bei gleichbleibender Tragfähigkeit.

Die Auslegung technischer Komponenten erfordert eine präzise Spezifikation der Umgebungsbedingungen. Für Temperatur sind Betriebs- und Lagertemperaturbereiche separat anzugeben, einschließlich thermischer Zyklen, Anfahrverhalten bei Kaltstart sowie Derating bei Hochlast. Materialien und Dichtsysteme sind auf thermische Ausdehnung, Glasübergänge von Elastomeren und Versprödung zu prüfen. Feuchtebeanspruchung umfasst relative Feuchte bis 95 % r. F., kondensierende Bedingungen und mögliche Betauung. Antikondensationsmaßnahmen (Heizelemente, Beschichtungen, druckausgleichende Membranen) minimieren Korrosion und Kriechströme. Staubbelastungen sind anhand Partikelgröße, Abrasivität und chemischer Reaktivität zu bewerten; konstruktiv sind Staubbarrieren, Labyrinthdichtungen, Filtration und servicefreundliche Reinigungswege vorzusehen. Qualifizierung erfolgt typischerweise nach IEC 60068 (Temperaturwechsel, Feuchte, Salzsprühnebel) sowie optionalen Schock- und Vibrationsprofilen.

• IP54 für Basis-Schutz gegen Staubablagerung und Spritzwasser,

• IP65/66 für Staubdichtheit und Strahlwasser,

• IP67 für zeitweiliges Untertauchen,

• IP68 für dauerndes Untertauchen nach Herstellerangabe,

• IP69 für Hochdruck-/Dampfstrahlreinigung.

• Die Zielklasse bestimmt die Dichtkonzepte: O-Ring- und Formdichtungen, vergossene Gehäuse, dichtende Kabelverschraubungen, druckausgleichende, wasserabweisende Membranen sowie korrosionsfeste Befestiger. Besondere Aufmerksamkeit gilt Fügeflächen, Beschichtungsrändern und Serviceöffnungen, um Leckpfade zu vermeiden.

Für explosionsgefährdete Bereiche sind Zonen und Temperaturklassen maßgeblich. Gas-Atmosphären (Zonen 0/1/2) und Staubatmosphären (Zonen 20/21/22) erfordern Gerätekategorien mit nachgewiesener Zündschutzart (z. B. Ex d, Ex e, Ex i). Die maximale Oberflächentemperatur ist im Verhältnis zur Zündtemperatur des Mediums (T1–T6; Staub: T max ≤ T Zünd – 75 K) nachzuweisen. Konstruktiv sind Funkenquellen (mechanisches Reiben, elektrische Schaltfunken), elektrostatische Aufladung, heiße Oberflächen und Staubschichten zu beherrschen. Werkstoffpaarungen und Schmierung sind so zu wählen, dass keine Selbstentzündung durch Reibarbeit auftritt; Erdung und potenzialausgleichende Verbindungen sind obligatorisch.

Für den Einsatz nach ISO 14644 sind partikuläre Emission, Ausgasung und Reinigbarkeit entscheidend. Bevorzugt werden elektropolierter Edelstahl, eloxierte oder hartbeschichtete Aluminiumlegierungen sowie polymerbasierte Komponenten mit geringer Partikelabgabe. Konstruktionsprinzipien umfassen geschlossene Spalte, verrundete Kanten, medienbeständige, leicht entgratete Oberflächen und Verzicht auf partikelgenerierende Gleitkontakte. Schmierstoffe sollten silikonfrei in lackiernahen Prozessen, vakuumstabil und mit niedriger Ausgasung in hochreinen Anwendungen sein. Reinigungs- und Desinfektionskompatibilität ist nachzuweisen.

• Universaleinsatz: synthetische PAO/esterbasierte Fette mit Korrosionsschutzadditiven.

• Reinraum/Vakuum: PFPE-basierte Fette/Öle mit chemischer Inertheit und sehr niedriger Ausgasung.

• Lebensmittel/Pharma: NSF H1/H3-zertifizierte Schmierstoffe; Dichtungen nach FDA/EG 1935/2004.

• ATEX/Kryo/High-Temp: oxidationsstabile, nicht zündfreudige Formulierungen; Vermeidung von Reibpaarungen mit hoher Adhäsionsneigung.

Werkstoffe sind hinsichtlich Korrosion, Verschleiß, Medien- und Temperaturbeständigkeit abzustimmen: Edelstahl (z. B. 1.4404/1.4571) in korrosiver Umgebung, Duplex bei chloridhaltigen Medien, beschichtete Alu-Legierungen zur Gewichtsreduktion, technische Kunststoffe (PEEK, PTFE) für geringe Reibung. Elastomere (EPDM, FKM, FFKM, HNBR) werden nach Medienbeständigkeit, Temperaturfenster und Gasdurchlässigkeit ausgewählt. Galvanische Korrosion wird durch geeignete Paarung, Isolation und Beschichtungen (Ni/P, Parylen) vermieden.

Die Einsatzgrenzen von Hebe- und Handhabungssystemen werden durch das Zusammenspiel aus Traglast, erreichbarer Hubhöhe und zulässiger Zykluszahl bestimmt. Diese Größen sind nicht unabhängig: Erhöhte Lasten steigern Beanspruchungen und Temperaturspitzen, große Hubhöhen verschärfen Stabilitäts- und Seil-/Ketteneffekte, hohe Zykluszahlen akzelerieren Ermüdung und Verschleiß. Die Bestimmung der Grenzen erfolgt normativ über Lastkollektive und Nutzungsklassen (z. B. Krangruppen nach ISO/FEM), rechnerisch mittels Festigkeits- und Ermüdungsnachweisen sowie betrieblich über Grenzwertüberwachungen.

Mechanische Limits resultieren aus Festigkeit, Steifigkeit und Stabilität. Für Traglasten sind neben statischen Spannungen die dynamischen Verstärkungen durch Beschleunigen, Anprall, Schwingungen und Wind maßgeblich; Stoß- und Schwingzuschläge erhöhen die effektive Beanspruchung gegenüber der Nennlast. Bei großen Hubhöhen wachsen Mast- und Auslegermomente, Seildurchhang und Pendellängen; daraus folgen erhöhte Biege-, Knick- und Kippgefahren. Mehrlagige Seilaufwicklung erzeugt höhere Trommeldrücke und Reibverluste; die resultierende Reduktion der effektiven Tragfähigkeit wird oft herstellerseitig berücksichtigt. Bauteile mit Kerben (Haken, Schäkel, Kettenglieder) unterliegen zyklischer Kerb- und Schwingfestigkeit; die zulässige Zykluszahl ergibt sich aus Wöhlerlinien bzw. dem Miner’schen Linearkumulationsansatz für das tatsächliche Lastkollektiv.

Thermische Limits betreffen Motoren, Getriebe, Bremsen, Hydraulikaggregate und Leistungselektronik. Die Verlustwärme skaliert mit Drehmoment, Schalthäufigkeit und ED (Einschaltdauer). Hohe Start-Stopp-Frequenzen erwärmen Antriebe und Bremsen; unzureichende Abkühlphasen führen zu Temperaturaufsummierung bis zur Abschaltgrenze. Umgebungseinflüsse (hohe Umgebungstemperatur, geringe Luftdichte in Höhenlagen, verschmutzte Kühlkanäle) reduzieren die Kühlleistung und bedingen Leistungsderating. Thermisch sensible Komponenten (Bremsbeläge, Dichtungen) zeigen darüber hinaus temperaturinduzierte Alterung.

Seile, Ketten, Rollenlager, Zahnräder und Führungen unterliegen abrasivem, adhäsivem und frettingbedingtem Verschleiß. Faktoren sind Lastniveau, Umlenkradien, Flottenwinkel, Schmierstoffzustand und Umgebungsmedien (Staub, Korrosion). Fortschreitender Verschleiß erhöht Kontaktspannungen und Spiel, was Vibrationen und Lastspitzen begünstigt und die verbleibende Lebensdauer reduziert. Prüfintervalle und Ablegekriterien (z. B. Drahtbrüche pro Längeneinheit, Kettenlängung) definieren die praktische Einsatzgrenze vor dem Festigkeitsversagen.

• Derating: Reduktion der zulässigen Traglast bei ungünstigen Bedingungen (hohe Temperatur, hohe Zykluszahlen, große Hubhöhe mit Mehrlagenwicklung, Seitenlasten, Wind, Höhenlage). Lastmomentkurven und Temperatur-Derating-Tabellen operationalisieren dies.

• Sicherheitsreserven: Auslegung mit normierten Sicherheits- und Teilsicherheitsbeiwerten (z. B. SWL << MBL für Seile/Ketten), dynamische Lastfaktoren, Überlastsicherungen und temperatur- bzw. momentgesteuerte Abschaltungen.

• Betriebsführung: Begrenzung von Starts/h, ED-Klassen (z. B. S3/S4), Soft-Handling zur Reduktion von Stoßlasten sowie zustandsorientierte Instandhaltung verlängern die nutzbare Zykluszahl innerhalb sicherer Grenzen.

In Summe entstehen die Einsatzgrenzen aus einer gekoppelten Betrachtung von Mechanik, Thermik und Verschleiß über das reale Lastkollektiv; Derating und Sicherheitsreserven sichern die Funktion im gesamten zulässigen Betriebsfenster ab.

Eine risikobasierte, zustandsorientierte Wartungsstrategie kombiniert präventive und prädiktive Maßnahmen und priorisiert Komponenten nach Ausfallkritikalität. Digitale Zustandsüberwachung, CMMS-gestützte Planung und KPI-Tracking (z. B. MTBF/MTTR) sichern Wirksamkeit, Nachverfolgbarkeit und kontinuierliche Verbesserung.

Zum Prüfportfolio gehören Sicht- und Funktionsprüfungen, messtechnische/elektrische Tests sowie zerstörungsfreie Prüfverfahren (z. B. VT, PT, UT). Abnahme-, wiederkehrende und anlassbezogene Prüfungen werden risikoorientiert terminiert; Ergebnisse müssen rückverfolgbar dokumentiert und in Wartungsentscheidungen zurückgespeist werden.

Der Betreiber trägt die Gesamtverantwortung für sichere Bereitstellung, Gefährdungsbeurteilung, Ressourcen und die Wirksamkeit der Instandhaltungsorganisation. Die Befähigte Person führt Prüfungen fachkundig durch, bewertet Abweichungen, legt Auflagen und Fristen fest und bestätigt die Weiterverwendung. Servicepartner (z. B. OEM, akkreditierte Dienstleister) übernehmen komplexe Eingriffe, Kalibrierung, NDT und Schulungen; klare Schnittstellen, SLAs und Kompetenznachweise sind erforderlich.

Zwischen Auslegungs- und Nutzungsdauer vermitteln Zustandsdaten, Alterungsmodelle (z. B. Ermüdung, Korrosion) und RUL-Schätzung; Maßnahmen reichen von Retrofit bis Austausch. Entscheidungen folgen Life-Cycle-Cost- und ALARP-Prinzipien; Stilllegung umfasst sichere Demontage, Verwertung/Entsorgung und vollständige Dokumentation.

• Gefährdungsbeurteilung: Nach § 3 BetrSichV hat der Arbeitgeber vor Bereitstellung und Verwendung von Arbeitsmitteln (z. B. Krane, Hebezeuge, Anschlagmittel) eine Gefährdungsbeurteilung durchzuführen. Daraus werden Art, Umfang und Fristen der Prüfungen abgeleitet.

• Wiederkehrende Prüfungen: § 14 BetrSichV verlangt Prüfungen durch eine zur Prüfung befähigte Person in angemessenen Fristen. Der Nachweis ist zu dokumentieren.

• TRBS 1201 (Prüfungen von Arbeitsmitteln) konkretisiert die Prüfarten (z. B. vor Inbetriebnahme, wiederkehrend, anlassbezogen) sowie Prüfumfänge und Dokumentation.

• TRBS 1203 definiert Anforderungen an befähigte Personen (Fachkenntnisse, Berufserfahrung, zeitnahe Tätigkeit).

• DGUV Vorschrift 52 „Krane“ fordert u. a.:

• Abnahmeprüfung vor erster Inbetriebnahme sowie nach wesentlichen Änderungen/Umsetzungen.

• Wiederkehrende Prüfungen in der Regel mindestens jährlich; kürzere Intervalle je nach Beanspruchung und Umgebungsbedingungen.

• Prüfungen nach außergewöhnlichen Ereignissen (Unfall, Überlast, Kollision).

Ergänzend konkretisieren DGUV Regeln (z. B. DGUV Regel 109-012 „Betreiben von Kranen“ und 109-017 „Lastaufnahmeeinrichtungen im Hebezeugbetrieb“) Inhalte zu Bediener-Checks, Prüftiefe, sicherheitstechnischer Ausstattung (Begrenzungen, Not-Halt, Bremsen) sowie die Einbindung von Prüfergebnissen in die Gefährdungsbeurteilung.

• Anwendungsbereich: Inspektion, Pflege, Wartung und Ablegekriterien von Drahtseilen an Kranen.

• Prüfintervalle: Festlegung risikobasiert unter Berücksichtigung von Einsatzklasse, Lastkollektiv, Betriebsstunden und Umgebungsbedingungen; häufige Sichtkontrollen (durch das Bedienpersonal) und periodische eingehende Prüfungen (befähigte Person). Bei hoher Beanspruchung sind verdichtete Intervalle erforderlich.

• Prüfumfang (Auszug): Zählung von Drahtbrüchen in festgelegten Seillängen; Vergleich mit Ablegezahlen (je nach Seilkonstruktion und Lage).

• Messung von Durchmesseränderungen, Beurteilung von Korrosion, Kerben, Vogelkäfigbildung, Litzenbrüchen, Seilverformungen.

• Prüfung von Spleißen, Kauschen, Pressklemmen/Keilklemmen, Seilendverbindungen.

• Kontrolle von Trommeln, Rillenprofilen, Seilscheiben und Flucht; Schmierzustand.

• Optional magnetinduktive Prüfung (MRT) bei kritischen Anwendungen.

Fortschreibbare Seilkarte/Seilakte mit Inbetriebnahme, Prüfungen, Schmierungen, Ereignissen.

• Anwendungsbereich: Fein tolerierte Rundstahl-Hubketten der Güteklasse T für Hand- und Elektrokettenzüge.

• Prüf- und Wartungsanforderungen:Regelmäßige Sicht- und Maßkontrollen der Hubkette (Gliederdurchmesser, Teilung/Pitch, Längung, Verschleiß an Auflageflächen).

• Ablegekriterien u. a.: bleibende Längung über Grenzwert, Querschnittsminderung/Abnutzung über Grenzwert, Risse, Kerben, starke Korrosion, Verformungen.

• Prüfung von Kettennüssen, Last- und Antriebskettenrädern, Führungen sowie Schmierung gem. Herstellerangaben.

Kennzeichnung/Identifikation: Nachweis der Güteklasse, Hersteller, Rückverfolgbarkeit; Wartungs- und Prüfnachweise sind zu führen.

• Vor Inbetriebnahme/ nach Montage oder wesentlicher Änderung: Abnahmeprüfung inkl. Funktions- und Belastungsprobe (sofern gefordert), Dokumentation.

• Wiederkehrend: Mindestens jährlich durch befähigte Person (BetrSichV/DGUV); Verdichtung bei hoher Beanspruchung, korrosiver Umgebung, Mehrschichtbetrieb, sicherheitsrelevanten Befunden.

• Drahtseile nach ISO 4309 risikobasiert: häufige Bedienersichtprüfung (täglich/wöchentlich), eingehende Prüfungen in festgelegten Zeit-/Nutzungsintervallen; bei Kranen mit hoher Seilumlaufzahl ggf. monatlich/vierteljährlich.

• Hubketten nach EN 818-7: regelmäßige Sichtprüfung (Bediener), eingehende Prüfung mindestens jährlich; bei intensiver Nutzung verkürzen.

• Anlassbezogen: Nach außergewöhnlichen Ereignissen (Schocklast, Kollision, Überlast, Brand, Wassereintritt).

• Prüfumfang (typisch): Tragstruktur, Fahr- und Hubwerke, Bremsen, Endabschalter/Begrenzer, Überlastsicherung, Not-Halt, Steuerung.

• Seile: Zustand/Schmierung, Endverbindungen, Trommel/Seilscheiben, Seillauf.

• Ketten/Lastketten: Verschleiß, Längung, Verformung; Kettenräder/Führungen.

• Lastaufnahmemittel: Haken (Öffnungsmaß, Drehung, Risse), Sicherheitsfallen, Schäkel; ggf. Rissprüfungen (z. B. MT/PT) nach Vorgabe.

• Kennzeichnungen, Betriebsanleitung, Prüfbuch/Elektronische Dokumentation.

• Abrieb (Gleiten/Anschlagen):

• Befund: Abgeflachte Drahtoberflächen, polierte Täler, Verringerung des Außendurchmessers, ggf. Wärmeverfärbungen.

• Messung: Seildurchmesser mit kalibriertem Messbügel oder Seillehre unter definierter Messkraft; Vergleich mit Referenz aus dem Neuzustand. Mikroskopische Querschliff-/Replika-Prüfung bei Bedarf.

• Ausscheidegrenzen: Typisch bei dauerhafter Verringerung des Seildurchmessers um etwa 3–5% (seil- und einsatzabhängig). Lokale Einengungen (“necking”) oder plastische Mantelverformungen: sofort ausscheiden.

• Befund: Rotrost, Lochfraß (Pitting), unterbrochene Zinkschichten, rote Pulverbildung; intern: bräunliche Pulverrückstände, erhöhter Durchmesserverlust über die Länge, “knirschendes” Laufgeräusch.

• Messung: Visuelle Begutachtung, Endoskopie an offenen Bereichen, magnetinduktive Drahtseilprüfung (MRT) zur Erfassung interner Querschnittsverluste; Massenvergleich (wenn möglich).

• Ausscheidegrenzen: Schwere Außenkorrosion mit fortgeschrittenem Pitting und erkennbarer Querschnittsminderung einzelner Drähte; intern nach MRT bei signifikanter metallischer Querschnittsabnahme (Grenze je Seilklasse/Norm). Flächige Korrosion mit einhergehendem Durchmesserverlust im Bereich mehrerer Prozent: austauschen.

• Befund: Einzel- oder Gruppenbrüche; Kerbbruch mit scharfkantigen Bruchflächen (ermüdungsdominant), häufig in Kontaktzonen oder Rilleneinläufen.

• Messung: Zählung der Drahtbrüche pro bestimmter Bezugs­länge (z. B. 6×d und eine Schlaglänge) gemäß Seilkategorie; Lupe/Makroaufnahme zur Bruchbildbewertung.

• Ausscheidegrenzen: Abhängig von Seilbauart und Beanspruchungsklasse. Typisch liegen Grenzwerte in der Größenordnung von wenigen Drahtbrüchen in kurzer Bezugs­länge (z. B. 3–5 in 6×d) oder zweistelliger Anzahlen über eine Schlaglänge. Häufung an einer Stelle, Gruppenbrüche oder Brüche neben Deformationen: sofort ausscheiden.

• Befund: “Birdcaging” (Aufblähungen), Strangvorschub, ausgebeulte Partien, Knicke, Klemmstellen, Korb- und Kerbstellen.

• Messung: Visuelle Inspektion, Tastsinn, ggf. Profillehren; Foto­dokumentation.

• Ausscheidegrenzen: Jegliche Knicke, Birdcage, Strangbruch/-austritt, Verdrehschäden oder Kernwanderung sind Ausschlusskriterien ohne weitere Toleranz.

Prüfintervalle risikobasiert festlegen; Befunde trendsicher dokumentieren (Fotos, Messprotokolle, MRT-Trends).

• Kettenquetschung (plastische Verformung/Abflachung):

• Befund: Abgeplattete Berührzonen, Elliptizität, lokale Materialaufwürfe, Risse an den Übergängen.

• Messung: Messschieber/Mikrometer für Glieddurchmesser und -höhe; Vergleich mit Nennmaß; magnetische Rissprüfung (MT) an verdächtigen Stellen.

• Ausscheidegrenzen: Jede plastische Verformung eines Kettenglieds bei Hebeketten ist ein unmittelbarer Ausschlussgrund. Zusätzlich: Reduktion des Glieddurchmessers um ≈10% gegenüber Nennmaß gilt branchenüblich als klare Ausscheidegrenze.

• Befund: Verlängerung der Teilung, ungleichmäßige Längenverteilung, “langgezogene” Glieder.

• Messung: Teilungsmaß über definierte Anzahl Glieder (z. B. 11 Glieder) unter leichter Vorspannung; Vergleich mit Soll-Teilung. Für Anschlagketten: Gesamtlänge des Strangs und Einzelgliedlängen dokumentieren.

• Ausscheidegrenzen: Hebeketten (Rundstahl): Typisch Ausschuss bei dauerhafter Gesamtlängenänderung > etwa 3% oder wenn ein einzelnes Glied > etwa 5% gegenüber Nennteilung verlängert ist.

• Antriebsketten (Rollenketten): Ersatz üblicherweise bei Gesamtdehnung von 1.5–3% (präzisions- bzw. hochdynamische Anwendungen am unteren Ende).

• Befund: Hakige, ausgedünnte oder “gespitzte” Zähne, Verschiebung der Teilungslinie, Krater an Zahnflanken, ungleichmäßiger Zahngrundverschleiß.

• Messung: Zahn­dickenmessung auf Teilungskreis, Profillehren, Vergleich mit Neuprofil; Sichtprüfung auf Hakenbildung und Flankenpolitur; Rundlaufmessung.

• Ausscheidegrenzen: Erreichen einer ausgeprägten Hakenbildung, Reduktion der Zahndicke am Teilungskreis um etwa 10–15% oder Überschreitung herstellerspezifischer Profilgrenzen. Empfehlung: Kette und Kettenrad paarweise erneuern, um beschleunigten Folgeverschleiß zu vermeiden.

• Dokumentation in Prüfprotokollen (Maße, Fotos, Befundskizzen) und Abgleich mit Hersteller- und Normvorgaben.

• Einsatz zerstörungsfreier Prüfmethoden: MRT für Drahtseile (intern/extern), MT/UT für Ketten (Risse/Bindefehler).

• Go/No-Go-Lehren für Durchmesser/Teilung beschleunigen die Befundung im Feld.

• Bei sicherheitsrelevanten Befunden stets konservativ entscheiden; im Zweifel Bauteil aussondern und Hersteller/zugelassene Prüfstelle einbeziehen.

Eine robuste Schmierstrategie ist zentral für Verfügbarkeit, Sicherheit und Lebensdauer von Hebe- und Förderaggregaten. Sie adressiert tribologische Regime (Grenz-, Misch-, Hydrodynamik), Umweltbedingungen und die jeweiligen Werkstoffpaarungen.

• Kettenräder und Lastketten: Haftfeste Kettenschmierstoffe mit EP-/AW-Additiven, gute Penetration, zugleich Schmutzabweisung; punktuell oder über Zentralschmierung. Vermeidung von Überdosierung zur Minimierung von Abrasivverschleiß durch Anhaftungen.

• Getriebe: CLP-Getriebeöle (ISO-VG nach Temperatur/Last), EP-Additive gegen Grübchenbildung; bei hohen Temperaturen ggf. synthetische PAO/PG-Öle. Ölzustandsüberwachung (Oxidation, Partikel, Wasser).

• Seiltrommeln/Drahtseile: Dünnfilm-/Adhäsivschmierstoffe mit Korrosionsschutz; gute Kriechfähigkeit bis in die Litzen, geringe Schmutzanlagerung. Nachschmierung entlang der Wickellinie.

• Bremsen: Reibpaarungen selbst werden nicht geschmiert; nur Lager- und Gelenkstellen der Mechanik sparsam fetten (verträgliche Mehrzweckfette, NLGI 1–2).

• Haken/Anschlagmittel: Keine Schmierung an Reibflächen; lediglich Wirbellager/ Rollen mit geeignetem Fett. Schmierstoffe müssen mit Prüfverfahren (z. B. Sichtprüfung, Magnetpulverprüfung) kompatibel sein.

• Grundsatz: Herstellerangaben und relevante Normen/Regeln befolgen; Zustandsorientierung (Temperatur, Vibration, Öl-/Fettanalyse) mit festen Maximalfristen kombinieren.

• Täglich/Schichtweise: Sichtkontrolle auf Leckagen, ungewöhnliche Geräusche, Temperaturanstieg; Drahtseil/Kette auf Trockenzonen prüfen.

• Monatlich/periodisch: Nachschmierung gemäß Laufzeit/Umwelt (Staub, Feuchte); Funktionsprüfung der Bremse; Drehmoment-/Spielkontrolle an Getrieben.

• Jährlich/wiederkehrend: Ölwechsel nach Stunden/Alterungskriterien; Laboranalyse (Verschleißmetalle, Partikel, Wasser); Sicht-/Rissprüfung an Haken und Anschlagmitteln; Vermessung kritischer Geometrien (z. B. Seilrillen, Kettenmaß).

• Kettenräder: Einlaufkerben, Zahnrundung, Teilungsfehler; erhöhte Geräusch-/Schlaganregung. Konsequenz: Wende-/Wechselstrategie mit Kettenzustand koppeln.

• Getriebe: Grübchenbildung, Fressen, Lagerpitting; Dichtungslippenverschleiß und Ölverlust. Maßnahmen: Ölreinheit sichern, Dichtungswechsel, Lagerzustandsdiagnostik.

• Trommel: Riefen/Flankenermüdung in Seilrillen, Kantenverschleiß; ungleichmäßige Wicklung begünstigt Kerbwirkungen. Reprofilierung oder Trommeltausch nach Grenzmaß.

• Bremsen: Belagverschleiß, Verglasung, Federmüdung, Spulen-/Magnetverschleiß (bei elektromagnetischen Bremsen). Kriterien: Mindestbelagstärke, gleichmäßige Tragbilder, Lüftspiel im Soll.

• Haken/Anschlagmittel: Maulöffnungserweiterung, Torsion/Verbiegung, Kerben, Risse; bei Drahtseilen Drahtbrüche/Korrosion, bei Textilmitteln Faserauflösung/Schnitt. Ausscheidekriterien strikt nach Hersteller- und Normvorgaben anwenden.

Unter hohen Lasten stoßen die vorgestellten Ansätze an material- und systembedingte Grenzen. Nichtlinearitäten durch plastische Verformung, Kriechen und lokale Kontaktpressungen erhöhen die Modellunsicherheit und erschweren die präzise Zustands- und Lastabschätzung. Ermüdungsrisse und Mikrodelaminationen verkürzen die Lebensdauer, während Sicherheitsfaktoren die Nutzlast gegenüber der Nennleistung deutlich reduzieren. Skalierungseffekte (z. B. steigendes Masse-Volumen-Verhältnis, begrenzte Aktuatordichte) führen zu geringer spezifischer Leistungsfähigkeit. Zusätzlich wächst der Bedarf an Steifigkeit schneller als der an Festigkeit, was dynamische Eigenfrequenzen in kritische Bereiche verschiebt. In Summe sinken Regelgüte und Effizienz, während die Integrität schwerer zu garantieren ist.

Temperatur-Extrema, Feuchte, Korrosion, abrasive oder radioaktive Atmosphären sowie Hochdruckbereiche beeinflussen Materialkennwerte, Sensorik und Aktuatorik. Thermische Gradienten erzeugen Eigenspannungen und Drift in Kalibrierungen; Schmierstoffe versagen, Dichtungen altern, Elektronik leidet unter Strahlung und ionisierender Ladungsakkumulation. Staub und Eis führen zu Blockaden und Messausfällen. Ohne spezielle Schutzmaßnahmen (Beschichtungen, Verkapselung, aktive Kühlung/Heizung, strahlungstolerante Komponenten) sind die funktionale Verfügbarkeit und die Vorhersagbarkeit des Verhaltens eingeschränkt.

Bei schnellen Transienten limitiert die Bandbreite von Sensoren und Aktuatoren die Regelbarkeit; Sättigungen, Totzeiten und Reibungseffekte verursachen Phasenverzögerungen und können Instabilitäten triggern. Strukturelle Moden werden angeregt, was Overshoot, Schwingaufbau oder Resonanzkatastrophen begünstigt. Modellfehler wirken sich überproportional aus, während klassische lineare Regler an Robustheitsgrenzen stoßen.

• Hybridarchitekturen (z. B. Kombination aus passiver Vorspannung, hydraulischer Kraftdichte und elektrischer Präzision)

• Materialsubstitution (Hochtemperaturlegierungen, Keramiken, faserverstärkte Verbunde, korrosionsbeständige Superlegierungen)

• Passive Maßnahmen (Schwingungsisolierung, Entkopplung, Derating, Lastpfadoptimierung)

• Umweltkonditionierung (Verkapselung, Inertisierung, aktive Klimatisierung)

• Robuste und fehlertolerante Regelung (H∞/μ-Synthese, MPC mit Constraints, adaptive/LPV-Ansätze)

• Redundanz in Sensorik/Aktuatorik und strukturierte Überwachungsfunktionen

Eine systematische Risikoanalyse sollte FMEA/FTA/HAZOP integrieren, lebensdauerbasierte Dimensionierung (Wöhler, Miner) einbeziehen und Safety-by-Design (Fail-Safe, Fail-Operational) verankern. Prognostik und Zustandsüberwachung (PHM) ermöglichen zustandsabhängige Wartung. Verifikationsstrategien mit stufenweiser Erprobung (HiL/SiL, Umweltsimulation) sowie konservative Derating-Regeln mindern Residualrisiken. Wo Restrisiken nicht vertretbar sind, sind Einsatzgrenzen vertraglich und normativ zu fixieren.