Heinrich Martin Peter Römisch Andreas Weidlich Materialflusstechnik
Aus den Programmen Fertigungstechnik und Konstruktion Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 für Fortgeschrittene kurz und bündig von S. Clement und K. Kittel/herausgegeben von S. Vajna AutoCAD Zeichenkurs von H.-G. Harnisch Leichtbau-Konstruktion von B. Klein FEM von B. Klein UNIGRAPHICS NX5 kurz und bündig von G. Klette/herausgegeben von S. Vajna CATIA V5-Praktikum herausgegeben von P. Köhler Pro/ENGINEER-Praktikum herausgegeben von P. Köhler Konstruieren, Gestalten, Entwerfen von U. Kurz, H. Hintzen und H. Laufenberg Technisches Zeichnen von S. Labisch und C. Weber CATIA V5 kurz und bündig von R. Ledderbogen/herausgegeben von S. Vajna Transport- und Lagerlogistik von H. Martin Lehrwerk Roloff/Matek Maschinenelemente D. Muhs, H. Wittel, M. Becker, D. Jannasch und J. Voßiek Solid Edge kurz und bündig von M. Schabacker/herausgegeben von S. Vajna vieweg
Heinrich Martin Peter Römisch Andreas Weidlich Materialflusstechnik Auswahl und Berechnung von Elementen und Baugruppen der Fördertechnik 9., verbesserte und aktualisierte Auflage Mit 203 Abbildungen Viewegs Fachbücher der Technik
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliographie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <http://dnb.d-nb.de> abrufbar. Bis zur 5. Auflage erschien das Buch unter dem Titel Grundlagen der Fördertechnik, bis zur 7. Auflage unter dem Titel Fördertechnik der Autoren Heinz Pfeifer, Gerald Kabisch und Hans Lautner im selben Verlag. 1. Auflage 1977... 6., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage 1995 7., verbesserte Auflage 1998 8., vollständig überarbeitete Auflage Januar 2004 9., verbesserte und aktualisierte Auflage 2008 Alle Rechte vorbehalten Friedr. Vieweg & Sohn Verlag GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2008 Lektorat: Thomas Zipsner / Imke Zander Der Vieweg Verlag ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media. www.vieweg.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Technische Redaktion: Hartmut Kühn von Burgsdorff, Wiesbaden Umschlaggestaltung: Ulrike Weigel, www.corporatedesigngroup.de Druck und buchbinderische Verarbeitung: MercedesDruck, Berlin Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8348-0313-9
V Vorwort Das Fachbuch Materialflusstechnik beschäftigt sich mit der Konstruktion und der Berechnung von Transport-, Umschlag- und Lagermitteln in systematischer Form und gibt einen vertiefenden Überblick über die Ausführungsformen der Materialflussfunktionen Fördern, Heben, Umschlagen und Lagern. Dabei wird besonders auf die Bauteile der Transportmittel eingegangen. Das Buch wendet sich an Ingenieurstudenten der Hochschulen, insbesondere der Fachhochschulen. Auch der in der Praxis tätige Ingenieur kann sich mit diesem Buch in das Gebiet der rechnerischen Materialflusstechnik einarbeiten. Ebenso entnimmt der nicht unmittelbar mit der Fördertechnik befasste Betriebs-, Fertigungs- oder Planungsingenieur dem Buch Hinweise für seine Arbeit. Die verständliche Darstellung der Fachinhalte und viele Hinweise zum Einsatz der Fördermittel sollen dem bisher noch nicht mit der Fördertechnik vertrauten Maschinenbauingenieur befähigen, zur Lösung seiner Aufgabenstellung, Fördermittel selbst zu gestalten oder zumindest rationell zu betreiben. Es ist nicht Absicht der Autoren, das umfangreiche Gebiet der Fördertechnik in einem einzigen Fachbuch umfassend darzustellen, vielmehr wollen sie mit dem Buch eine repräsentative Auswahl der allgemein für den Materialfluss gebräuchlichen Fördermittel getroffen haben. An dieser Stelle sei den einzelnen Firmen für die Bereitstellung von Bild- und Informationsmaterial und dem Verlag für seine Unterstützung gedankt sowie auch den Firmen, die durch eine Anzeige die Buchkosten reduziert haben. Hinweise zur Verbesserung des Buches werden dankend entgegen genommen. In dieser Auflage wurden Anregungen der Leser für Beispiele, Formeln und Text berücksichtigt, sowie das Literaturverzeichnis und DIN Normen aktualisiert. Hamburg, Dresden, Edemissen im September 2007 Heinrich Martin Peter Römisch Andreas Weidlich
VII Inhaltsverzeichnis 1 Einführung... 1 1.1 Darstellung der Materialflusstechnik... 1 1.2 Strukturen der Fördertechnik... 1 1.2.1 Förder- und Lagermittel... 2 1.2.2 Fördergüter... 4 1.2.3 Förderaufgaben... 5 1.3 Fördergutstrom... 5 2 Bauteile der Fördermittel... 7 2.1 Seiltriebe... 7 2.1.1 Mechanismenketten... 7 2.1.2 Seilflaschenzüge... 8 2.1.3 Drahtseile... 10 2.1.3.1 Begriffe, Aufbau, Einteilung, Einsatz... 10 2.1.3.2 Berechnung und Auswahl von Drahtseilen... 11 2.1.3.3 Seilverbindungen... 14 2.1.4 Faserseile... 14 2.1.5 Seilrollen... 15 2.1.6 Seiltrommeln... 16 2.1.7 Treibscheiben und Reibungstrommeln... 19 2.1.8 Beispiele... 20 2.2 Kettentriebe... 24 2.2.1 Ketten... 24 2.2.1.1 Rundstahlketten... 24 2.2.1.2 Gelenkketten... 24 2.2.2 Kettenräder... 26 2.2.2.1 Unverzahnte Kettenräder... 26 2.2.2.2 Verzahnte Kettenräder... 26 2.2.3 Kettentrommeln... 27 2.3 Fahrwerkselemente... 27 2.3.1 Laufräder... 27 2.3.1.1 Radkräfte... 28 2.3.1.2 Berechnung... 30 2.3.2 Schienen... 33 2.3.3 Beispiel... 33 2.4 Bremsen... 37 2.4.1 Berechnung des Bremsmoments... 37 2.4.2 Wärmebelastung der Bremsen... 39 2.4.3 Backenbremsen... 40 2.4.4 Bandbremsen... 42 2.4.5 Scheibenbremsen... 45 2.4.6 Kegelbremsen... 46 2.4.7 Bremslüfter... 46 2.4.8 Beispiele... 48
VIII Inhaltsverzeichnis 2.5 Lastaufnahmemittel... 52 2.5.1 Lasthaken... 53 2.5.1.1 Einfacher Lasthaken... 53 2.5.1.2 Doppelhaken... 53 2.5.1.3 Ösenhaken... 54 2.5.1.4 Lamellenhaken... 54 2.5.2 Schäkel... 54 2.5.3 Hakengeschirre... 55 2.5.4 Unterflaschen... 55 2.5.5 Anschlagmittel... 56 2.5.6 Zangen und Klemmen... 57 2.5.6.1 Zangen... 57 2.5.6.2 Klemmen... 59 2.5.7 Kübel... 59 2.5.8 Greifer... 60 2.5.8.1 Mehrseilgreifer... 60 2.5.8.2 Einseilgreifer... 63 2.5.8.3 Motorgreifer... 64 2.5.8.4 Ausführung der Greifer... 64 2.5.9 Lasthaftgeräte... 64 2.5.10 Beispiele... 66 2.6 Bauteile für Stetigförderer... 69 2.6.1 Tragrollen und andere Tragmittel... 69 2.6.2 Förderbänder... 72 2.6.3 Antriebs- und Umlenktrommeln... 73 2.6.4 Transportketten... 75 2.6.5 Bauteile zum Schutz vor Überlast... 76 2.7 Triebwerke... 77 2.7.1 Berechnungsgrundlagen... 78 2.7.2 Hubwerke... 78 2.7.3 Wippwerke... 81 2.7.4 Fahrwerke... 82 2.7.5 Drehwerke... 84 2.7.6 Reib- und formschlüssige Triebwerke... 87 2.7.7 Beispiele... 87 2.8 Normen, Literatur... 92 3 Serienhebezeuge... 97 3.1 Flaschenzüge... 97 3.1.1 Handflaschenzüge... 97 3.1.1.1 Schraubenflaschenzug... 97 3.1.1.2 Stirnradflaschenzug... 98 3.1.1.3 Zug-Hubgeräte (Mehrzweckzüge)... 100 3.1.2 Elektroflaschenzüge (E-Züge)... 100 3.1.3 Druckluftflaschenzüge... 103 3.2 Winden... 104 3.2.1 Zahnstangenwinde... 104 3.2.2 Schraubenwinde... 104 3.2.3 Seilwinden... 105 3.3 Hydraulische Hebezeuge... 106
Inhaltsverzeichnis IX 3.4 Beispiele... 108 3.5 DIN-Normen... 110 4 Krane... 111 4.1 Brückenkrane... 111 4.1.1 Ein- und Zweiträgerbrückenkrane... 112 4.1.1.1 Kranbrücken... 112 4.1.1.2 Laufkatzen... 115 4.1.1.3 Greiferwindwerke... 117 4.1.1.4 Kranfahrwerke... 119 4.1.2 Hängekrane... 119 4.1.3 Hängebahnen... 120 4.1.4 Stapelkrane... 121 4.1.5 Regalbediengeräte... 122 4.1.6 Sonderausführungen... 123 4.1.7 Beispiele... 124 4.2 Portalkrane... 125 4.2.1 Bockkrane... 126 4.2.2 Verladebrücken... 128 4.2.3 Beispiel... 132 4.3 Kabelkrane... 135 4.4 Drehkrane... 137 4.4.1 Allgemeine Hinweise... 137 4.4.2 Lagerung des Drehteiles... 138 4.4.3 Wippsysteme... 141 4.4.4 Unterbau... 143 4.4.5 Wichtige Bauarten von Drehkranen... 144 4.4.6 Beispiele... 150 4.5 Fahrzeugkrane... 155 4.5.1 Ladekrane für Straßenfahrzeuge... 156 4.5.2 Mobilkrane... 157 4.5.3 Autokrane... 158 4.6 DIN-Normen... 159 5 Gleislose Flurfördermittel... 161 5.1 Fahrwerk und Lenkung... 161 5.1.1 Fahrwerk... 161 5.1.2 Lenkung... 162 5.2 Fahrgeräte... 162 5.2.1 Fahrgeräte ohne Hubeinrichtung... 163 5.2.2 Fahrgeräte mit Hubeinrichtung... 165 5.3 Stapelgeräte... 166 5.3.1 Gabelstapler G... 167 5.3.1.1 Bauformen... 167 5.3.1.2 Hubwerke... 168 5.3.1.3 Anbaugeräte... 171 5.3.2 Stapler mit Radunterstützung... 173 5.3.3 Schmalgangstapler... 173 5.3.4 Quergabelstapler Q... 175 5.3.5 Portalstapler E... 175
X Inhaltsverzeichnis 5.4 Berechnung der Flurförderung... 177 5.4.1 Fördermenge der gleislosen Flurfördermittel... 177 5.4.2 Fahrwiderstand der gleislosen Flurfördermittel... 179 5.4.3 Beispiele... 179 5.5 Normen, Richtlinien, Literatur... 184 5.5.1 DIN- und ISO-Normen... 184 5.5.2 VDI-Richtlinien... 184 5.5.3 Literatur... 185 6 Stetigförderer... 187 6.1 Berechnungsgrundlagen... 187 6.1.1 Fördermenge... 187 6.1.2 Antriebsleistung... 188 6.2 Mechanische Stetigförderer mit Zugmittel (Bandförderer)... 190 6.2.1 Gurtbandförderer... 190 6.2.2 Stahlbandförderer... 200 6.2.3 Drahtbandförderer... 202 6.2.4 Kurvengurtförderer... 205 6.2.5 Weitere Ausführungen von Bandförderern... 206 6.2.6 Beispiele... 207 6.3 Mechanische Stetigförderer mit Zugmittel (Gliederförderer)... 211 6.3.1 Gliederbandförderer... 211 6.3.2 Trogkettenförderer... 213 6.3.3 Kratzerförderer... 216 6.3.4 Kreisförderer (Einbahn- und Zweibahnsystem)... 217 6.3.5 Becherwerke... 224 6.3.5.1 Senkrechtbecherwerke... 225 6.3.5.2 Pendelbecherwerke... 229 6.3.5.3 Wichtige Sonderausführungen... 231 6.3.6 Beispiele... 231 6.4 Mechanische Stetigförderer ohne Zugmittel... 237 6.4.1 Rollenförderer (Angetriebene Rollenbahnen)... 237 6.4.1.1 Leichte Rollenförderer... 237 6.4.1.2 Schwere Rollenförderer... 240 6.4.2 Schneckenförderer... 240 6.4.3 Schwingförderer... 245 6.4.3.1 Schüttelrutschen... 245 6.4.3.2 Schwingrinnen... 246 6.4.4 Beispiele... 253 6.5 Schwerkraftförderer... 257 6.5.1 Rutschen und Fallrohre... 257 6.5.2 Rollenbahnen (Schwerkraftrollenbahnen)... 260 6.5.3 Beispiel... 265 6.6 Strömungsförderer... 266 6.6.1 Pneumatische Förderer... 266 6.6.2 Rohrpostanlagen... 272 6.6.3 Hydraulische Förderer... 274 6.6.4 Beispiel... 275 6.7 DIN-Normen, VDI-Richtlinien, Literatur... 277
Inhaltsverzeichnis XI 7 Lagertechnik... 281 7.1 Lagergestaltung... 281 7.1.1 Aufgaben und Einteilung der Lager... 281 7.1.2 Lagerorganisation... 281 7.1.3 Technische Ausführung... 282 7.2 Ladehilfsmittel... 283 7.2.1 Paletten... 283 7.2.2 Boxpaletten... 285 7.2.3 Ladepritschen... 286 7.2.4 Kästen... 286 7.2.5 Klein-Behälter... 286 7.2.6 Groß-Behälter... 287 7.3 Freilager... 288 7.4 Bunker... 289 7.4.1 Bauarten der Bunker... 289 7.4.2 Gutaufgabe und Gutabgabe... 290 7.4.3 Bunkerhilfseinrichtungen... 292 7.5 Gebäudelagerung... 292 7.5.1 Bodenlagerung... 293 7.5.2 Regallagerung... 294 7.5.3 Verschieberegal... 297 7.5.4 Durchlaufregal... 298 7.5.5 Umlaufregal... 299 7.5.6 Beispiele... 300 7.6 DIN-Normen... 304 Sachwortverzeichnis... 305