Der neue Mobilkran GMK 7450

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GROVE-ENTWICKLUNG
FÜR
DEN
WELTMARKT
Der neue Mobilkran
GMK 7450
Der neue GMK 7450 ist nicht nur der bisher größte AT-Kran von Grove,
sondern innerhalb des Konzerns auch die erste gemeinsame Entwicklung
von amerikanischen und deutschen Konstrukteuren für den Weltmarkt.
Mit dem 450-Tonner erweitert Grove die Produktreihe der 2- bis
6-achsigen Krane um einen leistungsstarken 7-Achser, der sich durch
bewährte und neue technische Features auszeichnet.
rem Zubehör separat transportiert werden.
Durch diese Lösung ist es Grove gelungen,
einen wendigen 7-achsigen 450-t-Kran zu
entwickeln, der bezüglich der Tragfähigkeit näher an die 8-achsige 500-t-Klasse als
an die 400-t-Klasse der 7-Achser herankommt.
Der hohe Standardisierungsgrad ermöglicht eine Fertigung in den USA, in
Deutschland oder – wie es gegenwärtig geschieht – in beiden Ländern. So wird der
Unterwagen in Amerika, der Oberwagen
mit dem Ausleger und den Wippspitzen in
Deutschland montiert. „Verheiratet“ werden die Baugruppen dort, wo die Krane verkauft werden.
■ Dipl.-Ing. Jens Ennen
■ Dipl.-Ing. Gerhard Kaupert
Gemeinsame Entwicklung
Mit dem Zusammenlegen der Kapazitäten
aus Deutschland und den USA verfolgte
Grove das Ziel, innerhalb kurzer Zeit einen
AT-Kran für den globalen Markt und dessen unterschiedliche Anforderungen zu entwickeln. Basis für die gemeinsame Entwicklung des GMK 7450, die unter der
technologischen Führung der Deutschen
Grove stand, waren standardisierte Entwicklungsprozeduren, einheitliche CAD(SDRC-Ideas) und Planungssysteme (Baan)
an beiden Standorten Wilhelmshaven und
Shady Grove sowie die Bereitschaft der
Amerikaner, in metrischer Umgebung zu
arbeiten.
Der neue GMK 7450 (Bilder ➊ bis ➌)
ist ein Kran, der nicht nur die unterschiedlichsten amerikanischen Anforderungen an
die Achslasten erfüllt, sondern auch die in
Europa geforderte maximale Achslast von
12 t einhält.
Möglich wird dies u. a. durch folgende
Optionen:
䉴 Schnelldemontagesystem für den Ausleger
䉴 leicht demontierbare hintere Abstützbox,
hydraulisch verbolzt
䉴 leicht demontierbare vordere und hintere
Abstützträger
䉴 Liftachsen, um die geforderten Achsabstände bei Straßenfahrt zu erzielen
䉴 nach hinten schwenkbarer und auf einem
mehrachsigen Dolly ablegbarer Ausleger, mit und ohne Wippzylindervorspannung, zur Achslastverteilung
䉴 verbolzbare Nachlaufachse anstelle der
hinteren Abstützbox.
Um in Europa die Achslast von 12 t einzuhalten, muss die hintere Abstützbox demontiert werden. Dafür werden nur rd.
30 min benötigt; die Box kann dann zusammen mit den Gegengewichten und weite-
14
➊
Der neue
7-achsige AT-Kran
GMK 7450
➋
Hauptabmessungen des GMK
7450 in Transportstellung
➌
Arbeitsbereiche
des GMK 7450 bei
einer Auslegerlänge bis zu 60 m
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·
Hebezeuge und Fördermittel, Berlin 43 (2003) 1-2
➎
Federbeine
im Vergleich;
a) mit Durchlenkung
b) mit Zwangshebel
➍
3D-Konstruktion des Federbeins
mit Lenkdurchführung
Neue technische Lösungen
Einzelradaufhängung (Megatrak)
mit Lenkdurchführung
Das in den Grove-Kranen eingesetzte Federbein hat sich mittlerweile über 10 Jahre
bewährt. Somit gab es eigentlich keinen
Grund, die bestehende Technik zu ändern.
Trotzdem haben die Ingenieure in Wilhelmshaven das Federbein für den GMK
7450 optimiert und damit ihren Vorsprung
in dieser Technologie weiter ausgebaut. Die
Lösung, die bereits 1998 zum Patent angemeldet worden ist, sieht eine Lenkanordnung oberhalb der Federbeine mit einer
Lenkdurchführung durch das Federbein vor
(Bilder ➍ und ➎ ). Hierdurch konnten das
Lenkgestänge und die Spurstangen aus dem
Bereich unter dem Fahrzeugrahmen und
somit aus dem Schmutzbereich verbannt
werden. Ein weiterer für den GMK 7450
entscheidender Vorteil dieser Technik besteht darin, dass der Querschnitt des Kranträgers gegenüber dem Modell GMK 6300
erheblich vergrößert werden konnte
(Bild ➏ ). So werden Tragfähigkeitswerte
erreicht, mit denen der GMK 7450 fast so
leistungsstark wie heutige 8-achsige Krane
ist. Tafel ➀ verdeutlicht, welche Verbesserungen bezüglich der Rahmensteifigkeiten
bei Beibehaltung der Blechdicken gegenüber dem GMK 6300 möglich sind.
ECOS-Steuerung und Lastmomentbegrenzer EKS 5 mit Grafikdisplay
Das bewährte Grove-Konzept, Kransteuerung und Lastmomentbegrenzung in zwei getrennten Hard- und Softwaresystemen zu realisieren, wurde beibehalten. Für beide Systeme wurde jedoch die Hardware auf den ak-
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➀
Tafel
Verbesserungen von Rahmensteifigkeiten im Vergleich mit dem
GMK 6300 (vgl. Bild
)
➏
tuellen technischen Stand gebracht. Für
ECOS (Electronic Crane Operating System)
wird ein neuer Controller mit Einstufung in
Sicherheitskategorie 3 (EN 954) verwendet.
Dadurch kann auf Relais in den Ventilzweigen verzichtet werden, was wiederum den
Verkabelungsaufwand immens verringert
und so die Zuverlässigkeit des Kranes erhöht.
Erstmals sind alle Komponenten des
Kranes an ein CAN-Bus-Netzwerk
(Bild ➐ ) angeschlossen. Der Verkabelungsaufwand wird nochmals reduziert, und
eine Diagnose des Gesamtsystems ist durch
eine (auch dem Kunden zugängliche) Servicesoftware per Laptop jederzeit möglich.
Unterwagen
1
GMK 7450 vorn
100 %
105 %
Sensorik
Spitze
120 %
Trägheitsmoment – Biegung
100 %
160 %
290 %
Trägheitsmoment – Torsion
100 %
145 %
200 %
Widerstandsmoment – Biegung
100 %
120 %
170 %
5
1
3
2
CAN 4
1
MMI
Abstützung links
Index 0
ESX-KAB
Index 3
CAN 2
2
Display mit
Tastatur
ECOS
ESX-OW
Index 0
ESX-OW
2 Slave 1 1
Index 2
ESX-OW
2 Slave 2 1
Index 2
CAN 2
ESX-D1
AMP 15 pol.
CAN 3
ESX-D1
AMP 9 pol.
RS 232
RS 232
Kabine
I/O-Platine
Oberwagen
Indes 5
RS 232
I/O-Platine
Separatlenkung/
Niveau
Index 2
CAN 6
Ausleger
AMP 15 pol.
RS 232
➐
HS
Pos.
0
Seillängengeber
CAN 5
Beim GMK 7450 wurde das Lenkungskonzept des GMK 6300 übernommen und auf
sieben Achsen erweitert. Das patentierte
Konzept ermöglicht es auch bei Kranen in
dieser Größenordnung, alle Achsen am
Boden zu lassen und zu lenken. Bei Straßenfahrt werden die drei vorderen Achsen
zusammen mit der 6. und 7. Achse gelenkt,
d. h., diese Achsgruppen sind über ein
Lenkgestänge miteinander gekoppelt, während die 4. und 5. Achse mit dem Rahmen
verbolzt sind. Bei der Allradlenkung werden die hintere Achsgruppe (6/7) von der
vorderen getrennt und die mittleren Achsen
entriegelt. Die Lenkung erfolgt jetzt für die
Achsen 4 und 5 sowie die Achsgruppe 6/7
CAN 3 2 Master 1
RS 232
CAN 1
CAN 4
I/O-Platine
Fahrerhaus
Indes 0
Allradlenkung
4
I/O-Platine
Kabine/
Lenkungssystem
Index 4
Neigungsgeber
X-Achse: Index 0
Y-Achse: Index 1
Durch die CAN-Bus-Verbindung zu ECOS
können sich die beiden Steuerungssysteme
gegenseitig überwachen.
CAN 1
Zentraleinheit
Sensorik
Hauptausleger
MMI
Abstützung rechts
Index 1
GMK 7450 hinten
Display mit
Tastatur
LMB
ESX-UW Master
2
Index 4
I/O-Platine
Abstützung vorn/
Niveau
Index 1
GMK 6300
Querschnittsfläche
Oberwagen
EKS 5
I/O-Platine
Abstützung hinten/
Verriegelung
Index 3
➏
ECOS wird über ein lichtstarkes TFTGrafikdisplay bedient. Durch den Verzicht
auf Textanzeigen sind keine länderspezifischen Programme erforderlich. Des weiteren sind eine komfortable Arbeitsbereichsbegrenzung und ein Data-Logger-System
erhältlich.
Für die Lastmomentbegrenzung EKS 5
wurde ebenfalls ein Grafikdisplay verwendet. Durch die intuitiv bedienbare Benutzeroberfläche ist der Komfort für den Kranfahrer deutlich gestiegen. Fehleingaben werden verhindert, da das System nur noch
sinnvolle Eingaben für die Rüstzustände zulässt. Die Zentraleinheit erhielt einen
schnelleren Prozessor und deutlich mehr
Speicherkapazität, um die vielfältigen Rüstzustände (Gegengewichte, Stützbasen, Spitzensysteme, Megalift) verwalten zu können. Gegenwärtig sind etwa 6500 verschiedene Tragfähigkeitstabellen verfügbar.
Querschnittsvergleich der
Unterwagen von GMK 6300 und
GMK 7450
CAN 5
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I/O-Platine
Ausleger
Index 6
HS
Pos.
1
HS
Pos.
2
Handset
CAN 3
Das Handset kann an
3 verschiedenen Positionen
installiert werden.
➑ Innenansicht der Krankabine
(Bilder: Grove)
elektronisch, wobei die 4. Achse über Sensoren von den vorderen drei Achsen und die
5. Achse von der hinteren Achsgruppe geführt werden. Die separate Lenkungsmöglichkeit der hinteren Achsen ermöglicht
nicht nur einen kleineren Wenderadius, sondern auch den „Hundegang“-Betrieb. Des
weiteren ist es durch den Verbleib aller
Achsen am Boden möglich, den Kran auf
der Baustelle mit einem größeren Gesamtgewicht (bis 180 t) zu verfahren. Die
elektronische Steuerung der Allradlenkung
wird ebenfalls durch einen ECOS-Baustein
realisiert, der mit den anderen ECOS-Modulen über einen CAN-Bus kommuniziert.
Dieser Baustein ist auch für die automatische Nivellierung des Kranes zuständig.
Neue Oberwagenkabine
CAN-Bus-Netzwerk
Für den GMK 7450 wurde eine komplett
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·
Hebezeuge und Fördermittel, Berlin 43 (2003) 1-2
Tafel
➁ Ausgewählte technische Daten des GMK 7450
Unterwagen
Motortyp
MB OM 502 LA
Motorleistung
Getriebetyp
420 kW bei 1800 min
Antrieb/Lenkung
7
14 × 6 × 14
Quersperren
3, max. 4
Längssperren
2, max. 3
Bereifung
max. Fahrgeschwindigkeit
max. Steigfähigkeit
Wenderadius Ausleger
14/16/20.5“
85 km/h
36 %
16427 mm
Wenderadius Kabine
15702 mm
Länge über Ausleger
19622 mm
Länge über Fahrgestell
15788 mm
Breite
3000 mm
Höhe
3990 mm
Niveauausgleich
8760 mm
Auslegerlängen
– Hauptausleger
– Auslegerverlängerung
– Wippspitze
Stützbreite voll ausgefahren
8900 mm
Kranleistungen
Stützbreite halb ausgefahren
6100 mm
max. Hakenhöhe
– Teleskopausleger
– Auslegerverlängerung
– Wippspitze
60 m
123 m
128 m
max. Ausladung
– Teleskopausleger
– Auslegerverlängerung
– Wippspitze
56 m
88 m
92 m
84 t
-1
Allison HD 4076 Getriebeautomat
Anzahl der Achsen
Transportgewicht mit
Bereifung 14.00 und 1-rolliger
Hakenflasche, ohne Abstützbox
Stützlänge
Oberwagen
Motortyp
Motorleistung
Seilzug
MB OM 906 LA
190 kW bei 1800 min -1
125 kN
Seillänge
460 m
Seildurchmesser
24 mm
Geschwindigkeiten:
– Heben
– Wippen
– Drehen
– Teleskopieren
max. Gegengewicht
130 m/min
130 s/- 1,2°…+ 82°
0…1,1 U/min
420 s
120 t (11 Teile),
Zusatz 40 t (4 Teile)
- 120 mm/+ 160 mm
neue Krankabine entwickelt (Bild ➑ ). Sie
ist 300 mm breiter als die Standardkabine
und erhielt ein moderneres Design mit
einem großzügigen Raumangebot für den
Kranfahrer. Zur Straßenfahrt ist die Kabine
nach hinten schwenkbar. Entwicklungsschwerpunkt war die optimale Bedienbarkeit des Kranes durch den Fahrer. Mit Hilfe
eines verstellbaren Instrumententrägers mit
zwei Grafikdisplays sind 90 % der Kranfunktionen bequem zu bedienen. Die Anzahl der Bedienelemente wurde erheblich
reduziert. Durch den Wegfall des konventionellen Armaturenträgers und die gleichzeitige Vergrößerung der Frontscheibe ist
der Arbeitsbereich jetzt viel besser einseh-
60 m
12 m/70 m
25 m/73 m
max. Tragfähigkeit mit max. Gegengewicht
– Grundausleger
2,4 m/360
– HA–Länge 25,7 m
4 m/227
– HA–Länge 35,3 m
6 m/161
– HA–Länge 45,0 m
8 m/93
– HA–Länge 60,0 m
11 m/56
– Ausleger– verlängerung
14 m/38,5 t…30 m/5
– Wippspitze
22 m/25 t…34 m/3,8
t
t
t
t
t
t
t
bar. Die Anordnung der Tür auf der Kraninnenseite erleichtert das Ein- und Aussteigen in jeder beliebigen Stellung des Oberwagens, und das Rüsten von Podesten ist
nicht notwendig. Standardmäßig ist eine
Klimaanlage installiert. Des weiteren ist die
Kabine um 20° neigbar, Front- und Heckscheibe lassen sich öffnen. Vorgesehen ist,
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das neue Layout der Krankabine in schmalerer Bauform für jeden neuen AT-Kran von
Grove einzusetzen.
Technische Daten und
Kompromisse
In Tafel ➁ sind die wichtigsten technischen
Daten des GMK 7450 zusammengefasst.
Ein Kran für den globalen Markt erfordert
auch Kompromisse, da in dieser Größenordnung viele Varianten nicht mehr ökonomisch wären. Ein Beispiel hierfür ist die
Auswahl der Motoren, wobei sich Grove für
Mercedes-Benz (MB) weltweit entschieden
hat. Die Motoren OM 502 LA für den Unterwagen und OM 906 LA für den Oberwagen
erfüllen die Emissionswerte der Richtlinien
von Euromot sowie EPA/ CARB off-road.
Wären EURO-III-Motoren ausgewählt worden, könnten diese Krane nicht in den USA
vermarktet werden, da diese nicht den Anforderungen von EPA/CARB off-road oder
on-road entsprechen. Dieser Umstand hätte
einen großen Nachteil für den weltweiten
Einsatz und den Gebrauchtkranverkauf nach
Amerika mit sich gebracht, denn der Motor
hätte vorher getauscht werden müssen.
Beim Einsatz von Motoren, die nach
EPA/CARB on-road zertifiziert worden
sind, könnten die Krane nicht in Europa eingeführt werden. Der Einsatz der MB-Motoren wurde aufgrund der neuen EG-Richtlinie
2001/116/EG möglich, in der Mobilkrane
jetzt als Sonderfahrzeuge der Kategorie N3
erwähnt werden. Die Einhaltung der Euromot-Richtlinie (97/68/EG) wird dort ausdrücklich für Mobilkrane auf europäischen
Straßen anerkannt.
Auch der abnehmbare hintere Abstützkasten stellt einen Kompromiss zwischen
Amerika und Europa dar. Aber der Gewinn
an Tragfähigkeit durch den Einsatz von rd.
7 t mehr Stahl in den tragenden Teilen bei
dem kurzen und wendigen Kran lässt diesen
Umstand mehr als vergessen.
www.groveworldwide.com,
Tel.: 04421/294-0
In Planung bei Grove
Bis zum Jahresende 2002 wurden in den
USA bereits acht GMK 7450 verkauft und
fünf an Kunden ausgeliefert. In Europa soll
der neue Kran auf der Intermat 2003 in
Paris vorgestellt werden, potenzielle Kunden
sind ebenfalls vorhanden. Erstmals wird dort
auch die Sonderausrüstung MegaWinglift gezeigt, die Tragfähigkeitssteigerungen von bis
zu 50 % auf Grund höherer Seitenstabilität
ermöglichen wird. Zur Zeit wird diese Ausrüstung in Wilhelmshaven getestet.
Der GMK 7450 war erst der Anfang von Gemeinschaftsprojekten der Deutschen Grove
mit Grove USA sowie mit dem neuen Gesellschafter Manitowoc Crane Group in den
USA. In Amerika steht der neue Autokran
TMS 900 E kurz vor den ersten Auslieferungen. Er besteht aus einem in den USA entwickelten Unterwagen und dem kompletten
Oberwagen des GMK 4075 einschließlich
Ausleger und Spitzen. Damit ist der TMS
900 E der erste Autokran (truck mounted)
mit einem verbolzten Ausleger (Twin-LockSystem). Er stößt vor allem in den USA auf
großes Interesse, da der Unterwagen größere Achsabstände als ein herkömmlicher ATKran aufweist, um den dortigen Achslastvorschriften entgegen zu kommen.
Weitere gemeinsame Aktionen sind auf dem
Crawler-Sektor angedacht, um die in den
USA erfolgreichen Raupenkrane von Manitowoc auch in Europa erfolgreich zu vermarkten. Die für den hiesigen Markt vorgesehenen Raupenkrane sollen in Zukunft Teile aus
Europa erhalten und in Wilhelmshaven montiert werden.
Dipl.-Ing. Jens Ennen
ist Manager Control
Technics bei der Deutsche
Grove GmbH in Wilhelmshaven, Unternehmen der
Manitowoc Crane Group
Dipl.-Ing. Gerhard Kaupert
ist Manager Engineering bei
der Deutsche Grove GmbH
in Wilhelmshaven,
Unternehmen der
Manitowoc Crane Group
Lebensdauer von Stahldrahtseilen
bei Mehrlagenwicklung
Mehrlagig bewickelte Seiltrommeln kommen wegen des geringeren Bauraumes und der hohen
Seilaufnahme auf Krananlagen,
wie Mobilkranen, Turmdrehkranen oder im Offshore-Bereich,
zum Einsatz. Allerdings sind die
Seile bei der Mehrlagenwicklung
im Vergleich zum Lauf über Seilscheiben einer wesentlich größeren mechanischen Beanspruchung
ausgesetzt, die von vielen unterschiedlichen Schädigungsparametern, wie Belastungssituationen,
Krangeometrie, Betriebsbedingungen der Anlage, Seilkonstruktion und Umgebungseinflüssen,
abhängig ist.
Das Institut für Fördertechnik
und Logistik der Universität Stuttgart hat auf dem 1. Internationalen
Stuttgarter Seiltag 2002 das Forschungsprojekt „Lebensdauer und
Ablegereife bei Mehrlagenwicklung im Kranbau“ und entsprechende Versuchsergebnisse vorgestellt. Verglichen wurden die
18
Bruchbiegewechselzahlen aus den
Einzelbiegeversuchen mit den Ergebnissen der Mehrlagenwicklung.
Um es vorweg zu nehmen: Die Lebensdauerabnahme ist beträchtlich.
Je nach Kombinationsintensität der
Schädigungsparameter erreicht ein
mehrlagig gewickeltes Seil teilweise nur 2 % (!) der Lebensdauer,
die im Dauerbiegeversuch mit einer
Scheibe erreicht wird.
Dieser erhebliche Lebensdauerrückgang ergibt sich aus der
Führung des Seiles. Der Hauptunterschied zu Biegungen des Seiles in der konstruktiv definierten
Rundrille (DIN 15061) besteht bei
der mehrlagig bewickelten Trommel darin, dass die Führung des
Seiles nur durch das Bett aus den
darunter liegenden Seilwicklungen gegeben ist. Dies und der direkte Kontakt der Seillagen untereinander führt in Kombination mit
den Relativbewegungen der Seilwicklungen zueinander beim Spulen zu erhöhtem Verschleiß und
damit zur Lebensdauerminderung
gegenüber dem Lauf in der Rundrille. Als Lebensdauer verlängernd haben sich der Einsatz von
Gleichschlagseilen bei gleichzeitiger Litzenverdichtung und die
Wicklung des Seiles auf einer
Lebus-Trommel herausgestellt.
Der schräg zur Seilachse verlaufende Seilaußendraht verhindert
ein direktes Verhaken der Drähte
bei der zwangsläufigen Berührung
der Seillagen, und die Litzenverdichtung gibt dem Seil eine glatte
Oberfläche. Die Unterteilung des
Lebus-Trommelumfangs in große
Zonen, die parallel zum Trommelflansch liegen, und kleine, schräggestellte Steigungszonen nutzt die
Tatsache, dass das Drahtseil in
jeder Lage versucht, dem Bett seiner Unterlage zu folgen. Hier liegt
das Seil im Gegensatz zur einfachen Seiltrommel in großen Bereichen parallel zum Flansch und
sauber geführt durch die Windungen der jeweils unteren Lage. Der
www.hebezeuge-foerdermittel.de
·
seitliche Versatz findet kontrolliert in zwei Steigungszonen statt,
die sich auf der Trommel exakt
gegenüberliegen, so dass auch
keine Unwucht im Hubwerk entsteht. Trotzdem kann es auch an
den Überkreuzungspunkten der
Seillagen zu Seilschädigungen
kommen, weil der auflaufende
Strang gewaltsam weggedrückt
wird. Hier sollte der Festpunkt an
der Trommel gelöst und das Seil
um einen gewissen Betrag gerückt
werden. Dabei wird das Seilstück,
das vorher auf der Lebus-Trommel parallel lag, jetzt in den Überkreuzungspunkt gelegt und das
davor im Überkreuzungspunkt
hochbelastete Seilstück nun seilschonend parallelgeführt. Das
verlängert auch die Lebensdauer
eines Seils. Zu beachten ist bei der
Lebuswicklung, dass der Ablenkwinkel nach Angabe des Herstellers mindestens 0,25° und höchstens 1,25° betragen darf und die
Seile unter Vorspannung aufgetrommelt werden sollten.
T. Schade
www.dolezych.de,
Tel.: 0231/8285-18
Hebezeuge und Fördermittel, Berlin 43 (2003) 1-2