Industrieräder 101: Das passende Schienensystem für Ihre Anlage auswählen

Wissenswertes zu Industrieschienen und Radsystemen

Industrieräder aus Stahl kommen in Fertigung, Bergbau und Lagerwesen zum Einsatz, um Wagen und andere Geräte auf Schienen zu bewegen. Die Produktion auf Schienen verläuft geordnet und vorhersehbar. Schienensysteme sparen zudem Energie und Wartung im Vergleich zu freifahrenden Fahrzeugen. Bevor Sie Räder bestellen, sollten Sie die spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung sorgfältig prüfen.

Wofür werden die Räder eingesetzt?

Auch wenn Metallräder auf den ersten Blick ähnlich aussehen, unterscheiden sich Niedertourige Räder für industrielle Anwendungen grundlegend von den hochbelastbaren, hochgeschwindigen Rädern, die bei Zügen, U-Bahnen und Stadtbahnen verwendet werden.

Materialien, Fertigungsverfahren, Größe, Laufprofil, sichere Arbeitslast sowie die Buchsen oder Lager für Hochgeschwindigkeitsanwendungen weichen stark von denen für Niedertour-Anwendungen ab. Ein schnell fahrender Zug muss Bremsvorgänge, Kurven, Lastumverteilung und die effiziente Kraftübertragung auf die Räder bewältigen.

Die Industrieräder von Reliance Foundry sind für Geschwindigkeiten bis 3 mph (ca. 4,8 km/h) ausgelegt.

Aus welchem Metall sollten Industrieräder bestehen?

Für Hochgeschwindigkeits- und Niedriggeschwindigkeitsräder werden unterschiedliche Legierungen verwendet.

Räder, die Personen transportieren, unterliegen selbst bei geringeren Geschwindigkeiten oft den Normen für Hochgeschwindigkeits-Bahnräder – aus Sicherheitsgründen. Die ASTM A551 legt die Kohlenstoffstahllegierungen für diese Zwecke fest. Diese Stähle müssen gehärtet werden, um hohe Geschwindigkeiten, hohe Drehzahlen, schwere Lasten und starke Bremsvorgänge zu widerstehen. In manchen Regionen werden AISI 1060 oder 1070 Kohlenstoffstähle vorgeschrieben.

Niedrige Geschwindigkeiten erfordern nicht die gleiche Zusammensetzung oder Wärmebehandlung für solide Leistung. Guss-Kohlenstoffstahlräder für niedrige Geschwindigkeiten müssen zäh sein und die vorgegebene Arbeitslast bewältigen, benötigen aber nicht dieselbe Toleranz gegenüber Brems- oder Reibungsbeanspruchung. Wir verwenden grundsätzlich ASTM A915, Grade SC1040 für unseren Gussstahl und ASTM A29 Grade 1045 Stahl für geschmiedete oder zerspanende Teile.

Weiterlesen zu Radmaterialien: Stahl vs. Gusseisen Industrieräder

Benötige ich ein- oder zweiflanschige Räder?

Einflanschrader besitzen einen Bund, der die Schiene nur von einer Seite umgreift. Zweiflanschrader haben Bünde auf beiden Seiten.

Einflanschrader werden durch ihre Achse auf präzise abgestimmten Schienen geführt, die die Flansche im korrekten Abstand halten. Einflansche kommen häufiger bei Zügen und Hochgeschwindigkeitsstrecken zum Einsatz, da sie klassische Weichen und Herzstücke ermöglichen – Vorrichtungen, die den Wechsel von einem Gleis auf ein anderes erlauben. Zweiflanschrader eignen sich besser für den reinen Geradeauslauf auf einem einzelnen Gleis. Sie bieten jedoch etwas mehr Sicherheit: Bei Schmutz auf der Schiene oder leichten Verschiebungen der Schiene verhindern zweiflanschige Räder eher ein Entgleisen.

Weiterlesen zu Flanschen: Ein- und Zweiflanschrader

Was ist die sichere Arbeitslast (SWL)?

Industrieräder werden mit einer sicheren Arbeitslast (Safe Working Load, SWL) angegeben, die auf Material, Größe und Konstruktion basiert. Diese Last gilt für dynamische, bewegte Anwendungen.

Um die sichere Last pro Rad zu ermitteln, werden Wagengewicht und Lastgewicht addiert und anschließend mit einem Sicherheitsfaktor multipliziert – häufig 25 %. Beispiel:

Gesamt-Arbeitslast = (Wagengewicht + Lastgewicht) × 1,25

Sprechen Sie mit Ihrem Anwendungstechniker, um zu prüfen, ob dieser Sicherheitsfaktor angemessen ist.

Jedes Rad muss eine sichere Arbeitslast aufweisen, die größer oder gleich der auf das einzelne Rad entfallenden Last ist.

Sichere Arbeitslast pro Rad = Gesamt-Arbeitslast / Anzahl der Räder

Mehr zur SWL: Sichere Arbeitslasten für Räder beurteilen

Welche Radgröße ist die richtige?

Bei jeder Anwendung gilt es, Funktion und Kosten abzuwägen. Größere Räder bedeuten niedrigere Drehzahlen pro Minute und damit größere zurückgelegte Strecke pro Umdrehung: Als einfache Maschine bietet ein größeres Stahlwagenrad mechanischen Vorteil. Allerdings erfordert ein größeres Rad höheres Drehmoment und damit mehr Antriebsleistung.

Die meisten Industriewagen nutzen daher das kleinste mögliche Rad. Größere Räder können nötig sein, wenn das Chassis hoch genug sein muss, um Schutt oder Gegenstände auf der Schiene zu überfahren.

Mehr zur Physik der Räder: Das Rad – eine komplexe einfache Maschine

Welches Laufflächenprofil sollte mein Metallrad haben?

Stahlwagenräder können unterschiedliche Profile über die Lauffläche aufweisen.

Die Arbeitsfläche des Rads ist entscheidend für die Spurführung, effizientes Kurvenverhalten und Reibungsminderung. Auf gebogenen Schienen ermöglicht eine konische Lauffläche das Durchfahren von Kurven. Eine starre Achse hält die beiden Räder auf konstantem Abstand und gleicher Drehzahl, doch die Konizität bewirkt, dass ein Rad mehr Strecke zurücklegt als das andere – so kann der Zug der gebogenen Schiene folgen.

Die meisten zweiflanschigen Industrieräder müssen keine großen Kurven bewältigen. Sie haben daher meist ein flaches oder V-förmiges Profil, je nach Anwendung. Bei zweiflanschigen Rädern ist eine zur Schienengröße passende Laufflächenbreite wichtig. Der Doppelflansch sollte kleine Schienenversätze und Schmutz auf der Schiene ausgleichen können.

Welchen Innendurchmesser benötige ich für die Radbohrung?

Die Bohrung eines Rads ist das zentrale Loch, in das die Achse eingesetzt wird.

Der Innendurchmesser der Bohrung muss zur Achse passen. Klären Sie mit Ihrem Techniker den richtigen Bohrungsdurchmesser: Die Toleranz ist wichtig und kann je nach Einsatzfall variieren. Was in einem heißen Ofen passt, muss nicht für einen Gefrierraum gelten.

Benötige ich eine Buchse?

Buchsen sind Hülsen, die passgenau in die Radbohrung eingesetzt werden und die Reibung im Rad-Achse-System verringern. Da Buchsen austauschbar sind, schützen sie das Rad vor Verschleiß und können dessen Lebensdauer verlängern. In anderen Fällen dienen sie rein mechanischen Zwecken.

Buchsen funktionieren anders als Lager, die andere gängige Einbauteile für Radbohrungen sind: Eine Buchse arbeitet mit Gleitbewegung zwischen Achse und Buchsenoberfläche, während ein Lager kleine rollende Zylinder oder Kugeln nutzt, um Reibung zu minimieren.

Bei der Wahl einer Buchse sind Innendurchmesser (ID), Außendurchmesser (OD) und Toleranz wichtige Konstruktionsdetails. Der Außendurchmesser der Buchse muss passgenau in den Bohrungsdurchmesser des Rads sitzen. Der Innendurchmesser beschreibt den Durchmesser des Lochs in der Buchsenmitte. Die Toleranz gibt an, wie präzise diese Maße für die Anforderungen der Anwendung gefertigt werden müssen. Mechanische Systeme variieren stark in ihren Bedürfnissen, abhängig von Umgebung und Last – daher müssen diese Angaben bei der Bestellung exakt sein.

Buchsen können vor dem Versand eingebaut oder separat zur Montage vor Ort durch Techniker geliefert werden.

Mehr zu Buchsen: Benötigen Sie Lager oder Buchsen für Ihr Rad?

Bronzebuchsen vs. Nylonbuchsen: Was passt zu mir?

Viele Buchsentypen sind am Markt erhältlich. Bei Industrierädern sind Bronzebuchsen (gesintert oder gegossen) und Nylonbuchsen am verbreitetsten.

Nylonbuchsen sind kostengünstig, weisen geringe Reibung auf und vertragen die Gleitbewegung unter Last gut. Sie können ein Schmiermittel im Material enthalten (z. B. Nyloil-Buchsen). Bronzebuchsen, insbesondere Gussbronze, kommen bei sehr hohen Lasten zum Einsatz. Gesinterte Bronze, meist mit Öl imprägniert, bieten einen Kompromiss aus beiden Welten.

Benötige ich ein Schmiermittel?

Manche Buchsen werden ohne Schmiermittel betrieben. Bronzebuchsen werden oft gewählt, weil Bronze als Metall dem Anreißen (Galling) widersteht – der Neigung von Metallen, die in enger Kontaktfläche gegeneinander gleiten, sich gegenseitig abzutragen und Material aufzuwerfen.

Manche Buchsen (wie Nyloil-Buchsen oder gesinterte Bronze) haben Schmiermittel eingebaut, das bei Verschleiß freigesetzt wird.

Für andere Anwendungen ist Öl nötig, um einen reibungslosen Lauf zu gewährleisten. Hier wird ein Rad mit „Zerk“- oder „Nippel“-Bohrung benötigt: Dieses kleine Loch in der Bohrung erlaubt die Zufuhr von Öl. Manche Buchsen werden mit Zerk und Schmierkanal geliefert, oft werden diese Räder jedoch ohne Buchsen eingesetzt.

Industrie-Schienenräder sind eine hervorragende Lösung für viele Lager- und Fertigungsanwendungen. Unsere Niedertour-Lösungen sind sowohl als Standard- als auch als Sonderanfertigung erhältlich. Die Kenntnis der Anforderungen Ihrer Anwendung ist entscheidend für Sicherheit und Effizienz Ihres Betriebs – sprechen Sie mit einem Ingenieur, um sicherzustellen, dass Sie genau das bestellen, was Sie brauchen!