Elektromotor für Metallzerkleinerungsmaschinen: Stoßlast und Antriebsanordnung

Bei der Auswahl des Elektromotors für eine Metallzerkleinerungsmaschine ist nicht die Art des zerkleinerten Materials entscheidend, sondern der Weg, auf dem der Stoß den Antrieb erreicht. Bei einem langsam laufenden Zweiwellenzerkleinerer wirkt der Stoß über das Getriebe direkt auf die Welle zurück; bei einem Hammerbrecher schluckt das Schwungrad den Stoß, verlängert aber den Anlauf; bei einer hydraulisch angetriebenen Maschine spürt der Elektromotor den Stoß kaum. Zuerst muss man daher die Antriebsanordnung kennen und dann den Elektromotor passend dazu auswählen.

Drei Antriebsanordnungen, drei unterschiedliche Lasten

Maschinen zum Zerkleinern von Metallschrott, Spänen, Aluminiumprofilen, Haushaltsgeräten oder Kabeln sehen von außen ähnlich aus, haben im Inneren aber unterschiedliche Antriebsarchitekturen. Die Last am Elektromotor ändert sich je nach Architektur grundlegend.

Selbst bei zwei Maschinen gleicher Leistung ist es riskant, über einen Motortausch zu entscheiden, ohne die jeweilige Anordnung zu kennen. Maschinenschild und Antriebsschema sind die ersten Unterlagen bei der Auswahl des Elektromotors.

Drehmomentspitzen bei langsam laufenden Zerkleinerern mit Getriebe

Beim Zweiwellenzerkleinerer drehen die Messerwellen mit einigen zehn Umdrehungen pro Minute. Der Elektromotor treibt diese Wellen meist über ein Planeten- oder Kegelstirnradgetriebe an; manche Maschinen haben für jede Welle eine eigene Motor-Getriebe-Einheit. Gerät ein hartes Teil zwischen die Messer, wird die Welle langsamer, und das Drehmoment steigt schlagartig.

Automatische Reversierung

Die Steuerung dieser Maschinen hält die Wellen an, sobald der Motorstrom einen bestimmten Wert übersteigt, dreht sie kurz rückwärts und versucht es dann erneut vorwärts. Jeder Richtungswechsel bedeutet einen neuen Anlauf mit hohem Strom. Bei häufig blockierendem Material können Dutzende Reversiervorgänge pro Stunde auftreten; diese bestimmen die Erwärmung des Elektromotors weit stärker als die Nennleistung.

• Geben Sie bei der Bestellung die geschätzte Zahl der Reversiervorgänge pro Stunde an; häufige Richtungswechsel werden bei der Auswahl des Antriebs gesondert bewertet.
• Der Richtungswechsel sollte im Stillstand erfolgen; plötzliches Reversieren während des Laufs belastet Wicklung und Getriebe stark.
• Bei Maschinen mit Frequenzumrichter erfolgt der Richtungswechsel über eine Rampe, und der Strom wird begrenzt. Unsere Drehstromreihen sind für die Drehzahlregelung am Frequenzumrichter geeignet. Bei längerem Betrieb mit niedriger Drehzahl und vollem Drehmoment kann ein Fremdlüfter erforderlich sein; bei langer Leitung zwischen Umrichter und Elektromotor wird ein du/dt- oder Sinusfilter geprüft.

Mechanische Schutzelemente

Um Drehmomentspitzen von Antrieb und Getriebe fernzuhalten, können im Antriebsstrang ein Drehmomentbegrenzer, eine Scherbolzenkupplung oder eine hydrodynamische Kupplung (Strömungskupplung) vorhanden sein. Die Strömungskupplung lässt den Elektromotor zunächst lastfrei hochlaufen und fängt plötzliche Stöße durch Schlupf ab. Diese Elemente gehören zur Konstruktion des Maschinenherstellers; vergewissern Sie sich beim Motortausch, dass sie vorhanden und funktionsfähig sind.

Schwungrad und Anlaufzeit beim Hammerbrecher

Bei Hammerbrechern für Metall bilden Rotor und Hämmer eine große Masse; bei den meisten Maschinen ist zusätzlich ein Schwungrad angebaut. Im Betrieb dämpft diese Trägheit die Stöße: Der Rotor wird bei jedem Schlag etwas langsamer, und in der Zwischenzeit beschleunigt ihn der Elektromotor wieder. Der Antrieb trägt dadurch keine Spitzenlasten, sondern eine Last nahe dem Mittelwert.

Der Preis dafür wird beim Anlauf bezahlt. Einen schweren Rotor aus dem Stillstand auf volle Drehzahl zu bringen, kann lange dauern, und der Elektromotor nimmt in dieser Zeit einen hohen Strom auf. Jeder Antrieb hat eine zulässige Anlaufzeit und eine zulässige Zahl von Anläufen pro Stunde. Sind Trägheitsmoment (J) des Rotors und gewünschte Anlaufzeit bekannt, lässt sich berechnen, ob der Elektromotor diesen Anlauf bewältigt; fordern Sie diese Daten beim Maschinenhersteller an und senden Sie sie uns.

• Der Anlauf sollte bei leerer Maschine erfolgen; die Beschickung wird erst geöffnet, wenn der Rotor die volle Drehzahl erreicht hat.
• Beim Stern-Dreieck-Anlauf verlängert das niedrige Drehmoment in Sternschaltung den Hochlauf des schweren Rotors; die Umschaltzeit wird entsprechend eingestellt.
• Aufeinanderfolgende Anlaufversuche erwärmen den Elektromotor; nach einem fehlgeschlagenen Anlauf muss er abkühlen.

Auswahl des Elektromotors bei hydraulisch angetriebenen Maschinen

Bei manchen Zerkleinerern treiben Hydromotoren die Messerwellen an; der Elektromotor treibt nur die Hydraulikpumpe. In dieser Anordnung wird der Stoß durch das Druckbegrenzungsventil begrenzt, und der Antrieb läuft meist mit konstanter Drehzahl unter schwankender, aber gedämpfter Last. Die Leistung ergibt sich aus Volumenstrom und Betriebsdruck der Pumpe; anhand der Maschinenbezeichnung wird keine Leistung festgelegt.

Bei diesen Maschinen arbeitet der Elektromotor auf dem Tank des Hydraulikaggregats mit Pumpenträger und Kupplung. Die Bauformen (B3, B5, B14, B34, B35 und vertikal V1/V3/V5/V6/V15) werden je nach Baugröße angeboten, das Flanschmaß wird bei der Bestellung bestätigt. Einen Überblick über Hydraulikanwendungen bietet die Seite Elektromotoren für Hydraulikpumpen.

Unabhängig von der Antriebsanordnung gilt: Sind Leistung und Drehzahl des vorhandenen Antriebs bekannt, finden Sie hier passende Modelle von HEM Motor und aktuelle Preise.

Gehäuse, Umgebung und Drehzahl

Metallzerkleinerungsplätze sind staubig, schwingungsbelastet und oft halboffen. Das Graugussgehäuse bietet in dieser Umgebung eine steifere Bauweise gegen Stöße und Schwingungen. Schutzart IP55 schützt gegen Staub und Spritzwasser; der Lüftereintritt darf nicht durch Metallstaub und Späne verstopfen, das Gehäuse ist regelmäßig zu reinigen.

Was die Drehzahl betrifft, wurde bei Zerkleinerern mit Getriebe die Übersetzung nach der Polzahl des vorhandenen Elektromotors berechnet; beim Austausch bleibt die Polzahl erhalten. Beim Hammerbrecher sind dagegen Riemenübersetzung und Umfangsgeschwindigkeit des Rotors maßgebend; ändert sich die Motordrehzahl, müssen die Riemenscheiben neu berechnet werden.

Beispielmodelle

Nachfolgend Modelle aus dem bei Metallzerkleinerern häufigen Leistungsbereich. Alle haben Graugussgehäuse, Schutzart IP55 und Isolationsklasse F und werden mit 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz versorgt.

• 250M-6: 37 kW, 6-polig, 985 U/min, IEC 250M, Nenndrehmoment 358,7 Nm. Für Getriebeantriebe, die bei niedriger Drehzahl hohes Drehmoment verlangen.
• 280S-4: 75 kW, 4-polig, 1486 U/min, IEC 280S, Nenndrehmoment 482 Nm, Servicefaktor 1,15.
• 315S-4: 110 kW, 4-polig, 1488 U/min, IEC 315S, Nenndrehmoment 706 Nm, Servicefaktor 1,15.

Der Servicefaktor 1,15 ist eine Leistungsreserve von 15 %; bei Stoßlasten ist er als Sicherheitspuffer wertvoll und dient nicht dazu, den Elektromotor eine Leistungsstufe kleiner zu wählen. Aktuelle Preise finden Sie auf den Produktseiten; alle Modelle großer Leistung sind auf der Seite Elektromotoren mit Graugussgehäuse aufgeführt.

Fazit und Angaben für das Angebot

Bei der Metallzerkleinerungsmaschine bestimmt die Antriebsanordnung den Elektromotor ebenso wie die Art des Schrotts: Bei der Getriebemaschine stehen Drehmomentspitzen und Reversierhäufigkeit im Vordergrund, beim Hammerbrecher die Anlaufzeit, beim hydraulischen Antrieb die Pumpenleistung. Für ein Angebot senden Sie uns:

• Antriebsanordnung der Maschine (Getriebe, Riemen mit Schwungrad oder Hydraulik)
• Typenschildfoto und Bauform des vorhandenen Elektromotors
• Getriebeübersetzung oder Riemenscheibendurchmesser; beim Hammerbrecher das Rotorträgheitsmoment, falls bekannt
• Anlaufverfahren und Zahl der Reversiervorgänge oder Anläufe pro Stunde

Alle Modelle im Sortiment und aktuelle Preise finden Sie auf der Seite Elektromotor kaufen. Senden Sie Typenschildfoto, Drehzahl und Montageangaben Ihres vorhandenen Elektromotors über die Seite Typenschild senden und fordern Sie ein Angebot für das passende Modell an. Für zusätzliche Unterlagen wie das Antriebsschema nutzen Sie unsere Kontaktseite.

Häufig gestellte Fragen

Warum reversiert der Antrieb im Metallzerkleinerer so häufig?

Steigt der Strom, dreht die Steuerung die Wellen kurz zurück, um die Blockade zu lösen. Jeder Reversiervorgang wirkt wie ein neuer Anlauf; bei häufiger Wiederholung wird er zum bestimmenden Faktor für die Erwärmung des Elektromotors.

Warum läuft der Antrieb beim Hammerbrecher so langsam hoch?

Rotor und Schwungrad haben eine große Trägheit; der Elektromotor braucht lange, um diese Masse auf volle Drehzahl zu bringen. Anlaufzeit und Anläufe pro Stunde müssen zusammen mit dem Rotorträgheitsmoment bewertet werden.

Kann ein Elektromotor mit Servicefaktor 1,15 kleiner gewählt werden?

Nein. Die Reserve von 15 % ist bei Stoßlast ein Sicherheitspuffer. Die Antriebsleistung wird nach der tatsächlichen Last der Maschine gewählt; die Reserve ist ein zusätzlicher Puffer darüber.

Wie wird die Antriebsleistung beim hydraulisch angetriebenen Zerkleinerer bestimmt?

Da der Elektromotor die Hydraulikpumpe antreibt, wird die Leistung aus Volumenstrom und Betriebsdruck der Pumpe berechnet. Maschinenbezeichnung oder Kapazität allein liefern keine ausreichende Information.