Federkraftbremsen sind weit verbreitete Komponenten der Antriebstechnik, ansteigend mit abnehmender Größe erreichen sie aktuell Drehzahlen von bis zu 5 000 min−1. Es besteht ein Trend zu schnell laufenden Antrieben, mit Drehzahlen von 10 000 min−1 und darüber. Bisher sind wenig Kenntnisse über das Verhalten des Reibwerts und -moments herkömmlicher Federkraftbremsen mit kostengünstigen organischen Reibbelägen bei diesen Einsatzbedingungen bekannt. Daher wurde ein Prüfstand entwickelt, der die Untersuchung bei Gleitgeschwindigkeiten von bis zu 50 m/s bei verschiedenen Lastträgheiten ermöglicht. Die Versuche zeigten, dass bei begrenzten Reibarbeiten die herkömmliche Federkraftbremse durchaus das Nennbremsmoment bei höheren Gleitgeschwindigkeiten erreicht.

Die thermisch verursachte, plastische Verformung an statischen Druckplatten von Lamellenbremsen kann das Betriebsverhalten von Bremsen nachhaltig stören und sollte daher vermieden werden. So kann die plastische Verformung der Druckplatte beispielsweise zu einer Verkleinerung des Luftspalts führen und ungewollte Veränderung der Reibverhältnisse verursachen. Während des Bremsvorgangs dehnen sich hoch erwärmte Bereiche nah der Reibfläche aus und werden von den Zonen geringerer Temperatur an ihrer Ausdehnung gehindert. Überschreiten die daraus resultierenden Spannungen die Dehngrenze des Materials, kommt es zu plastischer Verformung. Dieser Artikel erläutert den physikalischen Verformungsprozess detailliert und darauf aufbauend, welche Maßnahmen zu einer Verringerung der Verformung ergriffen werden können. Dazu werden im Rahmen theoretischer Vorüberlegungen drei Ansätze identifiziert, die sowohl die Geometrie als auch die Werkstoffe der Druckplatten betreffen. Radiale Schlitze sollen die Behinderung der thermischen Dehnung verhindern und dadurch Spannungen reduzieren; die Werkstoffauswahl auf Basis der Thermoschockempfindlichkeit reduziert die plastische Verformung. Anhand einer kombinierten Simulation der Thermik und der Mechanik einer Druckplatte wird der Effekt dieser Ansätze an vier Varianten der Druckplatte überprüft. Experimentelle Untersuchungen an realen Prototypen der Druckplattenvarianten bestätigen die Ergebnisse der Simulation und weisen die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Maßnahmen zur Reduzierung der plastischen Verformung nach.

Die Federkraftbremse ist eine in der elektromechanischen Antriebstechnik häufig eingesetzte Komponente. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, bewegliche Lasten im Stillstand zu halten, sowie bei Stromausfall automatisch einen Notstopp einzuleiten. Das Öffnen und Offenhalten der Federkraftbremse erfolgt elektromagnetisch; das Schließen wird durch Druckfedern realisiert. Aufgrund der Kennlinie des Elektromagneten bietet sich hinsichtlich der Energieeffizienz ein nennenswertes Optimierungspotential. Der vorliegende Beitrag beschreibt die systematische Entwicklung eines Funktionsmusters, das bei ähnlichen Stückkosten und geringerem Materialeinsatz insbesondere für die Funktion „Halten“ eine signifikante Reduzierung des Energiebedarfs erreicht.