Trommelwickler Rechner

Seillänge · Wickellagen · Seilgeschwindigkeit · Drehmoment · Umdrehungen

Trommelwickler-Rechner

Kern-Ø der Trommel (ohne Seil)
Nenndurchmesser nach DIN EN 12385
Wickelbare Länge zwischen den Flanschen

Formeln & Symbole

Grundformeln
Effektiver Durchmesser (Lage i):
d_eff,i = D + (2i − 1) × d_seil
D = Trommel-Ø [mm], i = Lagennummer (1-basiert)
Seillänge je Lage:
L_i = π × d_eff,i × (b / d_seil)
b = Trommelbreite [mm]; Einheiten: mm → m ÷ 1000
Gesamtseillänge (n_L Lagen):
L_ges = π × (b/d) × n_L × (D + n_L × d)
Vereinfacht; exakt: Σ L_i von i=1 bis n_L
Seilgeschwindigkeit:
v = π × d_eff,i × n / 60
v [m/s], d_eff [m], n [min⁻¹]
Drehmoment an Trommel:
M = F × d_eff,i / 2
F = Seillast [N], M [N·m]
Symbolerklärung
DTrommel-Kerndurchmesser [mm]
dSeildurchmesser [mm]
bNutzbreite der Trommel [mm]
iLagennummer (1 = innerste)
d_effEffektiver Wickeldurchmesser [mm]
n_LAnzahl Wickellagen [–]
LSeillänge [m]
vSeilgeschwindigkeit [m/s]
nDrehzahl [min⁻¹]
FSeillast / Zugkraft [N]
MDrehmoment an Trommel [N·m]


Trommelwickler – Grundlagen

Was ist ein Trommelwickler?

Ein Trommelwickler (auch Seiltrommel oder Wickeltrommel) ist das zentrale Element einer Seilwinde oder eines Krans. Er wickelt ein Seil oder einen Draht mehrlagig auf eine zylindrische Trommel auf und gibt dabei die Hubhöhe, die Seilgeschwindigkeit und das maximal übertragbare Drehmoment vor.

Mit jeder zusätzlichen Seilage wächst der effektive Wickeldurchmesser um zwei Seildurchmesser – dadurch steigen Seilgeschwindigkeit und benötigtes Drehmoment bei gleicher Drehzahl kontinuierlich an. Dieser Zusammenhang ist bei der Auslegung von Motor, Getriebe und Bremse zwingend zu berücksichtigen.

Vorteile
  • Kompakte Bauform, hohe Seillänge möglich
  • Einfache, bewährte Konstruktion
  • Große Kräfte übertragbar
  • Geordnetes Auf-/Abwickeln (gerillt)
  • Kombinierbar mit Flanschumlenkung
Nachteile / Besonderheiten
  • Veränderlicher Wickeldurchmesser → variable v und M
  • Motorauslegung auf ungünstigsten Punkt
  • Mehrlagenbetrieb erfordert Fleethwinkel-Beachtung
  • Seilführungsfehler bei schnellem Wickeln
  • Regelmäßige Seilinspektion notwendig

Detaillierte Formelherleitung

1. Effektiver Wickeldurchmesser d_eff,i

Der Wickeldurchmesser hängt von der Lagennummer i ab (i = 1 für die innerste Lage):

d_eff,i = D + (2i − 1) × d_seil
Beispiel: D = 300 mm, d = 12 mm
Lage 1: d_eff = 300 + 1×12 = 312 mm
Lage 2: d_eff = 300 + 3×12 = 336 mm
Lage 3: d_eff = 300 + 5×12 = 360 mm
2. Seillänge je Lage L_i

Windungen je Lage: n_w = b / d_seil (abgerundet auf ganze Windungen)

L_i = π × d_eff,i [m] × ⌊b / d_seil⌋
Beispiel: d_eff = 312 mm = 0,312 m, b = 400 mm, d = 12 mm
n_w = 400/12 ≈ 33 Windungen → L_1 = π × 0,312 × 33 ≈ 32,3 m
3. Gesamtseillänge L_ges
L_ges = ⌊b/d⌋ × π × Σ d_eff,i (i=1…n_L)
Kurzformel: L_ges ≈ π × (b/d) × n_L × (D + n_L × d)
Beispiel: b=400, d=12, D=300, n_L=3 → L_ges ≈ π × 33,3 × 3 × (300+3×12) = π × 100 × 336 ≈ 1055 m (Näherung)
Exakt (lagenweise): 32,3 + 34,8 + 37,3 = 104,4 m
4. Seilgeschwindigkeit v
v = π × d_eff,i [m] × n / 60
Beispiel: d_eff = 312 mm, n = 20 min⁻¹ → v = π × 0,312 × 20/60 ≈ 0,327 m/s
Lage 3 (d_eff=360mm): v = π × 0,360 × 0,333 ≈ 0,377 m/s (+15 %!)
5. Drehmoment M
M = F × d_eff,i / 2
Beispiel: F = 10 000 N, d_eff = 312 mm = 0,312 m
M = 10 000 × 0,156 = 1 560 N·m
Lage 3: M = 10 000 × 0,180 = 1 800 N·m (Auslegungsmoment!)

Normung und Sicherheit

Mindest-Trommel-zu-Seil-Verhältnis (DIN 15020 / EN 14492):
D / d_seil ≥ 14 … 25 (je nach Seillage und Betriebsklasse)
Unterschreitung führt zu erhöhter Biegebelastung und verkürzter Seillebensdauer.

Praxisbeispiel: Kranwinde

Aufgabe:

Kranwinde: Trommeldurchmesser D = 300 mm, Seildurchmesser d = 12 mm, Trommelbreite b = 400 mm, 2 Wickellagen, Last F = 8 000 N, n = 18 min⁻¹.

Lösung:
  • Windungen/Lage: ⌊400/12⌋ = 33
  • d_eff,1 = 300 + 1×12 = 312 mm
  • d_eff,2 = 300 + 3×12 = 336 mm
  • L_1 = π × 0,312 × 33 ≈ 32,3 m
  • L_2 = π × 0,336 × 33 ≈ 34,8 m
  • L_ges = 32,3 + 34,8 = 67,1 m
  • v_max (Lage 2) = π × 0,336 × 18/60 ≈ 0,316 m/s
  • M_max (Lage 2) = 8 000 × 0,168 = 1 344 N·m

Häufige Fragen

Mit jeder Seilage wächst der effektive Durchmesser, wodurch bei gleicher Last F das Drehmoment M = F × r_eff steigt. Gleichzeitig nimmt die Seilgeschwindigkeit zu. Motor und Bremse müssen daher auf den größten Wickeldurchmesser (äußerste Lage) ausgelegt werden – das ist der ungünstigste Betriebspunkt.

Der Fleethwinkel ist der Winkel, unter dem das Seil von der Umlenkrolle auf die Trommel läuft. Er sollte ≤ 4° (glatteie Trommel) bzw. ≤ 2° (gerillte Trommel) bleiben. Größere Winkel führen zu ungeordnetem Wickeln, erhöhtem Seilverschleiß und Beschädigungen. Geometrisch ergibt sich: tan(β) = seitliche Verschiebung / Trommelabstand zur Umlenkrolle.

Nach DIN 15020 / EN 14492 müssen am Trommelkörper mindestens 2 Sicherheitswindungen (Festwindungen) verbleiben, wenn sich das Seil an seiner untersten Position befindet. Diese Windungen werden bei der nutzbaren Seillänge nicht mitgezählt.

Gerillte Trommeln (Sinusgrillen, LEBUS®-Rillenmuster) garantieren ein geordnetes Aufwickeln auch bei mehreren Lagen. Sie sind sinnvoll ab 2 Lagen, bei schnellen Hubwerken, bei hoher Standzeit und bei sicherheitskritischen Anwendungen (Personenaufzüge, Offshore-Kräne). Nachteil: Rillentrommel ist nur für genau einen Seildurchmesser ausgelegt.

P = M_max × ω = M_max × 2π × n / 60. Das Auslegungsmoment M_max gilt für die äußerste Seilage. Mit Wirkungsgrad der Getriebe/Seilführung: P_Motor = P_nutz / η. Typische Gesamtwirkungsgrade: η = 0,75–0,90. Zusätzlich Anlaufzuschlag × 1,5–2,0 für dynamische Lasten und Reibung beim Anfahren.

Zusammenfassung

Seillänge

L_i = π × d_eff,i × (b/d)
Steigt mit Lagenanzahl

Seilgeschwindigkeit

v = π × d_eff × n/60
Variiert je Lage!

Drehmoment

M = F × d_eff/2
Max. bei äußerster Lage

Typische Anwendungen
  • Brückenkräne & Portalkräne – Hubwerke mit Seiltrommel
  • Fahrzeugkrane – Auslegerwinden, Gegengewichtsseile
  • Tiefbohrwinden – Offshore & Bergbau
  • Rettungswinden – Hubschrauber, Schiffsrettung
  • Aufzüge & Schrägaufzüge – Treibscheiben-Winden

Ist diese Seite hilfreich?            
Vielen Dank für Ihr Feedback!

Das tut uns leid

Wie können wir die Seite verbessern?