Einführung
Kupplungen sind Komponenten, mit denen einzelne Wellen zur Kraftübertragung miteinander verbunden werden. Sie ermöglichen den Betrieb mehrerer Komponenten als System und vereinfachen den Demontageprozess zum Isolieren oder Ersetzen einzelner Komponenten. Sie sind häufig problematisch, da die Ausrichtung mehrerer Komponenten komplex ist und sie normalerweise durch eine Schutzvorrichtung abgedeckt sind und häufig ignoriert werden.
Kupplungsarten
Kupplungen gibt es in vielen verschiedenen Ausführungen für unterschiedliche Anwendungen. Sie werden im Allgemeinen in zwei Hauptkategorien unterteilt: starre Kupplungen und flexible Kupplungen. Starre Kupplungen werden verwendet, wenn eine präzise Ausrichtung zwischen den beiden Wellen erforderlich ist und wenig bis keine Relativbewegung zwischen den Wellen besteht. Flexible Kupplungen werden verwendet, wenn eine gewisse Relativbewegung zwischen den Wellen erforderlich ist. Flexible Kupplungen haben eine größere Toleranz für die Ausrichtung zwischen den Wellen.
Die Auswahl der Kupplung ist ein entscheidender Faktor, um die Zuverlässigkeit eines rotierenden Bauteils sicherzustellen. Dadurch soll ein vorzeitiger Kupplungsausfall vermieden und sichergestellt werden, dass die Lager der zu verbindenden Komponenten nicht überbeansprucht werden. Die wichtigsten zu berücksichtigenden Aspekte sind:
- Maximale Drehmomentanforderungen
- Rückstellkraft - Die Kraft, die erforderlich ist, um die Kupplung zu verstellen
- Fehlausrichtungstoleranzen
- Wenn die Kupplung zum Schutz drehmomentbegrenzend sein soll
In der folgenden Tabelle sind einige der Merkmale der gebräuchlichsten Kupplungen aufgeführt:
Wie bereits erwähnt, gibt es auf dem Markt eine große Auswahl an Kupplungen für die verschiedenen Anwendungen, um die Zuverlässigkeit des Systems zu gewährleisten. Wenn eine Kupplungsverschlechterung eine häufige Fehlerursache bei einem ordnungsgemäß ausgerichteten Gerät ist, ist die Kupplungsauswahl wahrscheinlich falsch.
Erkennen einer Kopplungsdegradation
Eine der wirksamsten Methoden zur Vorbeugung und Identifizierung von Kupplungsverschleiß ist die Schwingungsanalyse. Das Schwingungsmuster für Kupplungsverschleiß ähnelt dem Muster für Fehlausrichtung. Es stimmt auch, dass Fehlausrichtung die Hauptursache für Kupplungsverschleiß ist. Dies liegt an der Relativbewegung zwischen den Wellen während der Rotation, die eine zyklische Belastung der Kupplung erzeugt.
Kupplungsverschleiß wird durch eine Zunahme der Schwingungsamplituden bei Harmonischen der Lauffrequenz erkannt. Wenn diese Zunahme bei der 3-, 4- und 5-fachen Wellendrehzahl auftritt, ist dies normalerweise ein Hinweis darauf, dass die Kupplung zu versagen beginnt. Nachfolgend sehen Sie ein Beispiel für diese Signatur:
Eine weitere effektive Methode zur Erkennung von Kupplungsverschleiß ist die Verwendung eines Stroboskops. Ein Stroboskop sendet einen hellen Blitz aus und verfügt über die Funktion, den Zeitpunkt des Blitzes an die Geschwindigkeit der Kupplungsrotation anzupassen. Dadurch entsteht der Eindruck, dass sich die Kupplung nicht dreht, und eine Sichtprüfung ist möglich. Am Ende dieses Artikels finden Sie einen Link zu einem Video, das diesen Vorgang zeigt.
Ursachen für Kupplungsverschleiß
Fehlausrichtung ist die mit Abstand häufigste Ursache für Kupplungsverschleiß. Dies gilt für nahezu alle Kupplungen. Bei einer starren Kupplung oder einer Kupplung mit hoher Rückstellkraft kann die Fehlausrichtung auch zu einem vorzeitigen Lagerausfall führen. Weitere Ursachen für Kupplungsverschleiß sind unten aufgeführt:
- Überlastung: Der Betrieb von Geräten über ihre Auslegungskapazität hinaus kann zu einer Überlastung der Kupplung führen. Dies kann zu Ermüdungsbrüchen, zum Abscheren von Befestigungselementen und zur Verformung von Kupplungselementen führen. Stoß- und Stoßbelastungen sind hierfür bekannte Ursachen.
- Schlechte Schmierung: Eine unzureichende Schmierung der Kupplungskomponenten kann zu erhöhter Reibung und Verschleiß führen. Die Schmierung ist entscheidend, um Reibungswärme zu reduzieren und Korrosion vorzubeugen.
- Korrosion: Korrosion kann durch Feuchtigkeit, Chemikalien oder Umweltfaktoren entstehen. Sie schwächt das Material und kann zu einer Verschlechterung der Kupplung oder sogar zu einem katastrophalen Ausfall führen.
- Materialermüdung: Wiederholtes zyklisches Be- und Entladen der Kupplung kann zur Materialermüdung führen, die im Laufe der Zeit zu Rissen und Ausfällen führt.
- Übermäßige Vibrationen: Vibrationen in der Ausrüstung können den Verschleiß der Kupplung beschleunigen. Hohe Vibrationspegel können zu Reibkorrosion, Ermüdung und Spannungskonzentration in den Kupplungskomponenten führen.
- Thermische Zyklen: Schnelle Temperaturänderungen können zu thermischen Zyklen der Kupplung führen, was zu unterschiedlicher Ausdehnung und Kontraktion der Kupplungselemente führt. Dies kann zu Spannungen und Verformungen führen und letztendlich zum Ausfall.
- Unsachgemäße Installation: Unsachgemäße Installationsverfahren, wie z. B. falsches Anziehen der Befestigungselemente oder falsches Ausrichten der Kupplung, können Spannungskonzentrationen verursachen und zu vorzeitigem Versagen führen. Ein kritischer Punkt, der hier zu beachten ist, ist ein fester Sitz der Kupplung auf der Welle.
- Verunreinigung: Das Vorhandensein von Verunreinigungen wie Schmutz, Ablagerungen oder Fremdpartikeln in der Kupplung kann zu Abrieb und Beschädigung der Kupplungsoberflächen führen. Dies ist insbesondere bei Zahnkupplungen kritisch.
- Alterung: Mit der Zeit können sich Materialien zersetzen und ihre ursprünglichen Eigenschaften verlieren. Durch Alterung können Kupplungskomponenten anfälliger für Ausfälle werden. Dies gilt insbesondere für Kupplungen mit nichtmetallischen Einsätzen.
Zusammenfassung
Kupplungen sind relativ einfache Komponenten, die oft Probleme bereiten. Der Prozess der Ausrichtung einzelner Wellen und der Installation einer Kupplung erfordert ein gutes Verständnis geometrischer Toleranzen und eine Liebe zum Detail, die vor Ort nur schwer zu erreichen ist. Diese Aspekte sowie Schutzvorrichtungen, die Kupplungsprüfungen oft erschweren, sind die Hauptursache für Kupplungsfehler.
Die Zustandsüberwachung eliminiert dies praktisch, indem sie kontinuierliche Daten für die meisten Variablen liefert, die zu Kupplungsverschleiß führen. Durch die Überwachung der Vibration und der Temperatur der Lager neben der Kupplung können die häufigsten Ursachen für Kupplungsverschleiß identifiziert und behoben werden, was zu zuverlässigeren Anlagen und geringeren Wartungskosten führt.
Video zur optischen Überprüfung der Kupplung 👇
