Verzahnungsschäden an Getrieben

Transkript

1 Tribologie-Kolloquium Verzahnungsschäden an Getrieben Ursachen, Schadensbilder, Abhilfe Dipl.-Ing. Hubert Gregorius TZN -Technologiezentrum Niederrhein 07. März 2006

2 Gliederung Komponenten eines Triebstranges Störungsquellen Ursachen von Schäden Schadensbilder Abhilfemaßnahmen Wartung und Instandhaltung

3 Komponenten eines Triebstranges Antriebskupplung Abtriebskupplung Antrieb Drehzahlwandler Arbeitsmaschine

4 Störungsquellen Antriebsaggregat Antriebskupplung Drehzahlwandler Abtriebskupplung Arbeitsmaschine Steuerung Bremsen Kühlung/Filtration Fundament Rahmenaufbau Fremdaggregate Ausrichtung Resonanzen Verschmutzung Wartung Fehlurteil

5 Ursachen von Schäden Äußere Gründe Falsche Auslegung einzelner Triebstrangkomponenten Mangelnde Bauteilqualität von Gehäuse, Lagerung, Verzahnung Nachträgliche, maschinenseitige Leistungserhöhung Mangelnde Wartung oder Wartungsfehler Ungenügende oder falsche Schmierung oder Kühlung Zusätzliche Belastungen durch Verschmutzung Sparen am falschen Ende Sabotage und weitere

6 Ursachen von Schäden Innere Gründe Normaler Verschleißvon Lager, Verzahnung und Dichtungen Materialermüdung (Erreichen des Lebensdauerendes) Korrosion Wellen-und Zahnbruch Schwingungsanregung Schmier-, Kühl-und Verunreinigungsprobleme und weitere

7 Betriebsbedingte Zahnradschäden Gewaltbruch Schwingbruch Zahnkopfbruch Folgebruch Nabenbruch Kratzer Riefen Abrassivverschleiß Langsamlaufverschleiß Reibkorrosion Rippling Fressen Graufleckigkeit Grübchen Abplatzer Heißlaufen, Warmfließen Korrosion

8 Mögliche Schadensursache Betriebsbedingte Schäden Überbeanspruchung (einmalig bzw. selten) Überbeanspruchung (häufig bzw. selten) Niedrige Umfangsgeschwindigkeiten Hohe Umfangsgeschwindigkeiten Mikrobewegungen Gewaltbruch Schwingbruch Zahnkopfbruch Folgebruch Nabenbruch Kratzer (kein Schaden) Spezifisches Gleiten X X X Flankenschäden (Grübchen, Abplatzer) X Tragbildverlagerung 1) X X X Flankenspiel zu klein Kerben (z.b. Ölbohrungen) X X Schrumpfspannung (z.b. Nabenfestsitze) X Zahnfußradius zu klein X X Schleifbrand X X Schleifkerben X Flankenrauigkeit X X Falsche Wärmebehandlung oder Werkstoff X X Schmiedefalten, Einschlüsse usw. X X X Riefen X Abrassivverschleiß Ungeeignete Viskosität X X X Hohe Öltemperatur Ölalterung Ungeeignete Öladditive X X Mangelschmierung Verunreinigung (Feststoffe) Wasser im Getriebe Überblick über betriebsbedingte Zahnradschäden und deren Ursachen X X Langsamlaufverschleiß Hauptursachen X Nebenursachen 1) durch Losradkippen, Wellendurchbiegung, Eingriffsstörungen, Zahnkorrektur, geometr. Fehler Quelle: ZF AG, Friedrichshafen

9 Mögliche Schadensursache Betriebsbedingte Schäden Überbeanspruchung (einmalig bzw. selten) Reibkorrosion (Passungsrost) Rippling (Riffelbildung) Fressen Graufleckigkeit Grübchen Abplatzer Überbeanspruchung (häufig bzw. selten) Niedrige Umfangsgeschwindigkeiten X X Hohe Umfangsgeschwindigkeiten Mikrobewegungen Spezifisches Gleiten X X X X X Flankenschäden (Grübchen, Abplatzer) Tragbildverlagerung 1) X X Flankenspiel zu klein X X Kerben (z.b. Ölbohrungen) Schrumpfspannung (z.b. Nabenfestsitze) Zahnfußradius zu klein Schleifbrand X X X Schleifkerben Flankenrauigkeit X X X Falsche Wärmebehandlung oder Werkstoff X X Schmiedefalten, Einschlüsse usw. Ungeeignete Viskosität X X X X Hohe Öltemperatur X X X X X Heißlaufen,Warmfließen Ölalterung X X X X Ungeeignete Öladditive X X X Mangelschmierung X X Verunreinigung (Feststoffe) Wasser im Getriebe Überblick über betriebsbedingte Zahnradschäden und deren Ursachen Korrosion Hauptursachen X Nebenursachen 1) durch Losradkippen, Wellendurchbiegung, Eingriffsstörungen, Zahnkorrektur, geometr. Fehler Quelle: ZF AG, Friedrichshafen

10 Verschmutzung Bruch Fressen Verschleiß Korrosion Graufleckigkeit Schadensbilder

11 Verschmutzung

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20 Bruch

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27 Fressen

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32 Verschleiß

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36 Korrosion

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40 Graufleckigkeit

41 F R Entstehung von Graufleckigkeit

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51 I Mischreibung II Reine Flüssigkeitsreibung Reibungsarten und physikalische Einflussgrößen Mikro Werkstoffmechanik Oberflächenprofil Schmierstoff Additivierung Makro Festkörperkontakt Hydrodynamik Tribochemische Reaktionsschichtbildung

52 Ölanalysen Kontrolle der Abhilfemaßnahmen Die häufigsten Schäden an Industriegetrieben, die vor dem natürlichen Ausfall durch Verschleiß oder Ermüdung auftreten, sind auf mangelhafte Wartung, Fehleinschätzung der Betriebs- und Belastungszustände und Kostendruck zurückzuführen. Temperaturen Filtereinsätze Kühlmittel Geräusche (Schwingungen) Instandhaltung und Wartung

53 Wartung und Instandhaltung Definition Instandhaltung sind alle technischen und administrativen Maßnahmen, sowie das Management der Maßnahmen, die zur Erkennung des Ist-Zustandes, zur Erhaltung des Funktionsfähigen Zustandes oder Rückführung in diesen während des Lebenszyklus einer Komponente benötigt werden. Inspektion - Wartung - Instandsetzung - Verbesserung

54 Strategie: Reaktive Wartung Warten bis zum Totalausfall Geringer bis kein Kostenaufwand Geringer bis kein Personalaufwand Keine Ersatzteilhaltung Unerwartete Produktionsstillstände Gewährleistungs- /Versicherungsprobleme! Frustration und Imageverlust

55 Strategie: Präventive Instandhaltung Vorbeugen ist besser als bohren Feste Wartungsintervalle Mäßiger Kosten- und Personalaufwand Ersatzteilhaltung von kritischen Bauteilen Unerwarteter Produktionsstillstand Vorzeitiger Austausch von Bauteilen Gewährleistungs- /Versicherungsprobleme?

56 Strategie: Zustandsorientierte Wartung Vorausschauen und planen Einmaliger, hoher Kostenaufwand Geringer Personalaufwand Keine, bzw. eingeschränkte Ersatzteilhaltung Kein unerwarteter Produktionsstillstand Keine Gewährleistungs- /Versicherungsprobleme Bessere Sicht auf Einsparungspotentiale Keine Frustration und Imageverlust

57 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Diskussion