Kupplungsschlag: Ursachen, Auswirkungen und Behebung

Kupplungen sind kritische Komponenten in rotierenden Maschinen. Sie verbinden zwei Wellen und gewährleisten so eine reibungslose Kraftübertragung von einer Maschine zur nächsten. Werden Kupplungen nicht richtig installiert und ausgerichtet, kann es zu einem Kupplungsschlag kommen, der zu Problemen von übermäßigen Vibrationen bis hin zum Totalausfall führen kann.

Eine große Industriekupplung an einem Motor

In diesem Artikel wird erklärt, was ein Kupplungsschlag ist, wie man ihn misst, wie man ihn korrigiert und was Sie tun können, um ihn von vornherein zu vermeiden.

Was ist Kupplungsschlag?

Der Kupplungsschlag ist die Exzentrizität oder das Taumeln der Kupplungsbohrung im Verhältnis zur Rotationsachse der Welle. Mit anderen Worten: Die Mittellinie der Kupplung ist nicht konzentrisch zur Welle. Er tritt an der Kupplung auf, im Gegensatz zu Wellenschlag Dies geschieht an der Welle selbst. In extremen Fällen kann das Flattern oder die Exzentrizität ohne Spezialwerkzeug erkannt werden. Allerdings kann selbst ein geringer Kupplungsschlag zu unerwarteten Ausfallzeiten führen.

Ein Kupplungsschlag kann durch Herstellungsfehler, Installationsfehler, Verschleiß oder unsachgemäße Wartung verursacht werden. Wird dieser Fehler nicht behoben, kann er die Maschinenleistung beeinträchtigen und zu übermäßigen Vibrationen, Verschleiß und sogar Geräteschäden führen.

Warum der Kupplungsrundlauf bei rotierenden Maschinen wichtig ist

Der Rundlauf einer Kupplung stellt eine erhebliche Herausforderung für die Leistung und Lebensdauer rotierender Maschinen dar. Weicht eine Kupplung aufgrund von Fehlausrichtung oder Exzentrizität von der idealen konzentrischen Rotation ab, erzeugt sie übermäßige mechanische Vibrationen. Diese Vibrationen führen häufig zu erhöhter Geräuschentwicklung und signalisieren eine Belastung der Komponenten.

Die anhaltenden Kräfte beschleunigen zudem den Verschleiß kritischer Teile wie Lager, Dichtungen und der Kupplung selbst. Dies führt zu vorzeitiger Abnutzung und häufigen Reparatur- oder Austauschbedarf. Dieser Verschleiß trägt auch zu Energieverlusten bei, da die durch Fehlausrichtung verursachte Reibung die Effizienz der Kraftübertragung zwischen Wellen verringert und so die Betriebskosten erhöht. In schweren Fällen kann ein unkontrollierter Kupplungsschlag zu einem katastrophalen Systemausfall führen.

Der Unterschied zwischen Fehlausrichtung und Kupplungsschlag

Kupplungsschlag und -fehlausrichtung sind bei rotierenden Maschinen verwandte Konzepte, aber nicht genau dasselbe.

Fehlausrichtungen führen häufig zu einem Kupplungsschlag. Der Kupplungsschlag ist die resultierende physikalische Abweichung, die während der Rotation beobachtet wird. Beispielsweise weist eine perfekt gefertigte Kupplung, die zwei fehlausgerichtete Wellen verbindet, aufgrund der Fehlausrichtung einen Schlag auf. Ein Schlag kann jedoch auch ohne Fehlausrichtung auftreten, beispielsweise wenn die Kupplung selbst einen Herstellungsfehler aufweist oder nicht richtig montiert ist, selbst wenn die Wellen perfekt ausgerichtet sind.

Das Verständnis dieses Unterschieds ist für die Fehlersuche entscheidend. Wenn Sie den Kupplungsschlag messen, müssen Sie feststellen, ob dieser durch eine Wellenfehlausrichtung, eine defekte Kupplung oder ein anderes Problem verursacht wird, um das Problem effektiv zu beheben.

Arten von Kupplungsrundlauf

Der Kupplungsschlag wird im Allgemeinen in zwei Hauptkategorien eingeteilt, wobei unter Betriebsbedingungen noch eine dritte dynamische Form auftreten kann:

• Radialer Rundlauf (Exzentrizität): Die Kupplungsbohrung ist nicht perfekt konzentrisch zur Wellenmittellinie, wodurch die Kupplung außermittig rotiert. Diese Exzentrizität führt zu einer ungleichmäßigen Belastung von Lagern und Dichtungen.
• Axialer Rundlauf (Planflächenschlag): Die Kupplungsfläche steht nicht senkrecht zur Wellenachse. Dadurch entsteht während der Rotation ein Taumeleffekt, der zu Vibrationen und ungleichmäßigem Verschleiß führen kann.
• Dynamischer Rundlauf: In manchen Fällen wird ein Rundlauf erst im laufenden Betrieb der Maschine sichtbar. Faktoren wie Wärmeausdehnung, Lastwechsel oder Unwucht können zu Rundlauffehlern führen, die bei statischen Messungen nicht sichtbar sind.

Diese Arten von Rundlauf unterscheiden sich von Wellenfehlstellungen (winklig oder parallel), obwohl eine Fehlstellung zu Rundlauf beitragen kann. Geeignete Messwerkzeuge helfen, zwischen beiden zu unterscheiden und die Grundursache für den Kupplungsrundlauf zu identifizieren.

So messen Sie den Kupplungsschlag

Der Rundlauf einer Kupplung kann mit Ausrichtungswerkzeugen wie Messuhren, digitalen Messgeräten und Lasersystemen gemessen werden. Unabhängig vom verwendeten Werkzeug sind die folgenden Schritte zu befolgen:

1. Bereiten Sie die Ausrüstung vor: Stellen Sie sicher, dass die Maschine sicher abgeschaltet, gesperrt und gekennzeichnet ist.
2. Messung einrichten Werkzeuge: Montieren Sie eine Messuhr oder ein Laserausrichtungsgerät auf einer Welle und positionieren Sie die Sonde oder den Sensor so, dass die Fläche oder der Rand der Kupplung im Verhältnis zur anderen Welle gemessen werden kann.
3. Drehen Sie die Wellen: Drehen Sie beide Wellen (sofern gekoppelt) manuell zusammen um volle 360 ​​Grad, wobei die Kupplung eingerastet bleiben muss, um Abweichungen zu beobachten.
4. Abweichungen aufzeichnen: Notieren Sie die Messwerte der Messuhr oder die Daten des Lasersystems an mehreren Punkten (z. B. alle 90 Grad), um Winkelfehlstellungen (Planflächenschlag) und Parallelfehlstellungen (Felgenschlag) zu erfassen.
5. Ergebnisse analysieren: Vergleichen Sie die Messwerte mit den Hersteller- oder Industriestandards, um festzustellen, ob der Rundlauf innerhalb akzeptabler Grenzen liegt.
6. Zur Genauigkeit wiederholen: Führen Sie mehrere Messungen durch, um die Konsistenz zu bestätigen, und berücksichtigen Sie dabei alle externen Faktoren wie lose Halterungen oder thermische Effekte.

Für präzisere Ergebnisse werden Laserausrichtungssysteme aufgrund ihrer Genauigkeit und Benutzerfreundlichkeit Messuhren vorgezogen. Werkzeuge wie RotAlign und OptAlign von Prüftechnik nutzen Einzellasertechnologie für wiederholbare, präzise Messergebnisse. Die integrierte Software kann sogar Schritt-für-Schritt-Anweisungen zur Korrektur des Wellenschlags geben und sicherstellen, dass der Rundlauf innerhalb der empfohlenen Toleranzen liegt.

Kupplungsrundlauf diagnostiziert mit OPTALIGN Touch

Wenn Ihr Team Unterstützung bei der Überprüfung des Kupplungsschlags benötigt, bietet Prüftechnik Laserausrichtungsdienste an. Ein erfahrener Ausrichtprofi kann den Kupplungsschlag messen und präzise Ausrichtdienste durchführen, um den festgestellten Schlag zu korrigieren.

Normen für die Rundlauftoleranz von Kupplungen

Die Toleranz gibt an, wie viel Rundlaufabweichung eine Kupplung aushalten kann und dennoch innerhalb der erwarteten Parameter zuverlässig funktioniert. Die Toleranzstandards für Kupplungen variieren je nach Faktoren wie Kupplungstyp, Wellendrehzahl und Anwendung.

Im Allgemeinen weisen Maschinen mit niedrigeren Geschwindigkeiten geringere Toleranzen auf, während Maschinen mit höheren Geschwindigkeiten engere Toleranzen erfordern. Normen wie API 671, ISO 1940-1 und verwandte Normen bieten Richtlinien zu Vibrationen und Unwucht, die durch übermäßigen Rundlauf beeinträchtigt werden.

So korrigieren Sie den Kupplungsschlag

Die Korrektur eines Kupplungsschlags beginnt mit der genauen Identifizierung seiner Ursache, da Fehlausrichtung, Kupplungsexzentrizität oder Verschleiß allesamt zu dem Problem beitragen können.

Zunächst sollten Techniker das Ausmaß des Rundlauffehlers mithilfe von Präzisionswerkzeugen wie Laserausrichtungssystemen überprüfen. Sobald die Ursache ermittelt ist, Korrektur von Wellenfehlstellungen ist oft der erste Schritt. Dabei werden Anpassungen an der Positionierung der Maschine vorgenommen, z. B. durch Unterlegen der Motorbasis oder Neupositionieren der Ausrüstung, um eine korrekte Winkel- und Parallelausrichtung zu erreichen.

Wenn die Kupplung selbst exzentrisch oder beschädigt ist, muss sie möglicherweise repariert oder durch eine hochwertigere Kupplung ersetzt werden. Betriebsfaktoren wie Wärmeausdehnung oder dynamische Belastungen müssen ebenfalls berücksichtigt werden, da diese während der Laufzeit die Ausrichtung verschieben können.

Nach Korrekturen sollten Techniker erneut Rundlaufmessungen durchführen, um sicherzustellen, dass die Abweichungen innerhalb der zulässigen Toleranzen liegen. Um ein erneutes Auftreten zu verhindern, sind regelmäßige Wartungspläne und die Auswahl der richtigen, auf die Anwendung abgestimmten Kupplung unerlässlich. Diese Maßnahmen tragen dazu bei, die Ausrichtung aufrechtzuerhalten und zukünftige Rundlaufprobleme zu minimieren. Dies gewährleistet die langfristige Zuverlässigkeit und Effizienz der Maschine.

Best Practices zur Vermeidung und Erkennung von Kupplungsrundlauf

Mit der richtigen Pflege und den richtigen Werkzeugen lässt sich ein Kupplungsschlag erkennen und beheben, bevor er zu Ausfallzeiten oder Geräteschäden führt. Die Einhaltung dieser bewährten Verfahren kann die Lebensdauer der Geräte verlängern und die Zuverlässigkeit der Kupplung erhöhen, sodass Ihr Unternehmen am Laufen bleibt.

• Ordnungsgemäße Installation: Verwenden Sie Laserausrichtungssysteme, um eine präzise Ausrichtung während der Installation zu gewährleisten. Selbst wenn die Ausrüstung bereits vorjustiert ist oder flexible Kupplungen verwendet, stellt die Ausrichtung bei der Inbetriebnahme sicher, dass die Ausrichtung innerhalb der Toleranzen liegt und trägt dazu bei, die Wahrscheinlichkeit eines Kupplungsschlags zu verringern.
• Regelmäßige Wartung: Führen Sie regelmäßig geplante Inspektionen durch, um auf Verschleiß, Lockerheit oder Fehlausrichtung zu prüfen.
• Kupplungsauswahl: Es gibt verschiedene Kupplungstypen. Wählen Sie je nach Anwendung den passenden Kupplungstyp.
• Betriebsauswuchten: Stellen Sie sicher, dass Wellen und Kupplungen richtig ausgewuchtet sind, um den dynamischen Rundlauf zu minimieren.
• Überwachungssysteme: Verwenden Sie Echtzeit Zustandsüberwachung oder Vibrationsüberwachungstools, um eine frühzeitige Erkennung von Rundlauffehlern zu ermöglichen.

Diese proaktiven Maßnahmen verhindern nicht nur kostspielige Ausfallzeiten, sondern verbessern auch wichtige Leistungsindikatoren wie die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) und tragen so zu einem reibungsloseren Betrieb und einer höheren Zuverlässigkeit bei.

Die Behebung von Kupplungsrundlauf ist ein entscheidender Aspekt für die Erhaltung der Funktionsfähigkeit und Effizienz rotierender Maschinen. Unbehandelt kann Rundlauf zu übermäßigen Vibrationen, beschleunigtem Komponentenverschleiß, Energieverlusten und sogar katastrophalen Ausfällen führen. Dies treibt die Wartungskosten in die Höhe und verkürzt die Lebensdauer der Geräte.

Durch den Einsatz fortschrittlicher Tools wie OptAlign und RotAlign Für eine präzise Ausrichtung können Wartungsteams neben Schwingungsüberwachungssystemen Rundlauffehler schnell erkennen und korrigieren und so die Grundursachen wie Fehlausrichtungen oder Kupplungsdefekte bekämpfen, bevor diese eskalieren.