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Dokumentation zur Projektarbeit
Projektbezeichnung:
Demontage und Vermessung der Wellen einer Walzenpresse mit
anschließender Erstellung einer technischen Dokumentation für die
optimierte Neufertigung
Prüfung zum
Staatlich geprüften Maschinenbautechniker
an dem Berufskolleg Fachschule für Technik der TÜV NORD College GmbH
Eingereicht von:
Thomas Roeder, Mathias Wingen
und Sven Wittig
Betrieb:
Poll Umwelt und Verfahrenstechnik GmbH
Lüner Straße 2c – 59379 Selm
Projektbetreuer: Herr Dipl. Ing. Bernd Simbach
Inhaltsverzeichnis
Seite
1. Allgemeines
1.1 Vorwort 1
1.2 Entstehung des Projektes 2
1.3 Das Unternehmen 3
1.4 Projektbetreuer 3
2. Projektbeschreibung
2.1 Aufgabenstellung 4
2.2 Conceptual formulation 6
3. Projektdurchführung
3.1 Arbeitsablaufplan Demontage 8
3.2 Detailfotos der Demontage 12
3.3 Arbeitsablaufplan Remontage 16
3.4 Detailfotos der Remontage 19
3.5 Aufgetretene Probleme und deren Lösung 20
3.5.1 Ablaufplan 20
3.5.2 Einfülltrichter abziehen 21
3.5.3 Kupplungswellen demontieren 22
3.5.4 Stirnplatten lösen 23
3.5.5 Walze samt Lagerblöcken ausbauen 25
3.5.6 Lagerblöcke abziehen 26
3.5.7 Demontage bei Firma Momac Maschinenbau 29
3.5.8 Vermessung der Welle 31
3.5.9 Remontageplan 33
3.5.10 Montage der Lagerblöcke und Aufschieben auf die Welle 34
3.5.11 Walze samt Lagerblöcken einbauen 37
3.5.12 Stirnplatte anbringen 39
3.5.13 Kupplungswellen montieren 40
3.5.14 Einfülltrichter aufsetzen 41
3.5.15 Radiale Versatzeinstellung der Walzen 42
4. Umsetzung der Vermessungsergebnisse
4.1 Gesamtansicht der Welle 43
4.2 Detailansicht (kurze Seite) 44
4.3 Detailansicht (lange Seite) 45
4.4 Wellenringe 46
4.5 Welle Zusammenbau 47
5. Fazit
5.1 Fazit 48
5.2 Empfehlung 49
6. Anlagen
6.1 Transportauftrag Firma Kahl Schwerlast GmbH 50
6.2 Auftrag Firma Momac Maschinenbau 51
6.3 Rechnung Putzier Werkzeug und Eisenwaren GmbH 52
6.4 Auftragsbericht Firma Hosokawa Bepex GmbH 53
6.5 Technische Daten Castrol HT-1 55
6.6 Praktikumszeugnis Thomas Roeder 57
6.6.1 Praktikumszeugnis Mathias Wingen 58
6.6.2 Praktikumszeugnis Sven Wittig 59
6.7 Projektstammblatt 60
6.8 Schriftliche Versicherung 61
Seite | 1
1 Allgemeines
1.1 Vorwort
Wir, das Projektteam, möchten uns zum Abschluss unserer Projektarbeit ganz besonders
bei allen Beteiligten der Firma POLL Umwelt – und Verfahrenstechnik GmbH
bedanken, die uns die Durchführung des Projektes am Standort Moers in der Zeit vom
21.11.2011 bis zum 22.12.2011 ermöglicht haben.
Unser besonderer Dank gilt hierbei dem Geschäftsführer Herrn Dipl. Ing. Bernd
Simbach, der Transportfirma Kahl Internationale Schwerlasttransportlogistik, der
Firma Momac für die Bereitstellung der Vermessungswerkzeuge, der Firma Riedel
Recycling und seitens der Schule Frau Dipl. Ing. Heike Poll- Simbach und Herrn Dipl.
Ing. Jürgen Beuerlein.
Das von dem Geschäftsführer vorgegebene Thema eignete sich hervorragend als
Projektarbeit im Rahmen unserer Weiterbildung zum Staatlich geprüften Techniker.
Sowohl in Bezug auf die zeitliche als auch die technische Anforderung konnte die
Aufgabe in diesem Rahmen bewältigt werden.
Die Projektbetreuer waren für uns jederzeit, sowohl für theoretische und technische
Fragen als auch für die praktische Umsetzung der Projektarbeit, erreichbar und
kompetente Ansprechpartner. Darüber hinaus standen sie uns mit guten Ideen zur
Optimierung der Lösung zur Seite.
Bergkamen, den 22.12.2011
Das Projektteam:
_________________ _________________
(Thomas Roeder) (Mathias Wingen)
_________________
(Sven Wittig)
Seite | 2
1.2 Entstehung des Projektes
Im Rahmen unserer Weiterbildung zum Staatlich geprüften Maschinenbautechniker ist
es notwendig, eine möglichst außerschulische Projektarbeit durchzuführen. Die
Zielsetzung ist es, eine betriebliche Problemstellung selbstständig und als Team
eigenverantwortlich zu lösen. Mit Durchführung des Projektes sollen nicht nur Fach, –
und Lernkompetenz optimiert werden, gleichzeitig soll auch die
Kooperationsbereitschaft im Team verbessert werden.
In diesem Zusammenhang war es für uns wichtig, einen Betrieb zu finden, in dem wir
eine für uns anspruchsvolle Aufgabe durchführen konnten.
Nach intensiver Suche stießen wir auf die Firma POLL Umwelt – und
Verfahrenstechnik GmbH.
Nachdem der erste Kontakt hergestellt war, lud uns Herr Dipl. Ing. Bernd Simbach in
den zukünftigen Firmenstandort nach Moers ein. Als wir uns nun auch persönlich
vorgestellt hatten, erzählten wir von unserem Anliegen. Daraufhin erklärte Herr
Simbach uns, dass bereits im letzten Jahr angehende Techniker ihre Projektarbeit
erfolgreich in diesem Unternehmen abgeschlossen haben. Somit war die POLL Umwelt
– und Verfahrenstechnik GmbH mit unserem Anliegen vertraut.
Nach dem Gespräch machte uns Herr Simbach mit den Dienstleistungen des
Unternehmens weiter vertraut. In der großen Halle angekommen, zeigte man uns die
Briketttieranlage, wo in naher Zukunft zwei neue Wellen für die Walzenpresse
angefertigt werden. Leider waren von der gesamten Anlage keine technischen
Unterlagen mehr vorhanden, um neue Wellen fertigen zu können.
Somit war es unsere Aufgabe, im Rahmen des Projektes diese technische
Dokumentation zu erstellen. Mit großem Interesse überlegten wir bereits vor Ort, wie
man die Welle am besten ausbauen und vermessen könnte.
Zunächst mussten wir uns mit den Umfang dieses Vorhabens intensiver vertraut
machen und den Hintergrund sowie die Thematik mit den Projektbegleitern seitens der
Schule besprechen.
Daraufhin einigte sich das Projektteam mit der Geschäftsführung, das Projekt
anzunehmen und die technische Dokumentation zu erstellen.
Seite | 3
1.3 Das Unternehmen
Die Poll Umwelt- und Verfahrenstechnik GmbH mit Firmensitz in Selm ist eine
Ingenieurgesellschaft. Schwerpunkte sind die Verfahrens- und Produktentwicklung in
allen Bereichen der Umwelt- und Verfahrenstechnik. Hierzu gehören u.a. Produkte und
Verfahren zur biologischen und chemischen Abwasserbehandlung, zur Rückgewinnung
von Nährstoffen aus flüssigen Medien, die Optimierung der Abscheidung von Partikeln
aus Flüssigkeiten, die Ressourcenschonung durch Rückgewinnung von Wertstoffen aus
Abfällen, die Aufbereitung von Gärresten aus Biogasanlagen sowie der Abbau von
Medikamentenresten aus (Ab-)Wasser bzw. flüssigen Phasen.
Das Unternehmen wurde im Jahre 1995 gegründet und hat aktuell fünf Mitarbeiter.
Zurzeit beschäftigt man sich jedoch damit, ein neues Konzept in Moers aufzustellen.
Einer der aktuellen Tätigkeitsschwerpunkte ist es, aus Walzschlämmen Briketts zu
pressen, die in Hochöfen wieder eingeschmolzen werden können. Diese Briketts sollen
für alle Varianten von Werkstoffen mischbar sein.
1.4 Projektbetreuer
des Betriebes: Herr Dipl. Ing. Bernd Simbach
der Schule: Frau Dipl. Ing. Heike Poll- Simbach
Herr Dipl. Ing. Jürgen Beuerlein
Seite | 4
2 Projektbeschreibung
2.1 Aufgabenstellung
Die Aufgabenstellung umfasst die Erstellung und ggfs. Optimierung einer technischen
Dokumentation für die bestehende Kompaktorwelle einer Brikettieranlage, um diese
neu anfertigen lassen zu können. Um die Aufgabe ordnungsgemäß zu bearbeiten, muss
die Welle zur Vermessung ausgebaut und nach der Vermessung wieder eingebaut
werden.
Die Welle besteht aus einem vergüteten Schmiedestahl. Der aufgeschrumpfte
Werkzeugring mit mehreren Brikettierformen ist aus dem Werkstoff 1.2379
(X155CrVMo12-1) gefertigt. Gelagert ist die Welle in einem konischen Timken
H234649TD Wälzlager. Vom Getriebe aus wird das Drehmoment mittels einer
Bogenzahnkupplung auf die Welle übertragen. Beide Wellen drehen sich gegensinnig
zueinander, um die Briketts mit einem Druck von bis zu 150 bar zu pressen.
Das zu pressende Produkt wird durch Förderbänder zur Brikettieranlage transportiert.
Von dort wird es über den Einfülltrichter den Brikettierwalzen zugeführt und zu
Briketts verpresst. Der Motor überträgt die Leistung über die Getriebewellen auf die
Kompaktorwellen, sodass an diesen eine Umdrehungsfrequenz von 22 min-1 ensteht.
Die Briketts fallen aus bestimmter Höhe auf das nächste Förderband und werden in
Richtung Lagerort abtransportiert.
Da die Brikettieranlage über 30 Jahre alt ist und mehrere Vorbesitzer hatte, sind
zahlreiche technische Unterlagen heute sehr unvollständig bzw. nicht aktuell. Im Laufe
der Zeit wurden auch viele Veränderungen vorgenommen und nicht dokumentiert.
Beispielsweise wurden die Kupplungsstücke verschweißt, wodurch eine Korrektur des
Walzenversatzes mittels Verdrehen der Bogenzahnkupplung unmöglich wurde. Es
wurden Passschrauben gegen andere Maschinenschrauben (Festigkeitsklasse 4.6)
ausgetauscht und Passungen aufgebohrt. Zusätzlich wurde ein neuer Werkzeugring auf
die Welle aufgeschrumpft. Aus diesen Gründen ist es nicht möglich, mit den
Originalunterlagen, die beim Hersteller Hosokawa Bepex eingesehen werden können,
ausreichende Informationen über diese Anlage im derzeitigen Istzustand zu erfahren
Die Anlage wurde zuletzt für die Herstellung von Düngemittel - Granulat verwendet. Im
Jahr 2010 erwarb Poll Umwelt- und Verfahrenstechnik diese Anlage mit dem Vorhaben,
aus eisenhaltigen Abfallprodukten und verschiedenen Zusätzen, Eisenbriketts zu
pressen.
Diese Briketts sollen in Eisengießereien den Hochöfen zur Stahlgewinnung zugeführt
werden.
Seite | 5
Einfülltrichter
Kupplungsstücke
Getriebegehäuse Bogenzahnkupplung
Hydraulik Einheit
Stirnplatte mit
Hydraulik Zylinder
Spannstange
mit Mutter
Welle mit Aufgeschrumpften Werkzeugring
(Blickwinkel von oben nach Demontage des Einfülltrichters)
Seite | 6
2.2 Conceptual formulation
The conceptual formulation contains the creation and, if applicable, the improvements
of a technical documentation of an existing packer unit shaft of a briquettemachine in
order to manufacture a new shaft. To work on this business correctly, the packer unit
shaft has to be first dismantled for measurement and then again inserted afterwards.
The shaft consists out of tempered forged steel. The shrink-fitted tool ring, which has
several forms of briquettes, is wrought out of the raw material 1.2379(X155CrVMo12-
1). Moreover, the shaft is embedded in a conical H234649TD rolling bearing by
Timken. Via a curved tooth coupling, the torque is transmitted from the gearing to the
shaft. Both shafts turn inversely arranged to each other in order to press the briquettes
with a pressure up to 150 bars.
The product, which shall be pressed, is transported via conveyor belts to the
briquettemachine, where it is conveyed through the funnel tube to the briquette-rolls.
Then, the briquettes fall from a calculated height onto the next conveyor belt and are
directed towards the storage location. Via the gear shaft, the motor transmits the engine
power onto the packer unit shafts, where a frequency of rotation of 22 min-1 is
developed.
Because the briquettemachine exists about thirty years and had many previous owners,
there are nearly no existing technical documents available. During these years, several
technical modifications have been made, but have not been documented at all. For
example, the coupling elements have been welded, which made a correction of the roll
misalignment via distortion of the curved tooth coupling impossible. Dowel screws
have been exchanged to machine screws (4.6) and fittings have been drilled. In addition
to that, a new tool ring has been shrink-fitted onto the shaft. For these reasons, it is not
possible to get adequate information about the current state of the machine within the
original documents, which can be inspected at the producer Hosokawa Bepex.
The briquettemachine has been used so far to produce fertilizer-pellets. In 2010, Poll
Umwelt- und Verfahrenstechnik acquired this machine with the intention to press
ferrous briquettes out of ferrous waste-forms and different additives.
These briquettes shall be conveyed into blast furnaces in iron foundries in order to
produce steel.
Seite | 7
differential case Curved tooth coupling Funnel tube
Hydraulic power unit Coupling pieces Tension rod with
nut
front plate
with
hydraulic
cylinders
Shaft with shrink-fitted tool ring
(bird's eye view after dismantling of the funnel tube)
Seite | 8
3 Projektdurchführung
3.1 Arbeitsablaufplan Demontage
Lfd
Nr
Arbeitsschritte Werkzeuge/
Prüfmittel
Arbeitssicherheit
und
Umweltschutz
Terminabsprache/
Zusammenarbeiten/ aufgetretene
Probleme
Abbildungen
vom
Arbeitsschritt
1 Maschine vom
Stromnetz
abgeklemmt. Not-
Aus betätigen
Notausschalter mit
Schloss versehen
2 Hydraulik drucklos
machen
Absperrhähne
sichern
S.12 Abb. 1
3 M24 Schrauben,
vom Einfülltrichter
lösen
SW30 Ringschlüssel
4 Einfülltrichter mit
Hebegurten von der
Maschine abheben
Schekel, Hebegurte,
Hebemittel
Nicht unter frei
schwebenden
Lasten arbeiten
S.12 Abb. 2
5 Verkleidungsteile
von der Maschine
entfernen
SW13 Ringschlüssel
6 Kupplungsstücke
gegen Herunterfallen
sichern
Kanthölzer, Hebezeuge S.12 Abb. 3
7 Kupplungsstücke
lösen
Winkelschleifer mit
Trennscheibe
Schutzbrille Kupplungsstücke waren
angeschweißt. Nähte mussten erst
getrennt werden
S.13 Abb. 4
Seite | 9
Lfd
Nr
Arbeitsschritte Werkzeuge/
Prüfmittel
Arbeitssicherheit
und
Umweltschutz
Terminabsprache/
Zusammenarbeiten/ aufgetretene
Probleme
Abbildungen
vom
Arbeitsschritt
8 Kupplungsstücke
ausbauen,
Zugehörigkeit
markieren
SW27 Ringschlüssel,
Körner, Hammer,
Winkelschleifer mit
Trennscheibe
Schutzbrille Schrauben M16x70/ 4.6 verbogen.
Werden bei Neueinbau durch
M16x70/ 8.8 ersetzt
9 Hydraulikleitung
demontieren und
Hydrauliköl
auffangen
Blecheimer, SW27
Maulschlüssel,
SW10 Maulschlüssel
Tücher,
Auffangbehälter,
Schutzbrille,
Schutzhandschuhe
10 Stirnplatte gegen
herunterfallen
sichern
Spann-/Zurrgurte S.13 Abb. 5
11 vier Muttern an der
Stirnplatte lösen
SW95 Ringschlüssel, große
Rohrzange
Kein 95er Ringschlüssel vorhanden.
Schlüssel musste selber gefertigt
werden.
S.13 Abb. 6
12 vier Spannstangen,
die die Stirnplatten
mit Gehäuse
verbinden,
rausziehen
S.14 Abb. 7
13 Stirnplatte vorsichtig
von der Maschine
lösen
Hebegurte, Hebezeuge nicht unter frei
schwebenden
Lasten arbeiten
14 Hülsen aus
Stirnplatte lösen
Gummihammer Hülsen mit Macken. Müssen vor
Neueinbau nach gearbeitet werden.
S.14 Abb. 8
15 Walze samt
Lagerung in
Hebegurten
einhängen
Hebezeuge, Kran
Seite | 10
Lfd
Nr
Arbeitsschritte Werkzeuge/
Prüfmittel
Arbeitssicherheit
und
Umweltschutz
Terminabsprache/
Zusammenarbeiten/ aufgetretene
Probleme
Abbildungen
vom
Arbeitsschritt
16 Walze samt
Lagerung vorsichtig
aus der Führung
ziehen
nicht unter frei
schwebenden
Lasten arbeiten
S.14 Abb. 9
17 Welle zur weiteren
Demontage und
Vermessung bei
Firma Momac
transportfertig
machen
Gabelstapler, Palette und
Gurte
Verladung und Transport durch
Firma Kahl
18 Dichtdeckel an
Walzlagerung
demontieren und Öl
auffangen
SW30 Ringschlüssel,
Ölauffangwanne
Schutzhandschuhe,
Schutzbrille,
Ölauffangwanne,
Ölbindemittel
Walzlagerung muss eigentlich mit
Fett gefüllt sein
19 Gewindescheibe,
Zahnring und
Unterlegscheibe
entfernen
Hakenschlüssel
20 Lagerblock abziehen 2x Augenschrauben M24,
Deckenkran,
Kette
nicht unter frei
schwebenden
Lasten arbeiten
S.15 Abb.10
21 Zahnradkupplung
versucht mechanisch
zu entfernen
Abziehvorrichtung, Stahl
Unterlage,
SW24 Maulschlüssel,
Hebelverlängerung
Es war nicht möglich, die
Zahnradkupplung mit mechanischer
Abziehvorrichtung zu entfernen.
Abziehvorrichtung konnte nicht
stand halten.
22 Bogenzahnkupplung
hydraulisch
entfernen
Hydraulische Abziehpresse,
M24 Gewindestangen,
Gegenlager
S. 15 Abb. 11
Seite | 11
Lfd
Nr
Arbeitsschritte Werkzeuge/
Prüfmittel
Arbeitssicherheit
und
Umweltschutz
Terminabsprache/
Zusammenarbeiten/ aufgetretene
Probleme
Abbildungen
vom
Arbeitsschritt
23 Zahnradflansch
abziehen
24 Dichtdeckel an
Walzlagerung
demontieren und Öl
auffangen
SW30 Ringschlüssel,
Ölauffangwanne
Schutzhandschuhe,
Schutzbrille,
Ölauffangwanne,
Ölbindemittel/ /
Altöl in die dafür
vorgesehen
Behälter entsorgen
Walzlagerung muss eigentlich mit
Fett gefüllt sein
25 Nutmutter,
Sicherungsblech und
Unterlegscheibe
entfernen
Hakenschlüssel S. 15 Abb. 12
26 Lagerblock abziehen 2x Augenschrauben M24,
Deckenkran, Kette
nicht unter frei
schwebenden
Lasten arbeiten
27 Welle vermessen Bügelmessschraube,
Tiefenmaß, Messschieber,
Radienlehre, Gewindelehre
Seite | 12
3.2 Detailfotos der Demontage
(Abbildung 1)
(Abbildung 2)
(Abbildung 3)
Druckanzeige beachten
Seite | 14
(Abbildung 7)
(Abbildung 8)
(Abbildung 9)
Spannstange
M64 Muttern
können beidseitig gelöst werden
Hülsen Führung für
Hülsen
Seite | 15
(Abbildung 10)
(Abbildung 11)
(Abbildung 12)
Hydraulische
Abziehpresse
Sicherungsring,
Unterlegring
Nutmutter
Seite | 16
3.3 Arbeitsablaufplan Remontage
Lfd
Nr
Arbeitsschritte Werkzeuge/
Prüfmittel
Arbeitssicherheit und
Umweltschutz
Terminabsprache/
Zusammenarbeiten/
aufgetretene Probleme
Abbildungen vom
Arbeitsschritt
1 Lager an der kurzen
Wellenseite aufschieben
Deckenkran, 2x
Augenschrauben
M24, Kette
2 Gewindescheibe, Zahnring
und Unterlegscheibe
einbauen
Hakenschlüssel
3 Zahnring in Nut sichern Hammer, Meißel Handschutz am Meißel,
Schutzbrille
S. 19 Abb. 13
4 Dichtdeckel mit Dichtung
anschrauben
SW30
Ringschlüssel
5 Lager an der langen
Wellenseite aufschieben
Deckenkran, 2x
Augenschrauben
M24, Kette
6 Gewindescheibe, Zahnring
und Unterlegscheibe
wieder einbauen
Hakenschlüssel
7 Zahnring in Nut sichern Hammer, Meißel Handschutz am Meißel,
Schutzbrille
S.19 Abb. 13
8 Dichtdeckel mit Dichtung
anschrauben
SW30
Ringschlüssel
9 Zahnflansch aufgeschoben
Seite | 17
Lfd
Nr
Arbeitsschritte Werkzeuge/
Prüfmittel
Arbeitssicherheit und
Umweltschutz
Terminabsprache/
Zusammenarbeiten/
aufgetretene Probleme
Abbildungen vom
Arbeitsschritt
10 Bogenzahnkupplung mit
Induktion Erwärmer
erwärmen und danach auf
Welle aufgebringen
Induktionshärter,
Gleitpaste
Handschuhe,
Bogenzahnkupplung ist heiss
S.19 Abb.14
11 Welle für Wiedereinbau in
die Anlage transportfertig
machen
Gabelstapler,
Palette und Gurte
Verladung und Transport
durch Firma Kahl
12 Walze in Gurte einhängen,
Führungen reinigen und
fetten
Gurte, Fett, Tücher,
Spachtel
Handschuhe/ benutzte
Tücher in dafür vorgesehen
Behälter entsorgen
13 Walze mit Lagerungen in
die Führungen einheben
und komplett einschieben
Hebezeuge, Kran nicht unter frei schwebenden
Lasten arbeiten
S.19 Abb.15
14 Überarbeitete Hülsen in
Führungen der
Spannstange einsetzen
Fett, Tücher, Handschuhe/ benutzte
Tücher in dafür vorgesehen
Behälter entsorgen
15 Stirnplatte passend
einbauen
Gurte, Hebezeuge,
Kettenzüge
16 Alle vier Spannstangen
durch ihre Führungen
schieben und anziehen
SW95 Schlüssel,
große Rohrzange
17 Walzringe gegeneinander
ausgerichten
18 Kupplungsstücke mit
Dichtung einbauen
SW27 Maul- und
Ringschlüssel
Seite | 18
Lfd
Nr
Arbeitsschritte Werkzeuge/
Prüfmittel
Arbeitssicherheit und
Umweltschutz
Terminabsprache/
Zusammenarbeiten/
aufgetretene Probleme
Abbildungen vom
Arbeitsschritt
19 Einfülltrichter einbauen SW30
Ringschlüssel,
Hebezeug,
Kettenzug, Gurte
Ausrichtung beachten!
20 Hydraulikleitung
anschließen und in Betrieb
nehmen.
SW27
Maulschlüssel
21 Verkleidungsteile
anbringen
SW13
Ringschlüssel
22 Anlage in Betrieb nehmen Notausschalter aufschließen
Seite | 19
3.4 Detailfotos der Remontage
(Abbildung 13)
(Abbildung 14)
(Abbildung 15)
Sicherungsring wird in
Nut gebogen
Seite | 20
3.5 Aufgetretene Probleme und deren Lösung
3.5.1 Ablaufplan
Zu Beginn haben wir uns nach Begutachtung der Gegebenheiten wie z.B. dem Standort
der Maschine, der Maschine an sich, dem vorhandenen Werkzeug und den
Hebemöglichkeiten vor Ort, einen groben Plan der einzelnen, auszuführenden Schritte
erstellt und kamen so zu folgendem Ablauf:
Demontage
1. Einfülltrichter abziehen
2. Kupplungswellen demontieren
3. Stirnplatten lösen
4. Walze samt Lagerblöcken ausbauen
5. Lagerblöcke abziehen
6. Verladen und Transport zur Firma Momac Maschinenbau durch die Firma Kahl
Vermessen bei der Firma Momac
Remontage
1. Rücktransport der Welle durch die Firma Kahl
2. Lagerblöcke einpressen
3. Walze samt Lagerblöcke einbauen
4. Stirnplatten befestigen
5. Kupplungswellen montieren
6. Einfülltrichter aufsetzen
7. Einstellung der Walzen (axialer und radialer Versatz zueinander)
Diese vorher überlegte Reihenfolge funktionierte in der Praxis recht gut.
Schwierigkeiten und Problemlösungen sowie Abweichungen bei den einzelnen
Ablaufschritten werden in den folgenden Schritten näher erläutert.
Seite | 21
3.5.2 Einfülltrichter abziehen
Der Einfülltrichter besteht aus drei miteinander verschraubten Einzelteilen. Somit boten
sich zwei Optionen an:
1. den Trichter zusammengebaut lassen und ihn "als Ganzes" zu demontieren
2. den Trichter auseinander zu schrauben und in Einzelteilen zu demontieren
Wir entschieden uns aus zeitlichen Gründen für erstere Option mit Zuhilfenahme eines
Radladers.
Seite | 22
3.5.3 Kupplungswellen demontieren
Nach Entfernen der seitlichen Verkleidungsbleche, begutachteten wir die
Kupplungswellen und deren Verschraubung. Hierbei stellten wir massive Mängel fest:
- Kupplungswelle war mit Getriebe,- und Kompaktorwellenflansch verschweißt
- Verbindungsschrauben von Kompaktorwellenflansch zu Getriebewellenflansch
(M16 x 70, 4.6) waren verbogen.
Dies führten wir auf die geringe Festigkeitsklasse der Schrauben zurück und
vermuteten, dass deshalb die Flansche miteinander verschweißt wurden, um
die enormen Torsionskräfte äquivalent übertragen zu können.
Schweißnaht
Getriebewellenflansch Kompaktorwellenflansch
Seite | 23
3.5.4 Stirnplatten lösen
Beide Stirnplatten der Maschine werden mittels vier Spannstangen und M64x150
Muttern am Maschinenrumpf befestigt. Die Schlüsselweite der Muttern beträgt SW 95.
Solch ein Schlüssel stand uns nicht zur Verfügung. Auch die Transportfirma Kahl, die
eine große Schlosserei zur Fuhrpark - Instandhaltung besitzt, konnte uns hierbei nicht
weiterhelfen.
Seite | 24
Eine Recherche im Internet ergab, dass dieser Schlüssel recht teuer ist und somit eine
längere Lieferzeit benötigt:
Gedore 306 G 95 Schlag-Ringschlüssel gekröpft
Lieferbar in 10 - 14 Tagen
Artikelnummer: 104533
UVP: 501,82 EUR
VP: 401,46 EUR
inkl. MwSt. zzgl. Versand
(Quelle www.tbs-aachen.de)
Da wir sowohl über ein Schweißgerät als auch über genügend Bleche und Rohre
verfügten, entschieden wir uns zur Eigenanfertigung des benötigten
Schraubenschlüssels.
Die Fertigungszeit betrug ca. vier Stunden und das anschließende Lösen der M64 -
Muttern funktionierte problemlos.
Seite | 25
3.5.5 Walze samt Lagerblöcken ausbauen
Ein Lagerblock der Welle ist mit einer Messingpassfeder, die im Lagerbett verstiftet ist,
gegen Verschieben in horizontaler Achsenrichtung gesichert.
Wir haben die Welle in einem Hebegurt am Radlader eingehangen und konnten sie dann
unter Zuhilfenahme eines Hebels aus dem Lagerbett schieben.
Messingpassfeder
Seite | 26
3.5.6 Lagerblöcke abziehen
Bei der Demontage der Lagerblöcke haben wir an der "kurzen" Seite (vgl.
Zeichnungen) der Welle begonnen.
Nach dem Entfernen des Dichtflansches fiel uns auf, dass kein Schmierfett wie erwartet
im Lager vorhanden ist, sondern dünnflüssiges Öl.
Wir lösten die Wellenmutter (Nutmutter) mit einem Hakenschlüssel und entfernten das
Sicherungsblech.
Der Lagerblock ließ sich ohne Krafteinwirkung von der Welle abziehen. Wir
vermuteten, dass dies am hohen Alter und dem hohen Belastungsgrad der Maschine lag.
Normalerweise sind Lager solcher Größe ca. 1 mm auf die Welle aufgepresst und
können nur hydraulisch abgezogen werden.
Sicherungsblech
Nutmutter
Seite | 27
Auf der "langen" Seite der Welle (vgl. Zeichnungen) mussten wir vor dem Abziehen
des Lagerblockes den aufgepressten Kupplungszahnring abziehen.
Wir fertigten uns für die Abziehvorrichtung spezielle Abziehbacken an und versuchten
den Zahnring abzuziehen. Die Befestigungsschrauben der Abziehbacken hielten jedoch
nicht den Zugkräften, die beim Abziehen entstehen, stand und scherten ab.
Kupplungszahnring
Kupplungszahnflansch
Seite | 28
Nach Rücksprache mit Herrn Dipl. Ing. Simbach und der Firma Momac Maschinenbau
entschieden wir uns für die weitere Demontage in besagter Firma, da diese über alle
benötigten Werkzeuge, wie z.B. hydraulische Abziehvorrichtungen, verfügt. Somit
änderte sich der geplante Ablauf um Punkt 5 und 6.
abgescherte Schraube
angefertigte
Abziehbacken
Seite | 29
3.5.7 Demontage bei Firma Momac Maschinenbau
Nach Anbringen der Haltevorrichtung für den Hydraulikzylinder am
Kupplungszahnring / Welle und anschließendem Druckaufbau am Zylinder auf ca. 600
bar, löste sich der Kupplungszahnring von der Welle.
Nun konnten wir den Dichtflansch des Lagerbockes lösen. Auch hier wurde kein
Schmierfett, sondern erneut dünnflüssiges Öl als Schmiermittel eingesetzt.
Nach Lösen der Wellenmutter und Entfernen des Sicherungsringes stellten wir fest, dass
der Lagerblock, wie vorgesehen, fest auf der Welle sitzt und ebenfalls hydraulisch
abgezogen werden muss.
Hydraulische Abziehpresse
Anschluss für Hydraulik Pumpe 2
Seite | 30
Bei der folgenden Begutachtung des Lagers fiel uns auf, dass Teilabschnitte der
Innenschale und der Rollen blau angelaufen sind. Wir führen das sowohl auf eine
mangelhafte Schmierleistung des dünnflüssigen Öles als auch auf eine Fehl,- bzw.
Überbelastung der Lager / Welle zurück.
Anzeichen für ein
heiß gewordenes
Lager (blau
angelaufen)
Seite | 31
3.5.8 Vermessung der Welle
Wir erstellten eine grobe Skizze der Welle und zeichneten alle Maße in diese ein.
Seite | 32
Beim Vermessen bemerkten wir, dass auf der Welle zwei Ringe aufgepresst sind.
Diese Ringe sind nicht zerstörungsfrei von der Welle zu lösen. Daher haben wir die
Abmaße der Ringe gemessen und eine entsprechende Passung, nämlich S7/h6, für die
Dokumentation bzw. Neuanfertigung gewählt.
Die Vermutung liegt nahe, dass die Ringe als Verschleißteil mit einer lösbaren
Verbindung zur Welle konstruiert worden sind.
Die Wellendichtringe der Lagerböcke schließen mit diesen Ringen ab; sollte es zu einer
Undichtigkeit wegen Laufspuren, Riefen etc. kommen, lassen sich die Ringe schnell
und kostengünstig austauschen.
Weiterhin fiel uns auf, dass eine 40 mm Bohrung fast bis zur Mitte der Welle verläuft.
Die Bohrung ist 330 mm tief. (sh. Zeichnung "Detailansicht (kurze Seite)" auf S.44)
Die Welle besteht aus zwei aufeinander Geschrumpften Teilen, daher war unser erster
Gedanke, dass diese Bohrung als Kanal zum Befüllen mit einem Kühlmedium, wie z.B.
Trockeneis, fungiert. Ob wir mit unserer Überlegung hierzu richtig liegen, werden wir
an späterer Stelle nochmals erläutern.
Aufgepresster Ring
Bohrung bis Wellen Mitte
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3.5.9 Remontageplan
An dieser Stelle mussten wir erheblich von unserem ursprünglichen Ablaufplan
abweichen. Geplant war, wie oben beschrieben, dass wir die Lagerblöcke am
Montageort wieder einpressen und verschrauben.
Wir entschieden uns aber für die komplette Wellenmontage (Kupplungszahnring, beide
Lagerblöcke) bei der Firma Momac Maschinenbau, da dort die Gegebenheiten wie z. B.
Deckenkran, sehr gute Werkzeugauswahl und erfahrene Mitarbeiter, die uns mit Rat
und Tat zur Seite standen, besser waren.
Somit sah unser weiterer Ablaufplan nun folgendermaßen aus:
1. Lagerblöcke und Kupplungszahnring einpressen bei der Firma Momac Maschinenbau
2. Rücktransport der Welle zum Ursprungsort durch die Transportfirma Kahl
Die restlichen Punkte verliefen wie ursprünglich geplant weiter.
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3.5.10 Montage der Lagerblöcke und aufschieben auf die Welle
Mit der Montage der Lagerböcke haben wir auf der "kurzen" Seite der Welle begonnen.
Wir haben zwei gegenüberliegende M20 Gewinde des Dichtflanschlochkreises genutzt,
um zwei M20 - Augenschrauben zu befestigen. An diese hängten wir unseren Hebegurt
ein und konnten so den Lagerblock auf die Welle positionieren.
Nach Einsetzen des Sicherungsringes und Aufdrehen der Wellenmutter stellten wir das
Lagerspiel über das Anzugsmoment der Nutmutter auf ca. 1 mm Pressung auf die Welle
ein. Die Wellenmutter sicherten wir nach Erreichen des o.g. Anzugmomentes durch
Umbiegen eines Zahnes des Sicherungsringes in die Nut der Nutmutter.
Auf der "langen" Wellenseite waren die Arbeitsschritte zum Einsetzen des Lagerblockes
synchron zur eben beschriebenen "kurzen" Seite und verliefen problemlos. Wir
verzichten daher auf die erneute Beschreibung und fahren mit dem Einbau des
Kupplungszahnringes fort.
Vor dem Aufbringen des Kupplungszahnringes auf die Welle führten wir eine
Sichtüberprüfung der beiden Oberflächen Zahnring / Welle durch und stellten fest, dass
der Zahnring enorme Riefen aufweist.
umgebogener Zahn des
Sicherungsringes
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Weiterhin überprüften wir das Spiel der Passfeder und stellten auch hier fest, dass die
Passfedernut im Zahnring an einigen Stellen Riefen und Dellen aufweist und infolge
dessen die Passfeder sich festsetzte. Passfedernut und Oberfläche der Welle hingegen
waren einwandfrei.
Die fehlerhaften Stellen bearbeiteten wir mit einem Schnellläufer und einer Feile, so
stellten wir wieder eine recht gute Passgenauigkeit her.
Riefen
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Mithilfe eines Induktionserwärmers wärmten wir den Zahnring auf 110° Celsius und
pressten ihn dann auf die mit Gleitpaste versehene Welle auf.
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3.5.11 Walze samt Lagerblöcken einbauen
Vor dem Einsetzen der kompletten Welle befreiten wir die Lagerbetten mit Spachtel
und Drahtbürste von Schmutz und Rost und fetteten sie anschließend gründlich.
Wir hoben die Welle, umspannt mit zwei Hebegurten, unter Zuhilfenahme eines
Radladers an und führten die Welle ca. 10 cm in das Lagerbett ein. Dadurch konnte die
Welle nicht mehr aus dem Lagerbett kippen und die Hebegurte konnten entfernt
werden. Wir schoben dann die Welle mit der Radladergabel an die Endposition im
Lagerbett.
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3.5.12 Stirnplatte anbringen
Die Stirnplatte setzten wir durch die Hilfe eines Radladers in den Versatz des
Lagerbettes ein und sicherten die Frontplatte mit einem Spanngurt.
Nach dem Ausrichten der Stirnplatte - in Flucht mit den Durchgangsbohrungen des
Maschinenbettes - stellten wir fest, dass eine Bohrung der Stirnplatte um ca. 1 mm
versetzt war und dadurch die Führungshülse nicht einsetzbar war.
Wir brachten einen Wagenheber an, mit dem wir gegen die Stirnplatte drücken konnten,
um so den Versatz auszugleichen.
Versatz
Wagenheber
versetztes
Loch
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3.5.13 Kupplungswellen montieren
Wir richteten die Wellen grob aus, indem wir diese am Mittelpunkt ausmaßen und an
der Brikettform das entsprechende Maß vermittelten.
Eine Feineinstellung nahmen wir nach Beendigung der Remontage vor.
(siehe Seite 20 Remontage Punkt 7)
Maß ermittelt
Maß vermittelt
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3.5.14 Einfülltrichter aufsetzen
Bei dem Einsetzen des Einfülltrichters muss unbedingt auf die Einsetzausrichtung
geachtet werden, da dieser nur in eine Einbaurichtung passt.
Wir haben den Trichter vor dem Ausbau entsprechend markiert. Daher gab es keine
nennenswerten Probleme bei der Remontage, die wir mithilfe eines Radladers
verrichteten.
Muss zwischen die Wellen
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3.5.15 Radiale Versatzeinstellung der Walzen
Die Walzen wurden von uns, wie bereits oben beschrieben, grob zueinander
ausgerichtet. Der radiale Versatz betrug ca. 1/4 Brikettreform resp. ca. 4 - 5 mm.
Wir lösten an einer Welle die Kupplungswelle und zogen den Bogenzahnflansch von
dem Bogenzahnring nach hinten. Danach versetzten wir den Flansch um einen Zahn in
die entsprechende Richtung als Versatzausgleich.
Nach Verschraubung der Welle und einem erneuten Probelauf stellten wir fest, dass
erneut ein Versatz von 4 - 5 mm vorhanden war. Allerdings war es diesmal in
umgekehrter Form als zuvor beim Verstellen um einen Zahn.
Dadurch kamen wir zu der Erkenntnis, dass die Einstellung über die Zähne der
Bogenzahnkupplung zu grob ist.
Da es jedoch keine anderen Einstellmöglichkeiten gab, kontaktierte Herr Simbach die
Herstellerfirma Hosokawa Bepex GmbH und vereinbarte einen Montagetermin mit Herrn
Glesing. Dieser sollte die Einstellung vornehmen.
Die Vorschläge und den Verlauf siehe Bericht von Herrn Glesing. (ab Seite 53)
Kupplungszahnring
Kupplungszahnflansch
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5. Fazit
5.1. Fazit
Ziel unserer Projektarbeit war die Erstellung einer technischen Dokumentation für die
Kopfwelle einer Kompaktoreinheit, um deren Neuanfertigung zu ermöglichen.
Diese Neuanfertigung sollte aufgrund erheblicher Schäden an dem auf der Welle
befindlichen Werkzeugring in Auftrag gegeben werden, um die Maschine danach
wieder als Brikettierpresse einsetzen zu können.
Bei der Demontage der Maschine sind wir jedoch auf vielfältige weitere Probleme
gestoßen, die ebenfalls direkt oder indirekt den störungsfreien Betrieb der Maschine
beeinträchtigen.
Eine genaue Beschreibung der einzelnen Punkte wurde bereits in Kapitel 3
vorgenommen. Im weiteren Verlauf des Projektes stellte sich allerdings heraus, dass
einige der zum damaligen Zeitpunkt gezogenen Schlussfolgerungen aus aktueller Sicht
revidiert werden müssen.
Zusammenfassend kann zum jetzigen Zeitpunkt folgendes gesagt werden:
Die Kupplungswelle war an den Verbindungsflanschen verschweißt.
Hier hatten wir anfangs angenommen, dass die Verschweißung wegen nicht
ausreichender Schraubenfestigkeit und der daraus resultierenden fehlenden
Kraftschlussverbindung vorgenommen wurde.
Es stellte sich aber heraus, dass diese Manipulation aufgrund mangelnder Einstellbarkeit
des radialen Versatzes der Kompaktorwellen zueinander vorgenommen wurde. Die
Schrauben wurden mit Gewalt in die Schraubenlöcher getrieben und sind dadurch stark
verbogen. Eventuell wurden deshalb auch - der leichteren Verformbarkeit wegen -
Schrauben der geringen Festigkeitsklasse 4.6 gewählt.
Die Wälzlager auf der Welle sind durch thermische Einwirkung blau angelaufen,
das Gefüge ist verändert, die Lebensdauer der Lager ist bald erreicht.
Wie beschrieben liegt die Ursache in Fehlbelastung und Einsatz von dünnflüssigem Öl
anstatt – wie vorgeschrieben – eines Hochleistungsschmierfettes (beispielsweise
Castrol HT-1, techn. Daten sieh. Anlage Punkt 6.5 S.55).
Montagevereinfachende Wellenanfertigung
Bei dem Vermessen der Welle fiel uns auf, dass eine axiale Aufbohrung der Welle bis
nahe an die Mitte von deren Länge vorgenommen worden ist (siehe Seite 44, 32 Abb.2)
Wir gingen davon aus, dass diese Öffnung der Beschickung mit einem Kühlmedium
zwecks Aufschrumpfung des Werkzeugrings diene.
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Der Mitarbeiter der Firma Bepex klärte uns jedoch darüber auf, dass dieses Bohrloch
einem anderen Zweck diene.
Es wird produktionstechnisch bedingt benötigt – zur Abkühlung oder Erwärmung der
Welle / Werkzeugringes. Dies ist wiederum ein Hinweis auf die vielfältigen
Umbaumaßnahmen der Maschine, da diese Funktion zur Eisenbrikettherstellung nicht
benötigt wird.
5.2. Empfehlung
Wir schließen uns der Empfehlung von Firma Hosokawa Bepex GmbH an, dass
zusätzlich zu dem Kompaktierkopf mit Walzenarrangements zwei Kupplungseinheiten
mit Verstellung neu angefertigt sollten.
Als nicht notwendig sehen wir eine Neuanfertigung der Stirnplattenbefestigung. Dies
würde einen Komplettumbau vorderseitig vorsehen. Vorteil dieses Umbaus wäre zwar
ein schneller Wechsel, bzw. Freilegung der Kopfwelle zwecks Ausbau / Austausch,
allerdings sehen wir den Kosten / Nutzen - Faktor mehr als kritisch und unrentabel.
Als weitere Umbaumaßnahme ist seitens der Firma Bepex eine Schwerkraftbeschickung
mittels zweier halbmondförmiger Bleche in den Einfülltrichter zwecks optimaler
Verteilung des Schüttgutes vorgesehen bzw. vorgeschlagen worden. Da dies mit wenig
Aufwand selbst zu realisieren ist, raten wir hier von einer Beauftragung dieser
Umbaumaßnahme ab und schlagen die Durchführung in Eigenregie vor.
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6.8 Schriftliche Versicherung
Hiermit versichern wir, dass wir die vorliegende Projektarbeit selbstständig angefertigt
und nur die angegebenen Hilfsmittel benutzt haben. Sämtliche Stellen, die dem
Wortlaut oder dem Sinne nach anderen Werken entnommen worden sind, sind durch die
Angaben der Quellen eindeutig kenntlich gemacht.
Bergkamen, den 22.12.2011
Das Projektteam:
______________________ ______________________
Datum, Unterschrift Datum, Unterschrift
(Thomas Roeder) (Mathias Wingen)
______________________
Datum, Unterschrift
(Sven Wittig)
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