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Verzahnungsschäden an Getrieben
Ursachen, Schadensbilder, Abhilfe
Dipl.-Ing. Hubert Gregorius
TZN - Technologiezentrum Niederrhein
07. März 2006
Tribologie-Kolloquium
Gliederung
• Komponenten eines Triebstranges
• Störungsquellen
• Ursachen von Schäden
• Schadensbilder
• Abhilfemaßnahmen
• Wartung und Instandhaltung
• Komponenten eines Triebstranges
Antrieb
Antriebskupplung
Drehzahlwandler
Abtriebskupplung
Arbeitsmaschine
• Antriebsaggregat
• Antriebskupplung
• Drehzahlwandler
• Abtriebskupplung
• Arbeitsmaschine
• Steuerung
• Bremsen
• Kühlung/Filtration
• Fundament
• Rahmenaufbau
• Fremdaggregate
• Ausrichtung
• Resonanzen
• Verschmutzung
• Wartung
• Fehlurteil
• Störungsquellen
• Ursachen von Schäden
• 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
Äußere Gründe
• Ursachen von Schäden
• Normaler Verschleiß von Lager, Verzahnung und Dichtungen
• Materialermüdung (Erreichen des Lebensdauerendes)
• Korrosion
• Wellen- und Zahnbruch
• Schwingungsanregung
• Schmier-, Kühl- und Verunreinigungsprobleme
• und weitere
Innere Gründe
Betriebsbedingte Zahnradschäden
• Gewaltbruch
• Schwingbruch
• Zahnkopfbruch
• Folgebruch
• Nabenbruch
• Kratzer
• Riefen
• Abrassivverschleiß
• Langsamlaufverschleiß
• Reibkorrosion
• Rippling
• Fressen
• Graufleckigkeit
• Grübchen
• Abplatzer
• Heißlaufen, Warmfließen
• Korrosion
Betriebsbedingte Schäden Mögliche Schadensursache
Gewalt- bruch
Schwing- bruch
Zahnkopf- bruch
Folge- bruch
Naben- bruch
Kratzer (kein Schaden)
Riefen Abrassiv- verschleiß
Langsam- laufver- schleiß
Überbeanspruchung (einmalig bzw. selten) u
Überbeanspruchung (häufig bzw. selten) u
Niedrige Umfangsgeschwindigkeiten u
Hohe Umfangsgeschwindigkeiten
Mikrobewegungen
Spezifisches Gleiten X X X
Flankenschäden (Grübchen, Abplatzer) X u
Tragbildverlagerung 1) X X u X
Flankenspiel zu klein X
Kerben (z.B. Ölbohrungen) X X
Schrumpfspannung (z.B. Nabenfestsitze) X u
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
Ungeeignete Viskosität X u X X
Hohe Öltemperatur X
Ölalterung
Ungeeignete Öladditive X X
Mangelschmierung X
Verunreinigung (Feststoffe) u u
Wasser im Getriebe
u Hauptursachen X Nebenursachen 1) durch Losradkippen, Wellendurchbiegung, Eingriffsstörungen, Zahnkorrektur, geometr. Fehler Quelle: ZF AG, Friedrichshafen
Überblick über betriebsbedingte Zahnradschäden und deren Ursachen
Betriebsbedingte Schäden Mögliche Schadensursache
Reib- korrosion (Passungsrost)
Rippling (Riffelbildung)
Fressen Grau- fleckigkeit
Grübchen Abplatzer
Heißlau- fen,Warm-
fließen Korrosion
Überbeanspruchung (einmalig bzw. selten) X
Überbeanspruchung (häufig bzw. selten) u u
Niedrige Umfangsgeschwindigkeiten X X
Hohe Umfangsgeschwindigkeiten X
Mikrobewegungen u
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 u X X
Falsche Wärmebehandlung oder Werkstoff X X
Schmiedefalten, Einschlüsse usw.
Ungeeignete Viskosität X X u X X
Hohe Öltemperatur X X X u
Ölalterung X X X X
Ungeeignete Öladditive u u u X X X
Mangelschmierung X X u
Verunreinigung (Feststoffe)
Wasser im Getriebe u
u Hauptursachen X Nebenursachen 1) durch Losradkippen, Wellendurchbiegung, Eingriffsstörungen, Zahnkorrektur, geometr. Fehler Quelle: ZF AG, Friedrichshafen
Überblick über betriebsbedingte Zahnradschäden und deren Ursachen
• Schadensbilder
• Verschmutzung • Bruch• Fressen• Verschleiß• Korrosion• Graufleckigkeit
Verschmutzung
Bruch
Fressen
Verschleiß
Korrosion
Graufleckigkeit
Entstehung von GraufleckigkeitFR
Additivierung
Schmierstoff
Werkstoffmechanik
Mikro MakroOberflächenprofil
Festkörperkontakt
Hydrodynamik
TribochemischeReaktionsschichtbildung
I MischreibungII Reine Flüssigkeitsreibung
Reibungsarten undphysikalische Einflussgrößen
• Abhilfemaßnahmen
• Ölanalysen
• Kontrolle der
– Temperaturen
– Filtereinsätze
– Kühlmittel
– Geräusche (Schwingungen)
• Instandhaltung und Wartung
Die häufigsten Schäden an Industriegetrieben, die vor dem natürlichen Ausfalldurch Verschleiß oder Ermüdung auftreten, sind auf mangelhafte Wartung,
Fehleinschätzung der Betriebs- und Belastungszuständeund Kostendruck zurückzuführen.
• Wartung und Instandhaltung
Definition
Instandhaltung sind alle technischen und administrativenMaßnahmen, 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
Strategie: Reaktive Wartung
• Geringer bis kein Kostenaufwand
• Geringer bis kein Personalaufwand
• Keine Ersatzteilhaltung
Warten bis zum Totalausfall
• Unerwartete Produktionsstillstände
• Gewährleistungs- /Versicherungsprobleme !
• Frustration und Imageverlust
Strategie: Präventive Instandhaltung
• Feste Wartungsintervalle
• Mäßiger Kosten- und Personalaufwand
• Ersatzteilhaltung von kritischen Bauteilen
„Vorbeugen ist besser als bohren“
• Unerwarteter Produktionsstillstand
• Vorzeitiger Austausch von Bauteilen
• Gewährleistungs- /Versicherungsprobleme ?
Strategie: Zustandsorientierte Wartung
• Einmaliger, hoher Kostenaufwand
• Geringer Personalaufwand
• Keine, bzw. eingeschränkte Ersatzteilhaltung
• Kein unerwarteter Produktionsstillstand
Vorausschauen und planen
• Keine Gewährleistungs- /Versicherungsprobleme
• Bessere Sicht auf Einsparungspotentiale
• Keine Frustration und Imageverlust
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Diskussion
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