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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

Dokumentation zur Projektarbeit Demontage und …€¦ · To work on this business correctly, the packer unit ... Then, the briquettes fall from a calculated height onto the next

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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 | 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 | 13

(Abbildung 4)

(Abbildung 5)

(Abbildung 6)

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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4 Umsetzung der Vermessungsergebnisse

4.1 Gesamtansicht der Welle

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4.2 Detailansicht (kurze Seite)

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4.3 Detailansicht (lange Seite)

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4.4 Wellenringe

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4.5 Welle zusammenbau

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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. Anlagen

6.1 Transportauftrag der Firma Kahl Schwerlast GmbH

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6.2 Auftrag Firma Momac Maschinenbau

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6.3 Rechnung Putzier Werkzeuge und Eisenwaren GmbH

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6.4 Bericht von Firma Hosokawa Bepex GmbH

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Seite | 55

6.5 Produktdaten Castrol HT-1

Seite | 56

Seite | 57

6.6 Praktikumszeugnis Thomas Roeder

Seite | 58

6.6.1 Praktikumszeugnis Mathias Wingen

Seite | 59

6.6.2 Praktikumszeugnis Sven Wittig

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6.7 Projektstammblatt

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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)