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

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