Technikartikel
Klauenkupplung am Hydraulikaggregat von Walzwerken: Warum der Zahnkranz schmilzt, zerbröselt oder reißt
Schmilzt, zerbröselt oder reißt der Zahnkranz einer Klauenkupplung am Hydraulikaggregat eines Walzwerks kurz nach dem Tausch, sagt das etwas über den Antrieb aus, nicht nur über den Zahnkranz. Zahnkranzschäden an diesen Aggregaten lassen sich meist auf die Ausrichtung im Pumpenträger, Last- und Entlastungszyklen der Pumpe mit Druckspitzen, einen falschen Werkstoff oder eine falsche Härte des Zahnkranzes oder Wärme im Pumpenraum zurückführen. Lesen Sie zuerst den ausgefallenen Zahnkranz und arbeiten Sie die folgenden Punkte ab, bevor Sie einen neuen einsetzen.
Warum Hydraulikaggregate Zahnkränze so stark belasten
Hydraulikaggregate für Walzspaltregelung, Walzenwechsel und Zylinderversorgung fahren ihre Pumpen ständig zwischen Last und Entlastung, und schnelles Umschalten der Ventile schickt Druckspitzen über die Pumpenwelle zurück, als Spitzendrehmoment weit über dem Betriebsmoment. Die Kupplung sitzt unsichtbar im Pumpenträger, wo sich Wärme von Motor, Pumpe und heißem Öl staut und Ölnebel das Elastomer erreichen kann.
Eine Klauenkupplung passt zu diesem Antrieb, weil der elastische Zahnkranz Pumpenpulsation und Stöße dämpft und die Klauen weiter antreiben, wenn der Zahnkranz versagt. Gerade dieses ausfallsichere Verhalten lässt Probleme unbemerkt: Ist der Zahnkranz weg, schlagen Metallklauen auf Metallklauen, und der Schaden greift auf Pumpen- und Motorlager über.
Zuerst den ausgefallenen Zahnkranz lesen
Bewahren Sie den ausgefallenen Zahnkranz auf, notieren Sie, auf welcher Seite der Nocken der Schaden liegt und ob die Naben verfärbt sind, und fotografieren Sie beides. Das Schadensbild weist meist auf eine Hauptursache hin:
| Zustand des Zahnkranzes | Deutet vor allem auf |
|---|---|
| Geschmolzene, weiche oder klebrige Nocken | Überhitzung durch Fluchtungsfehler, Wärme im Pumpenträger oder ein Elastomer außerhalb seines Temperaturbereichs |
| Pulverisiertes oder zerbröseltes Elastomer | Reibung durch Fluchtungsfehler oder zu kleinen Nabenabstand, oder ein vom Öl angegriffenes Elastomer |
| Nur einseitig gequetschte Nocken | Spitzendrehmoment über der Belastbarkeit des Elastomers oder ein zu weicher Zahnkranz |
| Einrisse an den Nockenwurzeln oder am Mittelring | Winkelversatz, axiale Quetschung durch zu kleinen Abstand oder Stoßmoment |
| Verhärtetes, rissiges Elastomer | Alterung durch Wärme oder Öl, lange Einsatzdauer oder ein zu harter Zahnkranz |
Beurteilen Sie den Befund am Zahnkranz zusammen mit Temperaturwerten am Pumpenträger und dem Lastzyklus der Pumpe; ein hoher Wert stützt die Annahme einer Überhitzung, beweist sie aber nicht allein. Typisches Szenario: Nachdem ein Motor durch ein Fabrikat eines anderen Herstellers ersetzt und ein Adapterflansch eingefügt wurde, fallen die Zahnkränze viel früher aus als zuvor, was auf die neue Zentrierpassung und nicht auf die Zahnkranzcharge hinweist.
Montageprüfung im Pumpenträger
Der Pumpenträger soll Motor und Pumpe zentrieren, aber nur, wenn seine Zentrierungen, der Motorflansch und der Pumpenflansch konzentrisch sind und spielfrei passen. Eine verschlissene oder lockere Zentrierung, ein verzogener Träger oder ein nach einem Motorwechsel eingefügter Adapterflansch kann einen Radialversatz hinterlassen, den niemand misst, weil die Kupplung verdeckt ist. Prüfen Sie, wo möglich, den Nabenrundlauf mit einer Messuhr durch die Schauöffnung und kontrollieren Sie die Zentrierpassungen, sooft Motor oder Pumpe abgebaut werden.
Der Abstand zwischen den Nabenstirnflächen muss der Kupplungsvorgabe entsprechen. Ein zu kleiner Abstand staucht den Zahnkranz axial, erwärmt ihn und reißt ihn an den Wurzeln ein und kann auf die Pumpenlager drücken; ein zu großer Abstand verkürzt den Klaueneingriff und belastet die Nockenkanten.
Prüfen Sie Gewindestifte und Passfedern: Ein loser Gewindestift lässt eine Nabe wandern und verändert den Abstand, eine lose Passfeder lässt die Nabe kippeln und auf der Welle reiben. Sehen Sie sich auch die Klauen an; haben sie dort, wo die Nocken anliegen, eine Stufe eingelaufen, wird ein neuer Zahnkranz an dieser Stufe eingeschnitten und fällt schnell aus.
Werkstoff und Härte des Zahnkranzes, Baugröße der Kupplung
Zahnkranzwerkstoffe vertragen Wärme, Öl und Feuchtigkeit unterschiedlich; Elastomere aus Polyurethan und aus Gummi verhalten sich zum Beispiel in heißem Hydraulikölnebel nicht gleich. Unsere Klauenkupplung ist für eine Betriebstemperatur von −30 °C bis +80 °C ausgelegt; läuft der Pumpenträger nahe der Obergrenze dieses Bereichs, bleibt wenig Reserve, und Belüftung oder ein anderer Elastomerwerkstoff sollten erwogen werden.
Die Härte zählt so viel wie der Werkstoff. Ein zu weicher Zahnkranz verformt sich unter Spitzendrehmoment und erwärmt sich, ein zu harter gibt Stöße an die Pumpe weiter und reißt; mischen Sie in einer Kupplung nie Härtegrade oder Zahnkränze verschiedener Herkunft, weil Klauenprofil und Nockensitz nicht zusammenpassen müssen.
Fällt der Zahnkranz aus, obwohl Ausrichtung, Abstand und Werkstoff stimmen, prüfen Sie die Baugröße gegen das Nenndrehmoment des Motors, den Betriebsfaktor für diesen Einsatz und das Spitzendrehmoment aus Druckspitzen. Unsere LM-Baureihe nach GB/T 5272-2017 reicht von LM50 bis LM400, über die gesamte Reihe mit Nenndrehmomenten von 28 N·m bis 14.000 N·m und Bohrungen von 10 mm bis 160 mm; die Nennwerte hängen von der Baugröße ab.
Wenn Klauen aufeinanderschlagen: Sofortmaßnahmen und Komplettaustausch
Schlaggeräusche beim Anlauf und bei Laständerungen sowie zunehmende Schwingungen an der Pumpe sind die üblichen Hinweise darauf, dass die Klauen Metall auf Metall laufen. Stoppen Sie das Aggregat, sobald der Prozess es erlaubt; mit Klauenkontakt weiterzufahren schickt Stoßlasten in Pumpenwelle, Motorlager und die Naben selbst.
Ersetzen Sie nur den Zahnkranz, wenn die Klauen sauber und kantig sind und die Naben fest auf den Wellen sitzen, ohne Anlauffarben. Ersetzen Sie die ganze Kupplung, wenn die Klauen gestuft oder ausgebrochen sind, eine Nabe gerissen oder durch Wärme verfärbt ist oder eine Bohrung oder Passfedernut ausgeschlagen ist; bei offenen, fußmontierten Pumpensätzen lässt sich bei der Doppelflanschbauart LMS das Elastomer wechseln, ohne die Maschinen zu verschieben.
FAQ
Wie oft sollten Zahnkränze von Klauenkupplungen am Hydraulikaggregat gewechselt werden?
Ein festes Intervall gibt es nicht; es hängt von Lastzyklen, Temperatur, Ausrichtung und Elastomerwerkstoff ab. Prüfen Sie den Zahnkranz bei jedem geplanten Stillstand, an dem der Pumpenträger geöffnet wird, dokumentieren Sie seinen Zustand und legen Sie das Intervall anhand Ihrer eigenen Aufzeichnungen fest, statt auf Schlaggeräusche zu warten.
Können wir einen härteren Zahnkranz einsetzen, damit er länger hält?
Nur wenn der härtere Grad für diese Kupplung und diesen Einsatz spezifiziert ist. Ein härterer Zahnkranz verformt sich weniger, gibt aber mehr Stöße an die Pumpe weiter und reißt leichter; beheben Sie daher zuerst Ausrichtung, Abstand und Wärme.
Ist eine Klauenkupplung noch die richtige Wahl, wenn Zahnkränze immer wieder ausfallen?
Meist ja, sobald die Ursache behoben ist, denn sie dämpft die Pumpenpulsation und ist leicht zu warten. Bleibt der Bereich des Pumpenträgers trotz Belüftung heißer als der Betriebsbereich des Elastomers, oder übersteigen die Spitzen dauerhaft, was eine in den verfügbaren Bauraum passende Größe trägt, ist an dieser Stelle eine Kupplung ohne Elastomerelement womöglich besser geeignet.
Bevor Sie einen weiteren Zahnkranz einsetzen, lesen Sie den ausgefallenen, prüfen Sie Zentrierpassung, Nabenabstand, Gewindestifte und Klauen und stellen Sie sicher, dass Elastomerwerkstoff, Härte und Baugröße zu Einsatz und Temperatur der Pumpe passen. Wir liefern komplette Klauenkupplungen und fertigen Ersatz nach Zeichnung oder nach Fotos und gemessenen Maßen, mit Bohrungen der Form Y, J oder Z (Kegel 1:10) nach GB/T 3852 und Passfedernuten nach Ihrer Zeichnung; Standardgrößen sind frühestens nach 10 Tagen lieferbar, Nachbauten nach einem Altteil dauern mindestens 20 Tage. Senden Sie uns Ihre Zeichnung mit Motor- und Pumpendaten und Fotos des ausgefallenen Zahnkranzes, und wir prüfen die Kupplung für Ihr Hydraulikaggregat.
Benötigen Sie eine technische Auswahl- oder Ersatzprüfung?
Senden Sie Leistung, Drehzahl, Wellendurchmesser, Passfedernut, Einbaumaße, Zeichnungen oder Altteilfotos. Wir prüfen zuerst den Einsatzfall und bestätigen danach Ausführung und Angebot.