Technikartikel
Bolzen-Zahnkupplung am Ofenauslaufrollgang: Warum scheren die Nylonbolzen immer wieder ab?
Wenn die Nylonbolzen einer Rollgangkupplung am Ofenauslauf immer wieder an derselben Stelle abscheren, lösen neue Bolzen das Problem nicht. Bei einer Bolzen-Zahnkupplung sind die Bolzen bewusst das schwächste Glied; wiederholtes Abscheren heißt also, dass anderswo etwas nicht stimmt: Brammenstoß, eine schwergängige Rolle, Wärme, Fluchtungsfehler oder die falschen Bolzen.
Warum der Ofenauslaufrollgang Bolzen-Zahnkupplungen so stark belastet
Eine Bolzen-Zahnkupplung überträgt das Drehmoment über Nylonbolzen, die in gegenüberliegenden Nuten von Naben und Außenhülse sitzen und an beiden Enden von Halteringen gehalten werden. Sie gleicht gewisse Fluchtungsfehler aus und dämpft Stöße, was gut zu Rollgangantrieben passt, aber jede Last läuft als Scherbelastung durch die Bolzen.
Am Ofenauslauf kommt alles zusammen, was die Bolzen nicht mögen. Die Brammen werden auf die ersten Rollen abgelegt oder geschoben und treffen sie mit echtem Stoß, der Rollgang reversiert beim Positionieren häufig, und die Rollen nahe der Ofentür stehen in starker Strahlungswärme. Jede Drehrichtungsumkehr überbrückt außerdem das Spiel zwischen Bolzen und Nuten, sodass die Bolzen von beiden Seiten gehämmert werden.
Zuerst die abgescherten Bolzen ansehen
Bewahren Sie alle Bolzen der ausgefallenen Kupplung in ihrer Einbaulage auf und sehen Sie sie sich vor allem anderen an. Notieren Sie die Rollenposition, ob diese Stelle schon früher ausgefallen ist und ob die Halteringe noch vorhanden waren.
| Aussehen der Bolzen | Was es meist bedeutet |
|---|---|
| Glatter, ebener Abscherbruch aller Bolzen in einer Ebene, kaum Verformung | Einzelne Überlast: Brammenstoß, plötzlich blockierende Rolle oder harte Reversierung |
| Bolzen aufgeweitet, in die Nuten gequetscht, glänzend oder verfärbt | Erweichung durch Wärme: Strahlungswärme oder Reibungswärme |
| Bolzen dünn verschlissen oder tailliert, Nylonstaub in der Außenhülse | Gleitverschleiß durch Fluchtungsfehler, lockeren Sitz oder Hämmern beim Reversieren |
| Bolzen axial herausgewandert, einige fehlen, der Rest abgeschert | Fehlende oder lockere Halteringe oder axialer Schub durch Wärmedehnung |
Mischbilder sind häufig. Verschlissene oder erweichte Bolzen scheren bei deutlich geringerer Last ab als neue; behandeln Sie daher die Schwächung als eigentliche Ursache, nicht den letzten Stoß.
Typisches Szenario: An einem Ofenauslaufrollgang scheren die Kupplungen der ersten Rollen hinter der Ofentür weit häufiger Bolzen ab als der Rest. Dieses Muster deutet auf eine örtliche Ursache wie die Ablageposition der Brammen, Strahlungswärme oder die Lager einer bestimmten Rolle hin, nicht auf die gesamte Bolzenlieferung.
Mechanische Prüfung: Rollen, Lager und Halteringe
Drehen Sie die Rolle bei freigeschaltetem Antrieb von Hand oder mit einer Stange. Eine Rolle, die schwergängig ist, an einer Stelle klemmt oder ein deutlich höheres Losbrechmoment braucht als ihre Nachbarn, hat meist ein schadhaftes Lager, eine verbogene Welle oder Stahl- und Zunderansätze auf der Rollenoberfläche, die an einer Seitenführung oder am Gestell schleifen.
Blockiert eine Rolle, während ihr Motor weiter antreibt, sehen die Bolzen das Spitzendrehmoment des Motors, und ihr Abscheren schützt Motor und Getriebe. Prüfen Sie die Rollenlager auf Wärme, Geräusch und Spiel und kontrollieren Sie bei wassergekühlten Rollen, ob Kühlung und Schmierung funktionieren. Ein steigender Stromverlauf an einem Antrieb ist zusammen mit der Handdrehprobe ein nützlicher Hinweis, zeigt aber nicht direkt die Bolzenbelastung.
Prüfen Sie dann die Halteringe. Fehlende Ringe, lose Schrauben oder Ringe, die nach dem letzten Bolzenwechsel nicht wieder montiert wurden, lassen die Bolzen herauswandern; fehlen erst einige, tragen die übrigen die ganze Last und scheren ab.
Wärme: Strahlungslast und thermisch bedingte Fluchtungsfehler
Nylon wird mit steigender Temperatur weicher und kriecht, sodass eine Kupplung mit direkter Sicht auf die Ofentür ohne jede Laständerung an Bolzenfestigkeit verliert. Beurteilen Sie direkt nach einem Stillstand gemessene Oberflächentemperaturen immer zusammen mit dem Aussehen der Bolzen; eine heiße Außenhülse allein beweist noch keinen Wärmeschaden.
Wärme verschiebt auch Wellen. Rolle und Lagergehäuse dehnen sich beim Erwärmen aus, während der Motor kühler bleibt; eine kalt ausgerichtete Kupplung kann daher warm mit Versatz laufen, und eine wachsende Rollenwelle kann die Naben zusammenschieben. Richten Sie kalt mit Vorgabewerten für die erwartete Dehnung aus, halten Sie den in der Kupplungsvorgabe geforderten Axialabstand ein und prüfen Sie die Ausrichtung im warmen Zustand nach.
Abschirmung ist meist die günstigste Abhilfe. Ein Hitzeschild zwischen Ofentür und Kupplung, mit Abstand zu drehenden Teilen und Raum für Luftzirkulation, verringert die Strahlungslast auf die Bolzen.
Bolzenwerkstoff, Abmessungen und Anzahl
Viele Wiederholungsschäden beginnen bei den Ersatzbolzen. Prüfen Sie, ob Werkstoff und Wärmeklasse, Durchmesser und Länge der Bolzen der ursprünglichen Auslegung entsprechen und ob jede Bolzenbohrung besetzt ist; ein Standard-Nylon statt einer wärmebeständigen Sorte, leicht untermaßige Bolzen oder eine Kupplung, die mit fehlenden Bolzen läuft, scheren früh ab.
Ersetzen Sie Nylonbolzen nicht durch Stahlbolzen, um das Abscheren zu stoppen. Die Kupplung wird dadurch starr, verliert ihre Stoßdämpfung, und die nächste Überlast bricht eine Welle, eine Passfeder oder ein Getriebe statt eines billigen Bolzens.
Sind Bolzen, Rollen, Wärme und Ausrichtung in Ordnung und tritt trotzdem immer wieder glatter Abscherbruch auf, liegt das tatsächliche Spitzendrehmoment aus Brammenstoß und Reversieren über dem, was die aktuelle Baugröße trägt; erst dann sollten Sie die Bolzen-Zahnkupplung größer auslegen. Legen Sie die neue Größe nach diesem Spitzendrehmoment mit einem passenden Betriebsfaktor aus, nicht nur nach dem Nenndrehmoment des Motors, und prüfen Sie dabei auch Drehzahl, Wellendurchmesser, Passfedernut, Fluchtungsfehler und Einsatzumgebung. Unsere LZ-Baureihe reicht von LZ1 (ZL1) bis LZ23 (ZL23), mit Bohrungen von 12 bis 850 mm über die gesamte Reihe; Drehmoment- und Drehzahlgrenzen hängen von der Baugröße ab. Lässt sich die Wärme nicht senken, passt an dieser Stelle eine Kupplung ohne nichtmetallische Elemente unter Umständen besser als jede Bolzengröße.
Die Abhilfe mit einem Bolzenprotokoll absichern
Ändern Sie nach Möglichkeit nur eine Sache auf einmal und protokollieren Sie jeden Bolzenwechsel: Rollenposition, Datum, Aussehen der Bolzen und was geändert wurde. Ohne dieses Protokoll bleibt nach gleichzeitigem Einbau von Hitzeschild, Neuausrichtung und neuer Bolzencharge offen, was gewirkt hat.
Vergleichen Sie die Bolzenwechselintervalle je Rolle vor und nach der Änderung. Nähert sich das Intervall an den Problemrollen dem übrigen Rollgang an, ist die Ursache gefunden; ändert sich nur das Schadensbild, etwa von Wärmeerweichung zu glattem Abscherbruch, gehen Sie zur nächsten Ursache auf der Liste.
FAQ
Sind abgescherte Bolzen immer ein Zeichen für ein Problem?
Nicht immer. Die Bolzen sollen bei einer blockierten Rolle vor Welle, Passfeder oder Getriebe abscheren; ein gelegentliches Abscheren nach einem Walzgutstau oder einer hängenden Bramme heißt also, dass die Kupplung ihre Aufgabe erfüllt. Untersuchen müssen Sie wiederholtes Abscheren an derselben Stelle ohne ein solches Ereignis.
Kann ich stattdessen einen festeren Bolzenwerkstoff einsetzen?
Nur wenn er für diese Kupplung und diese Bedingungen spezifiziert ist. Ein festerer Bolzen verlagert das schwächste Glied auf teurere Teile; beheben Sie daher zuerst Stoß, Blockieren, Wärme und Ausrichtung und verwenden Sie dann die Bolzensorte, die die Kupplungsauslegung vorsieht.
Sollte ich die ganze Kupplung tauschen oder nur die Bolzen?
Prüfen Sie bei jedem Bolzenwechsel die Nuten von Naben und Außenhülse. Oval ausgeschlagene, abgestufte oder gratige Nuten schneiden neue Bolzen schnell an; tauschen Sie Naben oder Außenhülse, wenn das Nutprofil sichtbar beschädigt ist.
Wenn am Ofenauslauf immer wieder Bolzen abscheren, sehen Sie sich zuerst die abgescherten Bolzen an, beseitigen Sie die Ursachen an den Rollen und durch Wärme und entscheiden Sie erst dann über die Baugröße. Wir fertigen Ersatzkupplungen nach Zeichnung oder nach Fotos und gemessenen Maßen; Standardgrößen sind frühestens nach 10 Tagen lieferbar, Nachbauten nach einem Altteil dauern mindestens 20 Tage, und ein Werkstoffzeugnis sowie ein Maßprüfbericht können mit der Lieferung bereitgestellt werden. Senden Sie uns Ihre Zeichnung mit den Daten des Rollenantriebs, und wir prüfen die Baugröße anhand Ihres tatsächlichen Spitzendrehmoments.
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.