Technikartikel
Sicherheitskupplung am Einwalzenbrecher: Ersatz-Scherbolzen beschaffen, ohne den Überlastschutz zu verlieren
Am Einwalzenbrecher eines Sinterbands sind die Scherbolzen der Sicherheitskupplung Verschleißteile, und wenn sie häufig brechen, ist die Versuchung groß, einzusetzen, was gerade greifbar ist. Eine Normschraube oder ein aus Stangenmaterial gedrehter Bolzen hält den Brecher am Laufen, beseitigt aber meist auch den Schutz, für den die Kupplung eingebaut wurde. Hier lesen Sie, was das Auslösemoment eines Scherbolzens bestimmt, was bei jedem Bolzenwechsel zu prüfen ist, wie Sie passende Bolzen beschaffen und wann die ganze Kupplung ersetzt werden sollte.
Was die Sicherheitskupplung am Einwalzenbrecher schützt
Der Brecher zerkleinert den heißen Sinterkuchen direkt am Abwurf des Sinterbands, wobei eine Stachelwalze gegen Roststäbe arbeitet; große Brocken und Fremdkörper wie abgebrochene Rostteile blockieren ihn regelmäßig. Jede Blockade erzeugt ein Spitzendrehmoment weit über dem Betriebsmoment, und ohne Auslöseeinrichtung geht dieses Moment direkt in Getriebe, Walzenwelle und Walzenzähne.
Eine Sicherheitskupplung mit Scherbolzen sitzt zwischen Getriebe und Walzenwelle und verbindet ihre beiden Hälften über Bolzen in gehärteten Buchsen. Erreicht das Drehmoment das Auslösemoment, scheren die Bolzen in der Trennfuge zwischen den Hälften ab und der Antrieb ist getrennt; danach drehen sich die Hälften gegeneinander, bis der Motor stillsteht. Wie sich die Auslöse- und Rückstellvarianten unterscheiden, erklärt unser Beitrag zum Funktionsprinzip der Sicherheitskupplung.
Warum eine Schraube oder ein selbst gefertigter Bolzen kein Scherbolzen ist
Das Auslösemoment eines Scherbolzens hängt von Werkstoff und Wärmebehandlung, vom Durchmesser des Scherquerschnitts, von dessen Lage zur Trennfuge der Hälften, vom Lochkreis und von der Anzahl der Bolzen ab. Originalbolzen haben meist eine Kerbe oder einen reduzierten Querschnitt genau in der Trennfuge, sodass sie bei einem vorhersehbaren Moment sauber brechen.
Eine Normschraube bietet nichts davon. Ihre Festigkeit hängt von einer Festigkeitsklasse ab, die nicht zum Originalbolzen passen muss, die Scherebene kann auf den Schaft oder das Gewinde fallen, und wird sie angezogen, überträgt die Klemmreibung zwischen den Hälften zusätzliches Moment, das der Originalbolzen nie tragen musste. Das Ergebnis ist ein Auslösemoment weit über der ursprünglichen Einstellung oder eines, das so streut, dass niemand weiß, wo es liegt.
Ein zu fester Bolzen gibt die Überlast an Getriebe, Walzenwelle und Zähne weiter, die weit mehr kosten als eine Kiste Bolzen. Ein zu schwacher Bolzen bricht im normalen Brechbetrieb, und dann greift die Mannschaft zu etwas Festerem – so geht der Schutz meistens verloren. Typisches Szenario: Nach einer Reihe von Fehlauslösungen werden Normschrauben eingesetzt, die Brüche hören auf, bis eine Blockade ein Getriebezahnrad reißt oder die Walzenwelle verbiegt.
Was Sie bei jedem Bolzenwechsel prüfen sollten
Ein Bolzenwechsel ist die günstigste Inspektion, die Sie bekommen, denn die Kupplung steht bereits still und ist offen. Prüfen Sie vor dem Einsetzen neuer Bolzen Folgendes:
- Bolzenlöcher und Buchsen: Riefen, Ovalität oder eine lockere Buchse bedeuten, dass der neue Bolzen unter Last wackelt und unterhalb seines Einstellwerts bricht.
- Bolzenreste: Entfernen Sie jedes Stück, denn ein Rest in einer Buchse kann die Hälften blockieren oder den neuen Bolzen schlecht sitzen lassen.
- Stirn- und Laufflächen zwischen den Hälften: Fressspuren oder Anlauffarben zeigen, wie lange die Hälften nach dem letzten Bruch gegeneinander gelaufen sind.
- Wärmeschäden: Verfärbung oder Verzug der Hälften durch die Strahlungswärme des heißen Sinters beeinträchtigen Buchsensitz und Bolzenausrichtung.
- Verbindungselemente und Ausrichtung: Lose Flanschschrauben oder Fluchtungsfehler bringen bei jeder Umdrehung zusätzliche Biegung in die Bolzen.
Sind die Hälften nach einem Bruch lange gegeneinander gelaufen, prüfen Sie, ob der Motor beim Abscheren der Bolzen schnell abschaltet. Beurteilen Sie die Motorstromverläufe zusammen mit dem Bruchprotokoll, um einzuschätzen, wie oft der Brecher tatsächlich blockiert; der Strom zeigt Ihnen die Bolzenlast nicht direkt.
Wie Sie Ersatz-Scherbolzen beschaffen
Behandeln Sie Scherbolzen als kalibrierte Teile, nicht als Verbindungselemente. Geben Sie dem Lieferanten, was er braucht, um das Auslösemoment nachzubilden, nicht nur die Außenmaße:
- Einen unbenutzten Originalbolzen, falls vorhanden, sonst die Bruchhälften oder eine Zeichnung; Fotos mit gemessenen Maßen sind das Minimum.
- Das ursprünglich eingestellte Auslösemoment aus Kupplungszeichnung oder Typenschild, die Anzahl der Bolzen und den Lochkreis.
- Bolzenwerkstoff und Wärmebehandlung, soweit bekannt, sowie Bohrung und Länge der Buchsen.
Verlangen Sie, dass jede Fertigungscharge gekennzeichnet wird und Proben aus jeder Charge in einer Vorrichtung, die die Scherebene nachbildet, bruchgeprüft werden, mit dem Ergebnis dokumentiert gegen das eingestellte Auslösemoment. Halten Sie Bolzen einer Charge zusammen und mischen Sie keine Chargen in einer Kupplung, denn Bolzen unterschiedlicher Festigkeit teilen die Last ungleich und brechen nacheinander. Wir fertigen Bolzen und Kupplungen nach Zeichnung oder nach Fotos und gemessenen Maßen, stimmen Werkstoff und Wärmebehandlung auf den Einsatz ab und liefern ein Werkstoffzeugnis sowie ein Wärmebehandlungsprotokoll.
Wann die ganze Sicherheitskupplung ersetzt werden sollte
Neue Bolzen sind nur sinnvoll, wenn die Kupplung drumherum in Ordnung ist und die Einstellung noch zum Betrieb passt. Ersetzen Sie die Kupplung oder arbeiten Sie sie zumindest auf, wenn eines dieser Zeichen auftritt:
- Buchsen oder Bolzenlöcher über die Verschleißgrenze der Zeichnung hinaus verschlissen oder Löcher zu oval für neue Buchsen.
- Auffällige Auslösehäufigkeit: deutlich häufigere Brüche als früher ohne Änderung der Aufgabe, oder kein Bruch bei einer Blockade, die eindeutig hätte auslösen müssen.
- Ein eingestelltes Auslösemoment, das nicht mehr zum Betrieb passt, etwa nach einem Wechsel von Motor oder Getriebe oder einer Durchsatzsteigerung.
- Verzug der Hälften durch Wärme oder gefressene Laufflächen nach langem Weiterlaufen nach Brüchen.
Das Auslösemoment sollte über dem Spitzendrehmoment des normalen Brechbetriebs, aber unter dem liegen, was Getriebe, Walzenwelle und Zähne aushalten; wie Sie diese Reserve festlegen, zeigt unser Beitrag zu Nenndrehmoment und Spitzendrehmoment von Kupplungen. Sind Blockaden häufig und kostet jede Auslösung einen Bolzenwechsel, prüfen Sie, ob eine rückstellbare Bauart besser zum Brecher passt; vor der Größenwahl für eine neue Sicherheitskupplung prüfen wir Drehmoment, Drehzahl, Wellendurchmesser, Passfedernut, Betriebsfaktor, Fluchtungsfehler und Einsatzumgebung.
FAQ
Darf unsere Werkstatt Scherbolzen selbst herstellen?
Nur wenn sie Werkstoff, Wärmebehandlung und Scherquerschnitt des Originals exakt treffen und Proben bruchprüfen kann, um das Auslösemoment zu bestätigen. Ohne Prüfung ist ein selbst gefertigter Bolzen eine Schätzung, und eine Schätzung zur festen Seite hin setzt das Getriebe aufs Spiel.
Warum brechen neue Bolzen unterhalb des Einstellmoments?
Meist wegen verschlissener Buchsen oder ovaler Löcher, in denen der Bolzen wackelt, Fluchtungsfehlern, die Biegung hinzufügen, Ermüdung durch langen Betrieb nahe der Grenze oder einer schwachen Charge. Prüfen Sie zuerst die Kupplung, dann das Chargenprüfprotokoll.
Sollten wir das Auslösemoment erhöhen, um Fehlauslösungen zu vermeiden?
Erst nachdem geprüft ist, dass Getriebe, Walzenwelle und Zähne die höhere Einstellung vertragen und dass die Brüche nicht von verschlissenen Buchsen oder schlechten Bolzen kommen. Die Einstellung ohne diese Prüfung zu erhöhen, ist derselbe Fehler wie eine Schraube einzusetzen, nur auf dem Papier.
Wenn Ihr Brecher Scherbolzen in großer Zahl verbraucht, prüfen Sie die Kupplung beim nächsten Bolzenwechsel, klären Sie die Ursache der Blockaden und beschaffen Sie Bolzen, die das ursprüngliche Auslösemoment nachbilden und nicht nur die ursprüngliche Größe. Standardgrößen sind frühestens nach 10 Tagen lieferbar, Nachbauten nach einem Altteil dauern mindestens 20 Tage; für Sonderteile bestätigen wir den Termin nach Prüfung der Zeichnung. Senden Sie uns Ihre Zeichnung oder Fotos von altem Bolzen und Kupplung mit gemessenen Maßen und dem eingestellten Auslösemoment, und wir bieten Bolzen oder eine komplette Kupplung an.
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.