Kupplungsdefekte verstehen

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Definition: Was sind Kopplungsdefekte?

Kupplungsdefekte sind Schäden, Verschleiß oder Verschlechterung der mechanischen Kupplungen, die Antriebs- und Abtriebswellen verbinden (Motor-Pumpe, Motor-Lüfter usw.). Zu diesen Defekten gehören verschlissene flexible Elemente, beschädigte Zähne in Zahnkupplungen, gerissene oder gebrochene Elastomereinsätze, lose Naben-Wellen-Verbindungen und durch Fehlausrichtung verursachte Schäden. Kupplungsprobleme erzeugen charakteristische Vibration Muster, die von 2× und 3× Harmonischen dominiert werden, oft begleitet von hohen axiale Schwingung.

Kupplungen sind zwar für einige Fehlausrichtung und bieten eine flexible Verbindung, sie haben jedoch eine begrenzte Lebensdauer und können aufgrund übermäßiger Fehlausrichtung, Überlastung, Ermüdung oder Verschleiß versagen, sodass eine regelmäßige Inspektion und Überwachung unerlässlich ist.

Gängige Kupplungstypen und ihre Mängel

1. Elastomerkupplungen (flexible Elemente)

Typische Mängel

• Elementverschleiß: Gummi- oder Urethanelemente werden durch Biegen abgenutzt
• Knacken: Ermüdungsrisse im flexiblen Element
• Reißen: Elementrisse durch Überlastung oder Fehlausrichtung
• Härten: Durch Hitze oder Alterung wird das Element hart und verliert seine Flexibilität
• Chemische Schäden: Öl oder Chemikalien greifen Elastomerwerkstoffe an

Vibrationssymptome

• Zunehmende 2× und 3× Harmonische bei Verschlechterung des Elements
• Hohe axiale Vibration durch Elementverschleiß
• Unregelmäßige Vibrationen, da das Element nach und nach ausfällt
• Endgültiger Ausfall: Kompletter Elementbruch, Antriebsverlust

2. Zahnkupplungen

Typische Mängel

• Zahnverschleiß: Verschleiß der Zahnräder durch Gleitbewegungen bei der Anpassung von Fehlausrichtungen
• Schmierfehler: Unzureichendes Fett führt zu Abrieb
• Dichtungsfehler: Fett tritt aus, Verunreinigungen dringen ein
• Zahnbruch: Starke Überlastung oder Ermüdung führt zum Zahnbruch
• Lockerheit der Nabe: Naben lose auf Wellen

Vibrationssymptome

• Hohe 2-fache Vibration (primäre Fehlausrichtungssignatur, die durch verschlissene Kupplung übertragen wird)
• Kopplung von Eigenfrequenzspitzen (typischerweise 200–1000 Hz)
• Klappergeräusche und Stöße bei übermäßigem Spiel
• Mehrere Harmonische durch nichtlinearen Zahnkontakt

3. Gitter-/Metallfederkupplungen

Typische Mängel

• Gitterverschleiß oder -bruch
• Ermüdung der Federelemente
• Verschlechterung der Schmierung
• Beschädigung der Deckeldichtung

Symptome

• 2-fache Vibrationsverstärkung
• Lärm durch lose oder gebrochene Gitterelemente
• Hochfrequentes Rasseln

4. Scheiben-/Membrankupplungen

Typische Mängel

• Bandscheibenermüdung: Metallscheibe oder Membran reißt durch Biegen
• Lockerheit der Schrauben: Verbindungsschrauben lösen sich
• Bandscheibenbruch: Komplettausfall des Lamellenpakets

Symptome

• Hohe 2-fache Vibration durch Fehlausrichtungsspannung an steifer Kupplung
• Plötzlicher katastrophaler Ausfall möglich
• Metallisches Klappern bei losen Schrauben

Schwingungseigenschaften von Kupplungsproblemen

Frequenz Inhalt

• 2× Dominant: Die meisten Kupplungsfehler betonen die 2-fache Laufgeschwindigkeit
• 3× Komponente: Oft vorhanden, weist auf Winkelversatz durch verschlissene Kupplung hin
• 1× Mai-Erhöhung: Durch den Ungleichgewichtseffekt der Kopplungsasymmetrie
• Hochfrequenz: Klappern und Stöße erzeugen Breitbandgeräusche

Richtcharakteristik

• Hohe Axialkraft: Axiale Schwingungen sind oft > 50 % der radialen (klassische Fehlausrichtung, die durch die Kupplung übertragen wird)
• Radiales Muster: Kann bei kupplungsnahen Lagern höher sein
• 180°-Phase: Axiale Messungen an Treiber- und Abtriebsseite oft um 180° phasenverschoben

Erkennung und Diagnose

Schwingungsanalyse

• Überwachen Sie 2× Amplitudentrends (eine Zunahme weist auf Kupplungsverschleiß oder Fehlausrichtung hin)
• Vergleichen Sie axiale und radiale Schwingungsverhältnisse
• Achten Sie auf hochfrequentes Klappern oder Schlagen
• Phasenanalyse über die Kopplung hinweg (große Unterschiede weisen auf ein Problem hin)

Physische Inspektion

• Visuell: Suchen Sie nach Rissen, Verschleiß, Schäden, Öllecks
• Bolzenprüfungen: Überprüfen Sie, ob alle Kupplungsbolzen fest sind
• Nabenpassung: Auf Lockerheit an den Wellen prüfen
• Flexible Elemente: Auf Verschleiß, Risse, Verhärtungen prüfen
• Schmierung: Überprüfen Sie, ob in den Zahnkupplungen Fett vorhanden ist
• Ausrichtung: Laserausrichtung zur Überprüfung der Kopplung innerhalb der Toleranzen

Betriebsindikatoren

• Ungewöhnliche Geräusche aus dem Kupplungsbereich
• Sichtbare Schäden oder Abnutzung
• Schmiermittelleckage
• Heißkupplung (Temperatur fühlen)
• Geruch von verbranntem Gummi (Elastomerkupplungen)

Vorbeugende Wartung

Ausrichtung

• Präzise Ausrichtung während der Installation
• Regelmäßige Überprüfung der Ausrichtung (jährlich oder planmäßig)
• Halten Sie die Toleranzen für die Fehlausrichtung des Kupplungsherstellers ein
• Berücksichtigen Sie die Wärmeentwicklung beim Ausrichtungsverfahren

Schmierung (Zahnrad- und Gitterkupplungen)

• Verwenden Sie den angegebenen Fetttyp
• Nachschmieren gemäß Plan (normalerweise alle 6–12 Monate)
• Überprüfen Sie, ob die Dichtungen intakt sind, um die Schmierung aufrechtzuerhalten
• Dichtungen bei Kupplungsüberholung ersetzen

Inspektionsplan

• Wöchentlich: Visuelle äußere Inspektion, achten Sie auf ungewöhnliche Geräusche
• Vierteljährlich: Vibrationstrends, Temperaturprüfungen
• Jährlich: Ausrichtungsprüfung, detaillierte Inspektion
• Größere Ausfälle: Zerlegen und überprüfen Sie die internen Komponenten

Ersatzkriterien

• Elastomere Elemente: Ersetzen Sie es, wenn es Risse von mehr als 1/3 Tiefe aufweist, ausgehärtet ist oder nach den vom Hersteller angegebenen Stunden
• Zähne der Zahnradkupplung: Ersetzen, wenn der Verschleiß die Grenzwerte überschreitet oder Lochfraß > 30% der Oberfläche
• Gitter-/Federelemente: Ersetzen Sie es, wenn es gebrochen oder gesprungen ist oder gemäß dem geplanten Austausch
• Komplette Kopplung: Nach größeren Ausfällen sollten Sie den Austausch beider Hälften und Naben in Erwägung ziehen

Kupplungsdefekte sind häufige Ursachen für Vibrationen in gekoppelten Maschinen. Die charakteristische 2-fache Signatur in Kombination mit hohen axialen Vibrationen macht Kupplungsprobleme leicht erkennbar. Regelmäßige Inspektionen in Kombination mit Schwingungsüberwachung ermöglichen einen planmäßigen Austausch, bevor ein katastrophaler Kupplungsausfall kostspielige Folgeschäden an angeschlossenen Geräten verursacht.

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