Auswuchten der Antriebswelle: Umfassender Leitfaden

Stellen Sie sich vor, Sie fahren einen Lkw und spüren plötzlich eine starke Vibration oder hören beim Beschleunigen oder Gangwechsel ein lautes Klackern. Das ist mehr als nur ein Ärgernis – es könnte ein Zeichen für eine unausgeglichene Antriebswelle sein. Für Ingenieure und Techniker sind solche Vibrationen und Geräusche ein Zeichen für Leistungsverlust, beschleunigten Verschleiß der Komponenten und potenziell kostspielige Ausfallzeiten, wenn nichts dagegen unternommen wird.

Arbeiten Sie an einem Fahrzeug? Siehe Gelenkwellenauswuchtung im Fahrzeug ohne Ausbau.

Gelenkwellenauswuchtung im Fahrzeug: ein echter Arbeitseinsatz, Schritt für Schritt

Die folgenden Fotos stammen von einem tatsächlichen Auswuchtauftrag, der mit dem Fahrzeug auf einer Hebebühne durchgeführt wurde. Die Gelenkwelle wurde nie ausgebaut: Die Sensoren sind am Fahrzeug selbst angebracht, die Welle wird vom Motor über den Antriebsstrang gedreht, und das Ausgleichsgewicht wird von unten angebracht. So bleibt die Welle in ihren eigenen Lagern und bei ihren eigenen Arbeitswinkeln, sodass das Ergebnis widerspiegelt, wie die Baugruppe tatsächlich läuft — etwas, das eine stationäre Auswuchtmaschine nicht vollständig nachbilden kann.

Abbildung 24. Schwingungssensor am Achsantriebsgehäuse montiert, so nah wie möglich am Stützlager der Gelenkwelle.

Abbildung 25. Lasertachometer, ausgerichtet auf einen Streifen reflektierendes Klebeband auf der Welle — er liefert sowohl die Drehzahl als auch den Phasenwinkel der Unwucht.

Abbildung 26. Korrekturgewicht, mit einer Edelstahl-Schlauchschelle am berechneten Winkel und mit der von der Software berechneten Masse am Wellenrohr befestigt.

Das vollständige Verfahren — Sensorplatzierung, sichere Testläufe, Probegewicht und Prüfung der Restschwingung — wird beschrieben in Gelenkwellenauswuchtung im Fahrzeug ohne Ausbau.

In diesem umfassenden Leitfaden bieten wir praktische Lösungen für Probleme mit dem Auswuchten von Antriebswellen. Sie erfahren, was eine Antriebswelle ist und warum sie ausgewuchtet werden muss, erkennen die häufigsten Störungen, die Vibrationen oder Geräusche verursachen, und folgen einer klaren Schritt-für-Schritt-Anleitung zum dynamischen Auswuchten von Antriebswellen. Mit diesen bewährten Verfahren sparen Sie Reparaturkosten, verkürzen die Fehlersuche und stellen sicher, dass Ihre Maschinen oder Fahrzeuge zuverlässig und vibrationsarm laufen.

Inhaltsübersicht

• 1. Arten von Antriebswellen
• 2. Fehlfunktionen des Kardanantriebs
• 3. Auswuchten der Antriebswelle
• 4. Moderne Auswuchtmaschinen für Antriebswellen
• 5. Vorbereitung zum Auswuchten von Antriebswellen
• 6. So wuchten Sie eine Antriebswelle aus: Schritt-für-Schritt-Anleitung
• 7. Empfohlene Auswucht-Genauigkeitsklassen für starre Rotoren

1. Arten von Antriebswellen

Ein Kardanantrieb (Antriebswelle) ist ein Mechanismus, der ein Drehmoment zwischen Wellen überträgt, die sich in der Mitte des Kardans kreuzen und sich in einem Winkel zueinander bewegen können. In einem Fahrzeug überträgt die Kardanwelle das Drehmoment vom Getriebe (oder Verteilergetriebe) auf die angetriebenen Achsen im Falle eines klassischen oder Allradantriebs. Bei Fahrzeugen mit Allradantrieb verbindet das Kardangelenk in der Regel die Antriebswelle des Getriebes mit der Antriebswelle des Verteilergetriebes und die Antriebswellen des Verteilergetriebes mit den Antriebswellen der Hauptantriebe der angetriebenen Achsen.

Am Rahmen montierte Einheiten (wie Getriebe und Verteilergetriebe) können sich aufgrund der Verformung ihrer Halterungen und des Rahmens selbst relativ zueinander bewegen. Die Antriebsachsen sind über die Aufhängung mit dem Rahmen verbunden und können sich aufgrund der Verformung der elastischen Elemente der Aufhängung relativ zum Rahmen und den daran montierten Einheiten bewegen. Diese Bewegung kann nicht nur die Winkel der Antriebswellen, die die Einheiten verbinden, sondern auch den Abstand zwischen den Einheiten verändern.

Der Kreuzgelenkantrieb hat einen wesentlichen Nachteil: die ungleichförmige Drehung der Wellen. Dreht sich eine Welle gleichförmig, tut die andere dies nicht, und diese Ungleichförmigkeit nimmt mit dem Winkel zwischen den Wellen zu. Diese Einschränkung verhindert den Einsatz eines Kreuzgelenkantriebs in vielen Anwendungen, etwa im Antriebsstrang von Fahrzeugen mit Frontantrieb, wo die Hauptaufgabe darin besteht, das Drehmoment auf die lenkenden Räder zu übertragen. Dieser Nachteil lässt sich teilweise ausgleichen, indem zwei Kreuzgelenke an einer Welle eingesetzt werden, die auf gleiche Gelenkwinkel (γ1 = γ2) eingestellt sind, wobei die Gabeln an beiden Enden der Zwischenwelle in derselben Ebene liegen (phasengleich). Um 90° phasenversetzte Gabeln heben die Schwankung nicht auf — sie verstärken sie. In Anwendungen, die eine gleichförmige Drehung erfordern, werden jedoch üblicherweise Gleichlaufgelenke (CV-Gelenke) eingesetzt. CV-Gelenke sind eine weiterentwickelte, aber auch komplexere Konstruktion für denselben Zweck.

Kardanantriebe können aus einem oder mehreren Kardangelenken bestehen, die durch Antriebswellen und Zwischenlager verbunden sind.

Abbildung 1. Schema eines Kardanantriebs: 1, 4, 6 - Antriebswellen; 2, 5 - Kreuzgelenke; 3 - Ausgleichsverbindung; u1, u2 - Winkel zwischen den Wellen

Im Allgemeinen besteht ein Gelenkwellenantrieb aus den Kreuzgelenken 2 und 5, den Antriebswellen 1, 4 und 6 und einer Ausgleichsverbindung 3. Manchmal ist die Antriebswelle auf einem Zwischenlager montiert, das am Querträger des Fahrzeugrahmens befestigt ist. Kreuzgelenke gewährleisten die Drehmomentübertragung zwischen Wellen, deren Achsen sich in einem Winkel schneiden. Kreuzgelenke werden in Ungleichlauf- und Gleichlaufgelenke unterteilt. Ungleichlaufgelenke werden weiter in elastische und starre Typen unterteilt. Gleichlaufgelenke können Kugelgelenke mit Teilungsnuten, Kugelgelenke mit Teilungshebel und Nockengelenke sein. Sie werden typischerweise im Antrieb der gelenkten Antriebsräder eingebaut, wo der Winkel zwischen den Wellen 45° erreichen kann und der Mittelpunkt des Kreuzgelenks mit dem Schnittpunkt der Drehachse des Rads und seiner Lenkachse übereinstimmen muss.

Elastische Kreuzgelenke übertragen das Drehmoment zwischen Wellen mit sich schneidenden Achsen in einem Winkel von 2...3° durch die elastische Verformung der Verbindungselemente. Ein starres Gelenk mit ungleichförmiger Geschwindigkeit überträgt das Drehmoment von einer Welle auf die andere über die bewegliche Verbindung starrer Teile. Es besteht aus zwei Gabeln – 3 und 5 –, in deren zylindrische Bohrungen die Enden A, B, C und D des Verbindungselements – des Kreuzes 4 – auf Lagern eingebaut sind. Die Gabeln sind starr mit den Wellen 1 und 2 verbunden. Gabel 5 kann sich um die Achse B–D des Kreuzes drehen und gleichzeitig zusammen mit dem Kreuz um die Achse A–C, wodurch die Übertragung der Drehung von einer Welle auf die andere bei sich änderndem Winkel zwischen ihnen ermöglicht wird.

Abbildung 2. Schema eines starren Kreuzgelenks mit ungleichmäßiger Geschwindigkeit

Wenn sich Welle 1 im gleichen Zeitraum um einen Winkel α um ihre Achse dreht, dreht sich Welle 2 um einen Winkel β. Der Zusammenhang zwischen den Drehwinkeln der Wellen 1 und 2 wird durch den Ausdruck bestimmt tanα = tanβ * cosγ, wobei γ der Winkel ist, in dem die Achsen der Wellen zueinander stehen. Dieser Ausdruck zeigt, dass der Winkel β mal kleiner, mal gleich und mal größer als der Winkel α ist. Die Gleichheit dieser Winkel tritt bei jeder 90°-Drehung der Welle 1 auf. Daher ist bei gleichförmiger Drehung der Welle 1 die Winkelgeschwindigkeit der Welle 2 ungleichförmig und ändert sich nach einem sinusförmigen Gesetz. Die Ungleichförmigkeit der Drehung von Welle 2 wird umso ausgeprägter, je größer der Winkel γ zwischen den Wellenachsen ist.

Wird die ungleichmäßige Drehung der Welle 2 auf die Wellen der Aggregate übertragen, treten bei der Übertragung zusätzliche pulsierende Belastungen auf, die mit dem Winkel γ zunehmen. Um zu verhindern, dass die ungleichmäßige Drehung der Welle 2 auf die Wellen der Aggregate übertragen wird, werden im Kardanantrieb zwei Kreuzgelenke eingesetzt. Sie werden so eingebaut, dass die Winkel γ1 und γ2 gleich groß sind; die Gabeln der Kreuzgelenke, die auf der ungleichmäßig drehenden Welle 4 befestigt sind, sollten in der gleichen Ebene liegen.

Der Aufbau der Hauptteile von Kreuzgelenkantrieben ist in Abbildung 3 dargestellt. Ein Ungleichlaufkreuzgelenk besteht aus zwei Gabeln (1), die durch ein Kreuzstück (3) verbunden sind. Eine der Gabeln hat manchmal einen Flansch, während die andere an das Antriebswellenrohr geschweißt ist oder ein verzahntes Ende (6) (oder eine Hülse) zur Verbindung mit der Antriebswelle hat. Die Zapfen des Kreuzstücks sind in den Ösen beider Gabeln auf Nadellagern (7) montiert. Jedes Lager ist in einem Gehäuse (2) untergebracht und wird im Ösen der Gabel mit einer Kappe gehalten, die wiederum mit zwei Schrauben an der Gabel befestigt ist, die durch Laschen an der Unterlegscheibe gesichert werden. In einigen Fällen werden die Lager mit Sprengringen in den Gabeln gesichert. Um die Schmierung im Lager zu erhalten und es vor Wasser und Schmutz zu schützen, ist eine selbstspannende Gummidichtung vorhanden. Der innere Hohlraum des Kreuzstücks wird über einen Schmiernippel mit Fett gefüllt, das die Lager erreicht. Das Kreuzstück verfügt üblicherweise über ein Sicherheitsventil, um die Dichtung vor Beschädigungen durch den Druck des in das Kreuzstück gepumpten Fetts zu schützen. Die Keilwellenverbindung (6) wird über den Schmiernippel (5) geschmiert.

Abbildung 3. Einzelheiten eines starren Kreuzgelenks mit ungleichmäßiger Geschwindigkeit

Der maximale Winkel zwischen den Achsen von Wellen, die durch starre Gelenke mit ungleichförmiger Geschwindigkeit verbunden sind, überschreitet üblicherweise 20° nicht, da der Wirkungsgrad bei größeren Winkeln deutlich sinkt. Schwankt der Winkel zwischen den Wellenachsen im Bereich von 0...2°, werden die Zapfen des Kreuzes durch die Nadellager verformt, was zu einem schnellen Ausfall des Kreuzgelenks führt.

In den Getrieben von Hochgeschwindigkeitskettenfahrzeugen werden häufig Kreuzgelenke mit Zahnkupplungstyp verwendet, die die Drehmomentübertragung zwischen Wellen mit Achsenkreuzungen in Winkeln von bis zu 1,5...2° ermöglichen.

Antriebswellen werden in der Regel aus nahtlosen oder geschweißten Spezialstahlrohren hergestellt. Die Gabeln der Kardangelenke, Keilwellenmuffen oder Spitzen sind mit den Rohren verschweißt. Um die auf die Antriebswelle wirkenden Querkräfte zu verringern, werden die Kardangelenke dynamisch ausgewuchtet. Die Unwucht wird durch das Anschweißen von Wuchtblechen an die Antriebswelle oder manchmal auch durch das Anbringen von Wuchtblechen unter den Lagerdeckeln der Kreuzgelenke korrigiert. Die relative Lage der verzahnten Verbindungsteile nach der Montage und dem Auswuchten des Kardanantriebs im Werk wird in der Regel mit speziellen Etiketten gekennzeichnet.

Die Ausgleichsverbindung des Kardanantriebs wird in der Regel in Form einer Keilverbindung ausgeführt, die eine axiale Bewegung der Kardanantriebsteile ermöglicht. Sie besteht aus einer verzahnten Spitze, die in die verzahnte Hülse des Kardanantriebs passt. Die Schmierung wird über einen Schmiernippel in die Keilverbindung eingeführt oder bei der Montage aufgetragen und nach längerem Gebrauch des Fahrzeugs ausgetauscht. In der Regel werden eine Dichtung und ein Deckel eingebaut, um Fettaustritt und Verschmutzung zu verhindern.

Bei langen Antriebswellen werden in der Regel Zwischenlager im Kardanantrieb eingesetzt. Ein Zwischenlager besteht in der Regel aus einem mit dem Fahrzeugrahmenquerträger verschraubten Winkel, in dem ein Kugellager in einem gummielastischen Ring gelagert ist. Das Lager ist beidseitig mit Kappen abgedichtet und verfügt über eine Schmiervorrichtung. Der elastische Gummiring hilft, Montageungenauigkeiten und Lagerfehlstellungen auszugleichen, die aufgrund von Rahmenverformungen auftreten können.

Ein Kreuzgelenk mit Nadellagern (Abbildung 4a) besteht aus Gabeln, einem Kreuz, Nadellagern und Dichtungen. Die Lagerschalen mit Nadellagern werden auf die Zapfen des Kreuzes aufgesetzt und mit Dichtungen abgedichtet. Die Lagerschalen werden mit Sprengringen oder Kappen, die mit Schrauben befestigt werden, in den Jochs befestigt. Die Schmierung der Kardangelenke erfolgt über einen Schmiernippel durch Innenbohrungen im Kreuz. Ein Sicherheitsventil sorgt dafür, dass kein übermäßiger Öldruck im Gelenk entsteht. Bei gleichmäßiger Drehung des treibenden Jochs dreht sich das angetriebene Joch ungleichmäßig: Es läuft dem treibenden Joch zweimal pro Umdrehung voraus und nach. Um die ungleichmäßige Drehung zu beseitigen und die Trägheitslasten zu verringern, werden zwei Kreuzgelenke verwendet.

Im Antrieb zu den vorderen Antriebsrädern sind Gleichlaufgelenke eingebaut. Der Gleichlaufgelenkantrieb der Fahrzeuge GAZ-66 und ZIL-131 besteht aus den Gabeln 2, 5 (Abbildung 4b), vier Kugeln 7 und einer zentralen Kugel 8. Die treibende Gabel 2 ist fest mit der inneren Achswelle verbunden, während die getriebene Gabel mit der äußeren Achswelle zusammengeschmiedet ist, an deren Ende die Radnabe befestigt ist. Das Antriebsmoment von der Antriebsgabel 2 auf die Antriebsgabel 5 wird durch Kugeln 7 übertragen, die sich entlang kreisförmiger Nuten in den Gabeln bewegen. Die zentrale Kugel 8 dient zur Zentrierung der Joche und wird durch Bolzen 3, 4 gehalten. Die Drehfrequenz der Joche 2, 5 ist aufgrund der Symmetrie des Mechanismus in Bezug auf die Joche gleich. Die Änderung der Wellenlänge wird durch die freie Keilverbindung der Joche mit der Welle gewährleistet.

Abbildung 4. Kreuzgelenke: a - Kreuzgelenk: 1 - Kappe; 2 - Hülse; 3 - Nadellager; 4 - Dichtung; 5, 9 - Gabeln; 6 - Sicherheitsventil; 7 - Kreuz; 8 - Schmiernippel; 10 - Schraube; b - Gleichlaufgelenk: 1 - innere Achswelle; 2 - treibende Gabel; 3, 4 - Bolzen; 5 - angetriebene Gabel; 6 - äußere Achswelle; 7 - Kugeln; 8 - Zentralkugel

2. Fehlfunktionen des Kardanantriebs

Fehlfunktionen des Kardanantriebs äußern sich in der Regel durch heftige Schläge in den Kardangelenken, die während der Fahrt auftreten, insbesondere beim Schalten zwischen den Gängen und bei plötzlichen Erhöhungen der Motorkurbelwellendrehzahl (z. B. beim Übergang von der Motorbremse zur Beschleunigung). Ein Anzeichen für eine Fehlfunktion des Kardangelenks kann seine Erhitzung auf eine hohe Temperatur (über 100 °C) sein. Dies geschieht aufgrund eines starken Verschleißes der Buchsen und Zapfen des Kreuzgelenks, der Nadellager, der Kreuze und der Keilverbindungen, was zu einer Fehlausrichtung des Kreuzgelenks und zu erheblichen axialen Stoßbelastungen der Nadellager führt. Eine Beschädigung der Korkdichtungen des Kardankreuzes führt zu einem schnellen Verschleiß des Zapfens und seines Lagers.

Bei der Wartung wird der Kardanantrieb durch scharfes Drehen der Antriebswelle von Hand in beide Richtungen geprüft. Der Grad der freien Drehbarkeit der Welle bestimmt den Verschleiß der Kreuzgelenke und Keilwellenverbindungen. Alle 8-10 Tausend Kilometer wird der Zustand der Schraubverbindungen der Flansche der angetriebenen Welle des Getriebes und der Antriebswelle des Hauptgetriebes mit den Flanschen der Endkreuzgelenke sowie die Befestigung der Zwischenstütze der Antriebswelle überprüft. Der Zustand der Gummimanschetten an den Keilwellenverbindungen und der Korkdichtungen des Kreuzgelenkes wird ebenfalls überprüft. Alle Befestigungsschrauben müssen fest angezogen sein (Anzugsmoment 8-10 kgf-m).

Die Nadellager der Kreuzgelenke werden mit Flüssigöl geschmiert, das für das Getriebe verwendet wird; die Keilwellenverbindungen werden in den meisten Fahrzeugen mit Fetten (US-1, US-2, 1-13 usw.) geschmiert; die Verwendung von Fett für die Schmierung der Nadellager ist streng verboten. In einigen Fahrzeugen werden die Keilwellenverbindungen mit Getriebeöl geschmiert. Das in einer Gummimanschette gelagerte Zwischenlager muss praktisch nicht geschmiert werden, da es bei der Montage im Werk geschmiert wird. Das Stützlager des Fahrzeugs ZIL-130 wird bei der regelmäßigen Wartung (alle 1100-1700 km) über einen Druckanschluss mit Fett geschmiert.

Abbildung 5. Kardanantrieb: 1 - Flansch zur Befestigung der Antriebswelle; 2 - Kardankreuz; 3 - Kardangelenkgabel; 4 - Gleitgabel; 5 - Antriebswellenrohr; 6 - Nadellager mit geschlossenem Ende

Der Kardanantrieb besteht aus zwei nadelgelagerten Kreuzgelenken, die durch eine Hohlwelle verbunden sind, und einer Gleitgabel mit Evolventenverzahnung. Um einen zuverlässigen Schutz vor Verschmutzung und eine gute Schmierung der Keilwellenverbindung zu gewährleisten, ist die Gleitgabel (6), die mit der Sekundärwelle (2) des Getriebes verbunden ist, in einer am Getriebegehäuse angebrachten Verlängerung (1) untergebracht. Darüber hinaus erhöht diese Anordnung der Keilverbindung (außerhalb des Bereichs zwischen den Gelenken) die Steifigkeit des Kardanantriebs erheblich und verringert die Wahrscheinlichkeit von Wellenschwingungen, wenn die Gleitkeilverbindung verschleißt.

Die Antriebswelle besteht aus einem dünnwandigen, elektrisch geschweißten Rohr (8), in das an beiden Enden zwei identische Gabeln (9) eingepresst und anschließend durch Lichtbogenschweißen verschweißt werden. Nadellagergehäuse (18) des Kreuzes (25) sind in die Ösen der Gabeln (9) eingepresst und mit Federsicherungsringen (20) gesichert. Jedes Kreuzgelenklager enthält 22 Nadeln (21). Auf die hervorstehenden Zapfen der Kreuze sind gestanzte Kappen (24) aufgepresst, in die Korkringe (23) eingesetzt sind. Die Lagerschmierung erfolgt über einen Winkelschmiernippel (17), der in eine Gewindebohrung in der Mitte des Kreuzes eingeschraubt und mit Durchgangskanälen in den Zapfen des Kreuzes verbunden ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Kreuzgelenks befindet sich in der Mitte ein Sicherheitsventil (16), das beim Befüllen des Kreuzes und der Lager überschüssiges Fett ablässt und einen Druckaufbau im Kreuz während des Betriebs verhindert (das Ventil wird bei einem Druck von ca. 3,5 kg/cm² aktiviert). Die Notwendigkeit eines Sicherheitsventils ergibt sich aus der Tatsache, dass ein übermäßiger Druckanstieg im Kreuz zur Beschädigung (Extrusion) der Korkdichtungen führen kann.

Abbildung 6. Montage der Antriebswelle: 1 - Getriebeverlängerung; 2 - Sekundärwelle des Getriebes; 3 und 5 - Schmutzabweiser; 4 - Gummidichtungen; 6 - Schiebejoch; 7 - Ausgleichsplatte; 8 - Antriebswellenrohr; 9 - Joch; 10 - Flanschjoch; 11 - Schraube; 12 - Flansch des Hinterachsgetriebes; 13 - Federscheibe; 14 - Mutter; 15 - Hinterachse; 16 - Sicherheitsventil; 17 - Winkelschmiernippel; 18 - Nadellager; 19 - Jochauge; 20 - Federhaltering; 21 - Nadel; 22 - Scheibe mit toroidalem Ende; 23 - Korkring; 24 - gestanzte Kappe; 25 - Kreuz

Die mit den beiden Kreuzgelenken montierte Antriebswelle wird an beiden Enden durch Anschweißen von Ausgleichsplatten (7) an das Rohr sorgfältig dynamisch ausgewuchtet. Daher müssen beim Zerlegen der Welle alle Teile sorgfältig markiert werden, damit sie in ihrer ursprünglichen Position wieder montiert werden können. Die Nichtbeachtung dieser Anweisung führt zu einer Unwucht der Welle und verursacht Vibrationen, die Getriebe und Karosserie beschädigen können. Wenn einzelne Teile verschleißen, insbesondere wenn sich das Rohr durch Stöße verbiegt und ein dynamisches Auswuchten der Welle nach der Montage nicht mehr möglich ist, muss die gesamte Welle ausgetauscht werden.

Mögliche Fehlfunktionen der Antriebswelle, ihre Ursachen und Lösungen

Ursache der Störung	Lösung
Vibrationen der Antriebswelle
1. Durchbiegung der Welle durch ein Hindernis	1. Die montierte Welle ausrichten und dynamisch auswuchten oder die montierte Welle ersetzen
2. Lager- und Kreuzverschleiß	2. Lager und Kreuze austauschen und die montierte Welle dynamisch auswuchten
3. Abnutzung der Verlängerungsbuchsen und des Schiebejochs	3. Setzen Sie die Verlängerung und den Gleitbügel wieder ein und wuchten Sie die montierte Welle dynamisch aus
Klopfen beim Anfahren und Ausrollen
1. Verschleiß der Schiebejochverzahnung oder der sekundären Getriebewelle	1. Verschlissene Teile austauschen. Beim Auswechseln des Gleitbügels die montierte Welle dynamisch auswuchten
2. Lose Schrauben zur Befestigung des Flanschjochs am Flansch des Hinterachsgetriebes	2. Bolzen anziehen
Ölwurf aus Kardandichtungen
Abnutzung von Korkringen in Kardangelenkdichtungen	Ersetzen Sie die Korkringe und achten Sie beim Wiederzusammenbau auf die relative Position aller Teile der Antriebswelle. Bei Verschleiß der Kreuze und Lager die Lager und Kreuze austauschen und die montierte Welle dynamisch auswuchten

3. Auswuchten der Antriebswelle

Nach der Reparatur und dem Zusammenbau der Antriebswelle wird diese auf einer Maschine dynamisch ausgewuchtet. Abbildung 7 zeigt den Aufbau einer Auswuchtmaschine. Die Maschine besteht aus einer Platte (18) und einem Pendelrahmen (8), der auf vier vertikalen elastischen Stangen (3) montiert ist, die seine Schwingung in der horizontalen Ebene gewährleisten. An den Längsrohren des Pendelrahmens (8) sind eine Konsole und ein vorderer Spindelstock (9) angebracht, die an einer Konsole (4) befestigt sind. Der hintere Spindelstock (6) befindet sich auf einer beweglichen Traverse (5), die ein dynamisches Auswuchten von Antriebswellen unterschiedlicher Länge ermöglicht. Die Spindeln des Spindelstocks sind in Präzisionskugellagern gelagert. Die Spindel des vorderen Spindelstocks (9) wird von einem im Maschinengestell installierten Elektromotor über einen Keilriemenantrieb und eine Zwischenwelle angetrieben, auf der ein Schenkel (10) (Teilscheibe) montiert ist. Außerdem sind auf der Maschinenplatte (18) zwei Ständer (15) mit versenkbaren Sperrstiften (17) angebracht, die die Befestigung des vorderen und hinteren Endes des Pendelrahmens je nach Auswuchten des vorderen oder hinteren Endes der Antriebswelle gewährleisten.

Abbildung 7. Dynamische Auswuchtmaschine für Antriebswellen

1-Klemme; 2-Dämpfer; 3-elastischer Stab; 4-Halterung; 5-bewegliche Traverse; 6-hinterer Spindelstock; 7-Querstange; 8-Pendelrahmen; 9-vorderer Antriebsspindelstock; 10-Schenkel-Scheibe; 11-Millivoltmeter; 12-Schenkel der Kommutator-Gleichrichter-Welle; 13-magnetoelektrischer Sensor; 14-fester Ständer; 15-Fixatorständer; 16-Träger; 17-Fixator; 18-Trägerplatte

Die festen Ständer (14) sind an der Rückseite der Maschinenplatte angebracht, und an ihnen sind magnetoelektrische Sensoren (13) installiert, deren Stangen mit den Enden des Pendelrahmens verbunden sind. Um Resonanzschwingungen des Rahmens zu vermeiden, sind unter den Halterungen (4) mit Öl gefüllte Dämpfer (2) angebracht.

Beim dynamischen Auswuchten wird die Gelenkwellenbaugruppe mit der Schiebemuffe auf der Maschine montiert und befestigt. Ein Ende der Gelenkwelle wird über eine Flanschgabel mit dem Flansch des vorderen Antriebsspindelstocks verbunden, das andere Ende über den Stützhals der Schiebemuffe mit der Keilwellenhülse des hinteren Spindelstocks. Anschließend wird die Leichtgängigkeit der Gelenkwelle geprüft, und ein Ende des Pendelrahmens der Maschine wird mit dem Fixator arretiert. Nach dem Start der Maschine wird der Skalenring des Gleichrichters gegen den Uhrzeigersinn gedreht, bis der Zeiger des Millivoltmeters seinen Maximalausschlag erreicht. Der Wert des Millivoltmeters entspricht der Größe der Unwucht. Die Skala des Millivoltmeters ist in Gramm-Zentimeter oder Gramm Gegengewicht unterteilt. Durch weiteres Drehen des Skalenrings des Gleichrichters gegen den Uhrzeigersinn wird der Wert des Millivoltmeters auf null gebracht, und die Maschine wird angehalten. Anhand der Anzeige des Skalenrings des Gleichrichters wird die Winkelverschiebung (Winkel der Unwuchtverschiebung) bestimmt, und durch manuelles Drehen der Gelenkwelle wird dieser Wert am Skalenring der Zwischenwelle eingestellt. Die Schweißstelle der Auswuchtplatte liegt oben an der Gelenkwelle, der beschwerte Teil unten in der Ausgleichsebene. Anschließend wird die Auswuchtplatte angebracht und in einem Abstand von 10 mm von der Schweißstelle mit dünnem Draht festgebunden, die Maschine wird gestartet, und die Auswuchtung des Gelenkwellenendes mit der Platte wird geprüft. Die Unwucht darf 70 g·cm (700 g·mm) nicht überschreiten. Anschließend wird ein Ende des Pendelrahmens gelöst und das andere Ende mit dem Fixatorständer befestigt, und das dynamische Auswuchten des anderen Endes der Gelenkwelle wird nach der oben beschriebenen technologischen Reihenfolge durchgeführt.

Antriebswellen weisen einige Auswuchtmerkmale auf. Bei den meisten Teilen ist die Basis für das dynamische Auswuchten der Lagerzapfen (z. B. Rotoren von Elektromotoren, Turbinen, Spindeln, Kurbelwellen usw.), bei Antriebswellen sind es die Flansche. Bei der Montage kommt es unvermeidlich zu Lücken in den verschiedenen Verbindungen, die zu Unwucht führen. Wenn die minimale Unwucht beim Auswuchten nicht erreicht werden kann, wird die Welle zurückgewiesen. Die Genauigkeit des Auswuchtens wird durch die folgenden Faktoren beeinflusst:

• Anlagefläche in der Verbindung zwischen der Anlagefläche des Antriebswellenflansches und der Innenbohrung des Klemmflansches des linken und rechten Stützbocks;
• Radial- und Endschlag der Grundflächen des Flansches;
• Lücken in den Gelenk- und Keilverbindungen. Das Vorhandensein von Fett im Hohlraum der Keilverbindung kann zu einer „schwebenden“ Unwucht führen. Wenn dies die erforderliche Auswuchtgenauigkeit verhindert, wird die Antriebswelle ohne Fett ausgewuchtet.

Einige Unwuchten können völlig unkorrigierbar sein. Wird eine erhöhte Reibung in den Kreuzgelenken der Antriebswelle festgestellt, erhöht sich die gegenseitige Beeinflussung der Ausgleichsebenen. Dies führt zu einer Abnahme der Leistung und Genauigkeit des Auswuchtens.

Gemäß OST 37.001.053-74 werden folgende Unwuchtnormen festgelegt: Antriebswellen mit zwei Gelenken (zwei Lager) werden dynamisch ausgewuchtet, und mit drei Gelenken (drei Lager) – zusammengebaut mit der Zwischenlagerung; die Flansche (Gabeln) von Antriebswellen und Kupplungen mit einem Gewicht von mehr als 5 kg werden vor der Montage der Welle oder Kupplung statisch ausgewuchtet; die Restunwuchtnormen für Antriebswellen an jedem Ende oder an der Zwischenlagerung von Antriebswellen mit drei Gelenken werden nach der spezifischen Unwucht bewertet;

Die maximal zulässige spezifische Restunwucht an jedem Wellenende oder an der Zwischenstütze sowie bei Dreigelenkwellen darf in jeder Position auf dem Auswuchtstand folgende Werte nicht überschreiten: für Getriebe von Personenkraftwagen und Kleinlastwagen (bis 1 t) und Kleinstbussen – 6 g-cm/kg, für die übrigen – 10 g-cm/kg. Die maximal zulässige Restunwucht der Antriebswelle oder Dreigelenkwelle muss auf dem Auswuchtstand bei einer Rotationsfrequenz sichergestellt werden, die ihren Frequenzen im Getriebe bei maximaler Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht.

Hinweis: OST 37.001.053-74 ist eine sowjetische Norm der Automobilindustrie aus dem Jahr 1974 und wird hier als historische Referenz angeführt. In moderner Terminologie entspricht 6 g·cm/kg bei 3000 U/min etwa G 19 und 10 g·cm/kg etwa G 31 — die OST-Anforderung liegt zwischen G 16 und G 40, im Einklang mit den Wuchtgütestufen nach ISO 21940-11 (vormals ISO 1940-1) für Gelenkwellen. Legen Sie neue Arbeiten in Wuchtgütestufen nach ISO 21940-11 fest.

Für Antriebswellen und Dreigelenkwellen von Lastkraftwagen mit einer Tragfähigkeit von 4 t und mehr sowie von Klein- und Großbussen ist eine Reduzierung der Drehfrequenz auf dem Auswuchtstand auf 70% der Drehfrequenz der Getriebewellen bei maximaler Fahrzeuggeschwindigkeit zulässig. Gemäß OST 37.001.053-74 sollte die Auswuchtdrehfrequenz der Antriebswellen folgende Werte aufweisen:

n_b = (0,7 ... 1,0) n_r,

wobei n_b – Auswuchtdrehzahl (sollte den wichtigsten technischen Daten des Ständers entsprechen, n=3000 min^-1); n_r – maximale Arbeitsrotationsfrequenz, min^-1.

In der Praxis kann die Antriebswelle aufgrund des Spalts in den Gelenken und den Keilwellenverbindungen nicht bei der empfohlenen Drehfrequenz ausgewuchtet werden. In diesem Fall wird eine andere Drehfrequenz gewählt, bei der sie ausgewuchtet wird.

4. Moderne Auswuchtmaschinen für Antriebswellen

Abbildung 8. Auswuchtmaschine für Antriebswellen mit einer Länge von bis zu 2 Metern und einem Gewicht von bis zu 500 kg

Das Modell hat 2 Ständer und ermöglicht das Auswuchten in 2 Korrekturebenen.

Abbildung 9. Auswuchtmaschine für Antriebswellen mit einer Länge von bis zu 4200 mm und einem Gewicht von bis zu 400 kg

Das Modell hat 4 Ständer und ermöglicht das Auswuchten in 4 Korrekturebenen gleichzeitig.

Abbildung 10. Horizontale Hartlager-Auswuchtmaschine zum dynamischen Auswuchten von Antriebswellen

1 – Auszuwuchtendes Teil (Antriebswelle); 2 – Maschinenbasis; 3 – Maschinenstützen; 4 – Maschinenantrieb; Die Strukturelemente der Maschinenstützen sind in Abbildung 11 dargestellt.

Abbildung 11. Maschinenstützelemente für das dynamische Auswuchten von Antriebswellen

1 - Linke, nicht verstellbare Stütze; 2 - Verstellbare Zwischenstütze (2 Stück); 3 - Rechte, nicht verstellbare, feste Stütze; 4 - Verriegelungsgriff des Stützenrahmens; 5 - Bewegliche Stützenplattform; 6 - Vertikale Verstellmutter der Stütze; 7 - Verriegelungsgriffe für die vertikale Position; 8 - Klemmbügel der Stütze; 9 - Bewegliche Klemme des Zwischenlagers; 10 - Verriegelungsgriff der Klemme; 11 - Verriegelung des Klemmbügels; 12 - Antriebsspindel (Leitspindel) für den Einbau der Gegenstände; 13 - Antriebsspindel

5. Vorbereitung zum Auswuchten von Antriebswellen

Nachfolgend werden die Aufstellung der Maschinenstützen und die Montage des Ausgleichselements (Vierstützen-Antriebswelle) auf den Maschinenstützen betrachtet.

Abbildung 12. Montage von Übergangsflanschen an den Spindeln der Auswuchtmaschine

Abbildung 13. Montage der Antriebswelle auf den Trägern der Auswuchtmaschine

Abbildung 14. Horizontales Ausrichten der Antriebswelle auf den Stützen der Auswuchtmaschine mit einer Wasserwaage

Abbildung 15. Befestigung der Zwischenstützen der Auswuchtmaschine, um eine vertikale Verschiebung der Antriebswelle zu verhindern

Drehen Sie den Gegenstand von Hand um eine volle Umdrehung. Vergewissern Sie sich, dass es sich frei und ohne Verklemmung auf den Stützen dreht. Danach ist der mechanische Teil der Maschine eingerichtet und die Installation des Artikels ist abgeschlossen.

6. So wuchten Sie eine Antriebswelle aus: Schritt-für-Schritt-Anleitung

Welches Set benötige ich? Eine Zweistützen-Maschine mit Korrektur in zwei Ebenen (Abbildung 8) benötigt das zweikanalige Balanset-1A. Eine Vierstützen-Maschine mit gleichzeitiger Korrektur in vier Ebenen (Abbildung 9 sowie das nachfolgende Verfahren) benötigt das vierkanalige Balanset-4A. Der Mess- und Berechnungsablauf ist identisch; es unterscheidet sich nur die Kanalzahl. Das nachfolgende Verfahren wird für einen Vier-Ebenen-Aufbau beschrieben, während die Software-Screenshots denselben Ablauf am zweiebenigen Balanset-1A zeigen – beim Balanset-4A kommen auf denselben Bildschirmen lediglich die Ebenen 3 und 4 hinzu.

Der Ablauf des Auswuchtens einer Antriebswelle auf der Auswuchtmaschine wird im Folgenden am Beispiel des Messsystems Balanset-4A betrachtet. Das Balanset-4A ist ein tragbares Auswuchtset, das für das Auswuchten in einer, zwei, drei oder vier Korrekturebenen von Rotoren ausgelegt ist – sowohl in ihren eigenen Lagern rotierend als auch auf einer Auswuchtmaschine montiert. Das Gerät umfasst bis zu vier Schwingungssensoren, einen Phasenwinkelsensor, eine vierkanalige Messeinheit und einen tragbaren Computer.

Der gesamte Auswuchtvorgang einschließlich Messung, Verarbeitung und Anzeige der Informationen über Größe und Lage der Ausgleichsgewichte erfolgt automatisch und erfordert vom Benutzer keine zusätzlichen Fähigkeiten oder Kenntnisse über die vorliegende Anleitung hinaus. Die Ergebnisse aller Auswuchtvorgänge werden im Balancing Archive gespeichert und können bei Bedarf als Berichte ausgedruckt werden. Neben dem Auswuchten kann der Balanset-4A auch als gewöhnlicher Vibro-Tachometer verwendet werden und ermöglicht die Messung des Effektivwerts (RMS) der Gesamtschwingung, des Effektivwerts der Drehkomponente der Schwingung sowie die Kontrolle der Rotordrehfrequenz auf vier Kanälen.

Darüber hinaus ermöglicht das Gerät die Anzeige von Diagrammen der Zeitfunktion und des Schwingungsspektrums nach Schwinggeschwindigkeit, was bei der Beurteilung des technischen Zustands der ausgewuchteten Maschine nützlich sein kann.

Abbildung 16. Außenansicht des Balanset-4A-Geräts zur Verwendung als Mess- und Rechensystem der Antriebswellen-Auswuchtmaschine

Abbildung 17. Beispiel für die Verwendung des Balanset-4A-Geräts als Mess- und Rechensystem der Antriebswellen-Auswuchtmaschine

Abbildung 18. Hauptfenster der Balanset-Software: F1 - Info, F5 - Schwingungsmessgerät, F7 - Auswuchten, F8 - Diagramme, F6 - Berichte

Das Gerät Balanset-4A wird mit Schwingungssensoren geliefert. Die Sensoren basieren auf Beschleunigungsaufnehmern; die Software integriert deren Signal und zeigt die Schwinggeschwindigkeit in mm/s RMS an.

Abbildung 19. Installation der Balanset-4A-Schwingungssensoren an den Stützen der Auswuchtmaschine

Die Richtung der Empfindlichkeitsachse der Sensoren sollte der Richtung der Schwingungsverschiebung der Stütze entsprechen, in diesem Fall – horizontal. Weitere Informationen zur Sensorinstallation finden Sie unter AUSWUCHTEN VON ROTOREN IM BETRIEBSZUSTAND.

1. Bringen Sie die Schwingungssensoren 1, 2, 3, 4 an den Stützen der Auswuchtmaschine an.
2. Schließen Sie die Schwingungssensoren an die Anschlüsse X1, X2, X3, X4 an.
3. Installieren Sie den Phasenwinkelsensor (Lasertachometer) 5 so, dass der Nennabstand zwischen der radialen (oder stirnseitigen) Oberfläche des ausgewuchteten Rotors und dem Sensorgehäuse zwischen 10 und 300 mm liegt.
4. Bringen Sie eine mindestens 10-15 mm breite Reflexionsmarkierung auf der Rotoroberfläche an.
5. Schließen Sie den Phasenwinkelsensor an den Anschluss X5 an.
6. Schließen Sie das Messgerät an den USB-Anschluss des Computers an.
7. Wenn Sie den Computer mit Netzstrom betreiben, schließen Sie ihn an das Netzgerät an.
8. Schließen Sie das Netzgerät an ein 220 V, 50 Hz Netz an.
9. Schalten Sie den Computer ein und starten Sie die Balanset-Software.
10. Öffnen Sie den Auswucht-Arbeitsbereich über die Schaltfläche „F7 - Auswuchten" und stellen Sie die erforderliche Anzahl der Korrekturebenen im Feld „Ebenenzahl" ein, damit die Schwingung gleichzeitig von den an die Eingänge der Messeinheit angeschlossenen Schwingungssensoren gemessen wird.
11. Auf dem Computerbildschirm erscheint ein schematisches Anschlussdiagramm der Sensoren und der Messeinheit, wie in Abbildung 18 gezeigt.

Vor dem Auswuchten empfiehlt es sich, Messungen im Vibrometermodus (Taste F5) durchzuführen.

Abbildung 20. Schwingungsmessgerät-Modus (F5): Gesamtschwingung V1s, V2s und Drehkomponenten V1o, V2o mit den Phasen F1, F2, angezeigt als Schwinggeschwindigkeit in mm/s RMS

Wenn die Gesamtschwingungsstärke V1s (V2s) ungefähr der Rotationskomponente V1o (V2o) entspricht, kann davon ausgegangen werden, dass die Hauptursache für die Schwingung des Mechanismus die Rotorunwucht ist. Wenn die Gesamtschwingungsstärke V1s (V2s) die Rotationskomponente V1o (V2o) deutlich übersteigt, empfiehlt es sich, den Mechanismus zu überprüfen – den Zustand der Lager zu prüfen, eine sichere Montage auf dem Fundament sicherzustellen, sicherzustellen, dass der Rotor während der Rotation keine stationären Teile berührt, und den Einfluss von Schwingungen anderer Mechanismen zu berücksichtigen usw.

Hilfreich kann hier das Studium der Zeitfunktionsdiagramme und Schwingungsspektren im Charts-Modus sein (“F8 - Charts”, Tab “F5-Spectrum (Hz)”).

Abbildung 21. Schwingungszeitfunktion und Spektraldiagramme

Die Grafik zeigt, bei welchen Frequenzen die Schwingungspegel am höchsten sind. Weichen diese Frequenzen von der Drehfrequenz des Rotors des auszuwuchtenden Mechanismus ab, ist es notwendig, die Quellen dieser Schwingungskomponenten zu identifizieren und vor dem Auswuchten Maßnahmen zu deren Beseitigung zu ergreifen.

Das Spektrum einer Gelenkwelle lesen: 1x ist Unwucht, 2x kann das Gelenk selbst sein. Ein dominanter Peak bei der Rotationsfrequenz (1x) weist auf eine Unwucht hin — genau das beseitigt das Auswuchten. Ein dominanter Peak bei der doppelten Rotationsfrequenz (2x), insbesondere zusammen mit starker Axialschwingung, deutet auf die Gelenkwinkel, verschlissene Kreuzgelenke oder Keilwellenprofile hin, oder Fehlausrichtung: Ein Kreuzgelenk (Kardangelenk), das in einem Winkel γ arbeitet, lässt die angetriebene Gabel zweimal pro Umdrehung vor- und nacheilen, sodass es eine 2x-Komponente erzeugt, selbst wenn die Welle perfekt ausgewuchtet ist. Auswuchten beseitigt sie nicht — gleichen Sie zuerst die Gelenkwinkel an (γ1 = γ2) und prüfen Sie die Gelenke. Im Diagrammmodus ("F8 - Charts") zeigt der Reiter "F5-Spectrum (Hz)" das Spektrum und der Reiter "F3-1x vibration" die Drehkomponente; bei 3000 min^-1 1x = 50 Hz und 2x = 100 Hz.

Es ist auch wichtig, auf die Stabilität der Messwerte im Vibrometermodus zu achten - Amplitude und Phase der Schwingung sollten sich während der Messung nicht um mehr als 10-15% ändern. Andernfalls könnte der Mechanismus in der Nähe eines Resonanzbereichs arbeiten. In diesem Fall sollte die Rotordrehzahl angepasst werden.

Beim Vierebenen-Auswuchten eines neuen Rotors sind fünf Kalibrierläufe und mindestens ein Nachkorrekturlauf (Run T) der ausgewuchteten Maschine erforderlich. Die Schwingungsmessung während des ersten Maschinenlaufs ohne Probegewicht wird im Auswucht-Arbeitsbereich als Run 0 durchgeführt. Nachfolgende Läufe werden mit einem Probegewicht durchgeführt, das nacheinander auf der Gelenkwelle in jeder Ausgleichsebene angebracht wird (im Bereich jeder Stütze der Auswuchtmaschine).

Vor jedem weiteren Lauf sollten die folgenden Schritte durchgeführt werden:

• Stoppen Sie die Rotation des Rotors der ausgewuchteten Maschine.
• Entfernen Sie das zuvor installierte Prüfgewicht.
• Installieren Sie das Prüfgewicht in der nächsten Ebene.

Abbildung 22. Auswucht-Arbeitsbereich („F7 - Auswuchten") während eines Messlaufs: Lauf 0 - Anfangslauf, Prüfgewichtsläufe Lauf 1 und Lauf 2 sowie der Trimmlauf Lauf T

Nach Abschluss jeder Messung werden die Ergebnisse der Rotor-Drehfrequenz (N_ob), sowie die RMS-Werte (V_o1, V_o2, V_o3, V_o4) und die Phasen (F₁, F₂, F₃, F₄) der Schwingung bei der Rotationsfrequenz des ausgewuchteten Rotors werden in den entsprechenden Feldern im Programmfenster gespeichert. Nach dem fünften Lauf (Weight in Plane 4) erscheinen die Auswuchtergebnisse mit dem Polardiagramm (siehe Abbildung 23), die die berechneten Werte der Massen (M₁, M₂, M₃, M₄) und die Aufstellwinkel (f₁, f₂, f₃, f₄) der Ausgleichsgewichte, die auf dem Rotor in vier Ebenen angebracht werden müssen, um seine Unwucht auszugleichen.

Abbildung 23. Polardiagramm des Auswuchtergebnisses: berechnete Korrekturmassen und -winkel für jede Ebene, gemessen von der Position des Prüfgewichts in Drehrichtung

Achtung! Nach Abschluss des Messvorgangs beim fünften Lauf der Auswuchtmaschine ist es notwendig, die Rotation des Rotors zu stoppen und das zuvor installierte Testgewicht zu entfernen. Erst danach können Sie mit der Installation (oder Entfernung) der Korrekturgewichte am Rotor fortfahren.

Die Winkelposition zum Hinzufügen (oder Entfernen) des Korrekturgewichts am Rotor im Polarkoordinatensystem wird vom Montageort des Prüfgewichts aus gemessen. Die Winkelmessrichtung entspricht der Rotordrehrichtung. Beim Auswuchten nach Blättern entspricht das Blatt des ausgewuchteten Rotors, das bedingt als 1. Blatt gilt, der Montageort des Prüfgewichts. Die auf dem Computerbildschirm angezeigte Nummerierungsrichtung der Blätter folgt der Rotordrehrichtung.

In dieser Programmversion wird standardmäßig davon ausgegangen, dass das Ausgleichsgewicht zum Rotor hinzugefügt wird. Dies wird durch die Markierung im Feld „Masse hinzufügen" angezeigt. Wenn die Unwucht durch Entfernen von Gewicht korrigiert werden muss (z. B. durch Bohren), setzen Sie die Markierung mit der Maus im Feld „Masse entfernen"; danach ändert sich die Winkelposition des Ausgleichsgewichts automatisch um 180 Grad.

Nach dem Anbringen der Korrekturgewichte am ausgewuchteten Rotor führen Sie den Trimm-Lauf (Run T) durch, um die Wirksamkeit des Auswuchtvorgangs zu überprüfen. Nach Abschluss des Trimm-Laufs werden die Ergebnisse der Rotationsfrequenz des Rotors (N_ob) und die RMS-Werte (V_o1, V_o2, V_o3, V_o4) und Phasen (F₁, F₂, F₃, F₄) der Schwingung bei der Drehfrequenz des ausgewuchteten Rotors werden gespeichert. Gleichzeitig werden die Auswuchtergebnisse (siehe Abbildung 23) aktualisiert und zeigen die berechneten Parameter der zusätzlichen Ausgleichsgewichte, die am Rotor angebracht (oder entfernt) werden müssen, um seine Restunwucht auszugleichen. Zusätzlich zeigt dieser Arbeitsbereich die nach dem Auswuchten erreichten Werte der Restunwucht. Erfüllen die Werte der Restschwingung und/oder der Restunwucht des ausgewuchteten Rotors die in der technischen Dokumentation festgelegten Toleranzanforderungen, kann der Auswuchtvorgang abgeschlossen werden. Andernfalls kann der Auswuchtvorgang fortgesetzt werden. Diese Methode ermöglicht die Korrektur möglicher Fehler durch sukzessive Annäherung, die beim Anbringen (Entfernen) des Ausgleichsgewichts am ausgewuchteten Rotor auftreten können.

Wird der Auswuchtvorgang fortgesetzt, müssen zusätzliche Korrekturgewichte gemäß den in den Auswuchtergebnissen angezeigten berechneten Parametern am ausgewuchteten Rotor angebracht (oder entfernt) werden.

Die Rotorauswuchtkoeffizienten (dynamische Einflusskoeffizienten), berechnet aus den Ergebnissen der fünf Kalibrierläufe, werden im Speicher des Computers gespeichert und können beim Auswuchten von Rotoren desselben Typs mit der Funktion “Load Coefficients” wiederverwendet werden.

7. Empfohlene Auswucht-Genauigkeitsklassen für starre Rotoren

Die unten aufgeführten Stufen sind die Wuchtgütestufen G nach ISO 1940-1, die durch ISO 21940-11:2016 ohne Änderung der Werte abgelöst wurde. Die Stufe ist definiert als G = e_per·Ω, wobei e_per die zulässige spezifische Restunwucht (g·mm/kg = µm) ist und Ω = 2πn/60 die Betriebswinkelgeschwindigkeit (rad/s) ist. Die zulässige Restunwucht ergibt sich als U_per = 9549·G·M/n [g·mm], aufgeteilt auf die Korrekturebenen. Siehe unseren ISO 1940-1 Glossareintrag.

Die Standardstufe für eine Gelenkwelle eines Straßenfahrzeugs ist G 40; G 16 gilt, wenn die Zeichnung oder die OEM-Spezifikation besondere Anforderungen vorschreibt. Beachten Sie, dass Restunwucht und Schwingung getrennte Abnahmekriterien sind: Die Schwingung der zusammengebauten Maschine wird nach ISO 20816 (vormals ISO 10816) beurteilt — siehe unseren ISO 10816-1 Glossareintrag.

Die G-Stufen-Tabelle gilt nur für starre Rotoren — Rotoren, deren Betriebsdrehzahl unterhalb von etwa 0,5…0,7 der ersten kritischen Biegedrehzahl bleibt. Lange Gelenkwellen (ab 2 m Länge sowie jede Welle mit Zwischenlager) können sich dieser Grenze nähern: Prüfen Sie die erste kritische Drehzahl der Welle sowohl gegen die Betriebsdrehzahl als auch gegen die Auswuchtdrehzahl. Ist die Welle bei Betriebsdrehzahl flexibel, verwenden Sie ein modales / Mehrdrehzahl-Verfahren (ISO 21940-12) — eine Zweiebenen-Korrektur für starre Rotoren hält dann nicht mehr.

Tabelle 2. Empfohlene Auswucht-Genauigkeitsklassen für starre Rotoren.

Arten von Maschinen (Rotoren)	Auswuchtgenauigkeitsklasse	Wuchtgütestufe G = eper·Ω, mm/s
Antriebskurbelwellen (strukturell ungewuchtet) für langsam laufende Schiffsdieselmotoren (Kolbengeschwindigkeit unter 9 m/s)	G 4000	4000
Antriebskurbelwellen (strukturell ausgewuchtet) für langsam laufende Schiffsdieselmotoren (Kolbengeschwindigkeit unter 9 m/s)	G 1600	1600
Antriebskurbelwellen (strukturell ungewuchtet) auf Schwingungsisolatoren	G 630	630
Antriebskurbelwellen (strukturell ungewuchtet) auf starren Trägern	G 250	250
Hubkolbenmotoren für Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und Lokomotiven	G 100	100
Antriebskurbelwellen (strukturgewuchtet) auf Schwingungsisolatoren	G 40	40
Autoräder, Felgen, Radsätze, Antriebswellen (Kardanwellen)	G 40	40
Landwirtschaftliche Maschinen	G 16	16
Antriebskurbelwellen (ausgewuchtet) auf starren Trägern	G 16	16
Brecher	G 16	16
Antriebswellen (Gelenkwellen / Kardanwellen) mit besonderen Anforderungen	G 16	16
Gasturbinen für Flugzeuge	G 6.3	6.3
Zentrifugen (Abscheider, Absetzer)	G 6.3	6.3
Elektromotoren und Generatoren (mit einer Wellenhöhe von mindestens 80 mm) mit einer maximalen Nenndrehzahl von bis zu 950 min⁻¹-1	G 6.3	6.3
Elektromotoren mit einer Wellenhöhe von weniger als 80 mm	G 6.3	6.3
Fans	G 6.3	6.3
Zahnradantriebe	G 6.3	6.3
Maschinen für allgemeine Zwecke	G 6.3	6.3
Zerspanungsmaschinen	G 6.3	6.3
Maschinen für die Papierherstellung	G 6.3	6.3
Pumpen	G 6.3	6.3
Turbolader	G 6.3	6.3
Wasserturbinen	G 6.3	6.3
Kompressoren	G 6.3	6.3
Computergesteuerte Antriebe	G 2,5	2.5
Elektromotoren und Generatoren (mit einer Wellenhöhe von mindestens 80 mm) mit einer maximalen Nenndrehzahl von über 950 min⁻¹-1	G 2,5	2.5
Gas- und Dampfturbinen	G 2,5	2.5
Antriebe für Zerspanungsmaschinen	G 2,5	2.5
Textilmaschinen	G 2,5	2.5
Laufwerke für Audio- und Videogeräte	G 1	1
Antriebe von Schleifmaschinen	G 1	1
Spindeln und Antriebe von Hochpräzisionsgeräten	G 0,4	0.4

Häufig gestellte Fragen zum Auswuchten von Antriebswellen

Was ist Antriebswellenauswuchten?

Beim Auswuchten einer Antriebswelle wird eine eventuelle Massenunwucht so korrigiert, dass sie sich gleichmäßig und vibrationsfrei dreht. Dabei wird gemessen, wo die Welle auf einer Seite schwerer ist. Anschließend werden kleine Gewichte hinzugefügt oder entfernt (z. B. durch Anschweißen von Ausgleichsgewichten), um die Unwucht auszugleichen. Eine ausgewuchtete Antriebswelle läuft gleichmäßig, was übermäßige Vibrationen und Verschleiß an Fahrzeugkomponenten verhindert.

Warum ist das Auswuchten der Antriebswelle wichtig?

Eine unwuchtige Antriebswelle kann insbesondere bei bestimmten Geschwindigkeiten zu starken Vibrationen und klappernden Geräuschen beim Beschleunigen oder Schalten führen. Mit der Zeit können diese Vibrationen Lager, Kreuzgelenke und andere Antriebskomponenten beschädigen. Das Auswuchten der Antriebswelle eliminiert diese Vibrationen, sorgt für eine ruhigere Fahrt, reduziert die Belastung der Teile und verhindert kostspielige Schäden oder Ausfallzeiten.

Was sind häufige Symptome einer unausgeglichenen Antriebswelle?

Typische Symptome einer unwuchtigen oder defekten Antriebswelle sind spürbare Vibrationen oder ein Rütteln im Fahrzeugboden oder im Sitz, insbesondere bei zunehmender Geschwindigkeit. Beim Schalten oder Beschleunigen und Abbremsen können außerdem Klopf- oder Klappergeräusche auftreten. In manchen Fällen kann das Kreuzgelenk aufgrund einer Unwucht überhitzen. Wenn Sie diese Anzeichen bemerken, muss die Antriebswelle wahrscheinlich ausgewuchtet oder repariert werden.

Wie wuchtet man eine Antriebswelle aus?

Das Auswuchten einer Antriebswelle erfolgt in der Regel mit einer speziellen Auswuchtmaschine. Die Antriebswelle wird eingespannt und mit hoher Drehzahl gedreht, während Sensoren jede Unwucht erfassen. Ein Techniker bringt dann an bestimmten, anhand der Messwerte der Maschine ermittelten Stellen kleine Gewichte an der Antriebswelle an (oder entfernt Material). Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die Antriebswelle ohne nennenswerte Vibration rotiert. Moderne Systeme wie das Balanset-4A können diesen Vorgang unterstützen und genau berechnen, wo und wie viel Gewicht für ein präzises Auswuchten hinzugefügt werden muss.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das richtige Auswuchten der Antriebswelle für Sicherheit, Leistung und Kosteneinsparungen von entscheidender Bedeutung ist. Durch das Erkennen und Korrigieren von Unwucht vermeiden Sie unnötigen Verschleiß an Bauteilen, verhindern schädigende Ausfälle und erhalten die optimale Leistung der Maschine. Moderne Auswuchtsysteme wie unsere Geräte Balanset-1A und Balanset-4A gestalten den Prozess effizient und helfen selbst kleinen Werkstätten, professionelle Ergebnisse zu erzielen.

Wenn Ihre Antriebswelle ständig vibriert oder Sie eine zuverlässige Auswuchtlösung benötigen, zögern Sie nicht zu handeln. Befolgen Sie die Schritte in diesem Leitfaden oder wenden Sie sich an unsere Experten. Mit der richtigen Vorgehensweise und Ausrüstung sorgen Sie dafür, dass Ihre Antriebswelle jahrelang reibungslos und zuverlässig läuft. Kontaktieren Sie uns, um mehr zu erfahren oder die beste Antriebswellen-Auswuchtausrüstung für Ihre Anforderungen zu entdecken.