Was ist Zahnradverschleiß? Arten und Erkennungsmethoden • Tragbares Auswuchtgerät, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Förderschnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren Was ist Zahnradverschleiß? Arten und Erkennungsmethoden • Tragbares Auswuchtgerät, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Förderschnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren

Was ist Getriebeverschleiß? Arten und Erkennungsmethoden

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Verschleiß der Ausrüstung verstehen

Definition: Was ist Ausrüstungsverschleiß?

Ausrüstungsverschleiß Zahnradverschleiß ist der fortschreitende Materialverlust an den Zahnoberflächen durch mechanische Prozesse wie Abrieb, Adhäsion, Oberflächenermüdung und Korrosion. Im Gegensatz zu plötzlichen Ausfällen durch Zahnbruch ist Zahnradverschleiß ein allmählicher Abbauprozess, der die Zahnprofilgeometrie verändert, das Zahnflankenspiel erhöht und die Geräuschentwicklung verstärkt. Vibration Ebenen und führt schließlich zu Funktionsstörungen, wenn der Zahnabrieb übermäßig wird oder in schwerwiegendere Schädigungsarten übergeht, wie Lochfraß oder Zahnfraktur.

Verständnis der Verschleißmechanismen von Zahnrädern und Überwachung des Verschleißfortschritts durch Schwingungsanalyse, Ölanalysen und regelmäßige Inspektionen ermöglichen vorausschauende Wartungsstrategien, die die Zuverlässigkeit des Getriebes optimieren und ungeplante Ausfallzeiten minimieren.

Arten und Mechanismen des Zahnradverschleißes

1. Abrasiver Verschleiß

Der häufigste Verschleißmechanismus in Industriegetrieben:

  • Ursache: Harte Partikel (Schmutz, Metallspäne, Abriebpartikel) im Schmierstoff wirken als Schleifmittel.
  • Prozess: Zwischen den Zahnoberflächen eingeschlossene Partikel entfernen durch die Mahlwirkung Material.
  • Aussehen: Polierte, glatte Zahnoberflächen; Material gleichmäßig abgetragen
  • Rate: Proportional zum Kontaminationsgrad und zur Belastung
  • Verhütung: Effektive Filtration, Abdichtung, saubere Montage

2. Klebstoffverschleiß (Abrieb/Ritzen)

Tritt bei starker Belastung oder unzureichender Schmierung auf:

  • Ursache: Zerstörung des Schmierfilms, die zu Metall-auf-Metall-Kontakt führt
  • Prozess: Mikroskopisches Verschweißen und Reißen an Gleitkontaktpunkten
  • Aussehen: Raue, zerrissene Oberflächen; Materialübertragung zwischen den Zähnen des Eingriffs; Riefen in Gleitrichtung
  • Schwere: Kann nach dem Einleiten rasch fortschreiten und zu einem katastrophalen Versagen führen.
  • Verhütung: Ausreichende Schmierung, Hochdruckzusätze (EP-Zusätze), reduzierte Belastungen

3. Mikropitting

Oberflächenermüdungsverschleiß, der eine feine Oberflächenstruktur erzeugt:

  • Ursache: Dünne Schmierfilme ermöglichen hohe Oberflächenkontaktspannungen
  • Aussehen: Matte graue Oberfläche; Tausende mikroskopischer Vertiefungen (10-50 µm)
  • Standort: Typischerweise in der Nähe der Nicklinie, wo sich Rollen und Gleiten treffen
  • Progression: Kann sich stabilisieren (mild) oder zu makropitting (schwer) fortschreiten.
  • Wirkung: Verändert das Zahnprofil, erhöht Geräusche und Vibrationen

4. Mäßiger (normaler) Verschleiß

  • Allmähliches Polieren und Materialabtragen über Jahre hinweg
  • In gewissem Maße bei allen Getriebearten zu erwarten.
  • Die Geschwindigkeit sollte vorhersehbar und langsam sein (< 0,1 mm über Jahre)
  • Akzeptabel, sofern innerhalb der Konstruktionstoleranzen

5. Korrosionsverschleiß

  • Ursache: Feuchtigkeit, saure Schmierstoffe oder chemische Verunreinigungen
  • Aussehen: Rostfarbene Verfärbungen, Oberflächenrauheit, Lochfraß
  • Gemeinsam: Wenn Getriebe bei Feuchtigkeit nicht benutzt werden
  • Verhütung: Ordnungsgemäße Abdichtung, Korrosionsinhibitoren, Lagerungsschutz

Auswirkungen des Getriebeverschleißes

Geometrische Veränderungen

  • Profiländerung: Das Involutprofil verschlechtert sich, was die Konjugationswirkung beeinträchtigt.
  • Zunehmende Gegenreaktion: Durch Materialverlust vergrößert sich der Abstand zwischen den Zähnen im Zahnpaar.
  • Reduziertes Kontaktverhältnis: Weniger Zähne gleichzeitig im Kontakt
  • Lastkonzentration: Das verbleibende Material weist eine höhere Spannung auf

Leistungsverschlechterung

  • Erhöhte Vibration: Schlechter Zahnkontakt verursacht Stöße und eine variable Maschensteifigkeit
  • Lärm: Klappern durch Rückstoß, Heulen durch Oberflächenrauheit
  • Reduzierte Effizienz: Erhöhte Reibungsverluste
  • Genauigkeitsverlust: Erhöhtes Spiel beeinträchtigt die Positioniergenauigkeit

Beschleunigter Verfall

  • Abgenutzte Zähne tragen höhere Lasten (weniger Zähne teilen sich die Last).
  • Spannungskonzentration an verschlissenen Bereichen
  • Übergang zu Grübchenbildung oder Zahnbruch
  • Erzeugt Abriebpartikel, die den Verschleiß beschleunigen (positive Rückkopplung).

Nachweismethoden

Schwingungsanalyse

  • GMF Amplitudentrend: Ein allmählicher Anstieg deutet auf fortschreitenden Verschleiß hin.
  • Harmonische Entwicklung: Erscheinungsbild und Wachstum von 2×GMF, 3×GMF
  • Seitenbänder: Entwicklung von Wellendrehzahl-Seitenbändern um GMF
  • Breitbandrauschen: Erhöhter Hochfrequenzanteil aufgrund von Oberflächenrauheit
  • Zeitwellenform: Zunehmende Unregelmäßigkeit und Auswirkungen

Ölanalyse

  • Verschleißpartikelanalyse: Eisenkonzentration in Ölproben
  • Ferrographie: Partikelmorphologie (Reibungs- vs. Schneid- vs. Ermüdungspartikel)
  • Spektrographische Analyse: Elementzusammensetzung zur Bestimmung der Verschleißmetalle
  • Partikelzählung: Trend der Partikelkonzentration und Größenverteilung
  • Früherkennung: Ölanalysen können Verschleiß erkennen, bevor Vibrationssymptome auftreten.

Visuelle Inspektion

  • Endoskopische Inspektion ohne Demontage
  • Vollständige Inspektion bei Generalüberholungen
  • Zahndicke an der Teilungslinie messen
  • Kontaktmuster prüfen (Bläuungs- oder Beschichtungsübertragung)
  • Zähne zum historischen Vergleich fotografieren
  • Vergleichen Sie dies mit den vom Hersteller angegebenen Verschleißgrenzen.

Lärmüberwachung

  • Akustische Emissionen von Zahnkontakten
  • Ultraschallmessungen zur Bestimmung des Oberflächenzustands
  • Hörbare Geräuschveränderungen, die auf fortschreitenden Verschleiß hinweisen

Prävention und Lebensverlängerung

Richtige Schmierung

  • Richtige Schmierstoffviskosität für Last und Geschwindigkeit
  • EP-Zusätze (Extremdruckadditive) für hohe Belastungen
  • Ausreichende Schmierstoffmenge und -durchfluss
  • Ölreinheit durch Filtration erhalten
  • Regelmäßige Ölwechsel gemäß Herstellervorgaben

Kontaminationskontrolle

  • Wirksame Abdichtung gegen Partikeleintritt
  • Entlüfter mit Filtern
  • Saubere Montage- und Wartungspraktiken
  • Ölfiltrationssysteme (10-25 µm absolute Filterfeinheit)

Lastmanagement

  • Innerhalb der Auslegungslastgrenzen arbeiten
  • Vermeiden Sie Stoßbelastungen oder plötzliche Laständerungen.
  • Drehmoment und Kraftübertragung überwachen
  • Bei dauerhafter Überlastung sollte eine Getriebegröße in Betracht gezogen werden.

Ausrichtung und Installation

  • Für korrekte Zahnradausrichtung sorgen (Kontaktmuster über die gesamte Zahnbreite).
  • Korrigieren Sie die Wellenfehlausrichtung, um eine Kantenbelastung zu vermeiden.
  • Richtige Lagerauswahl und -wartung
  • Prüfen Sie, ob das Spiel innerhalb der Spezifikationen liegt.

Wann sollten die Zahnräder ausgetauscht werden?

Ersatzkriterien

  • Zahndicke: Verschleiß über die vom Hersteller angegebenen Grenzwerte hinaus (typischerweise 10-20% Materialverlust)
  • Vibrationspegel: GMF-Amplitude überschreitet trotz verbesserter Schmierung die Alarmgrenzen.
  • Ausmaß der Lochfraßbildung: > 30% der Zahnoberfläche mit mäßiger bis starker Grübchenbildung
  • Kratzer/Schrammen: Eine mittelschwere bis schwere Beschädigung deutet auf einen notwendigen Austausch hin.
  • Lärm: Übermäßiges Geräusch deutet auf schlechten Zahnkontakt hin
  • Gegenreaktion: Überschreiten der maximal festgelegten Werte

Zeitliche Überlegungen

  • Planersatz bei geplanten Ausfällen
  • Zahnradpaare immer zusammen austauschen (die zusammenpassenden Zahnräder verschleißen gemeinsam).
  • Bei Gehäuseschäden sollte ein kompletter Getriebetausch oder nur der Austausch der Zahnräder in Betracht gezogen werden.
  • Bestellen Sie Ersatzteile frühzeitig (lange Lieferzeiten möglich).

Zahnradverschleiß ist eine unvermeidliche Folge der Kraftübertragung. Durch optimale Schmierung, Vermeidung von Verunreinigungen und Zustandsüberwachung lassen sich die Verschleißraten jedoch minimieren und die Lebensdauer des Getriebes maximieren. Die systematische Überwachung der Zahneingriffsfrequenz und ihrer Seitenbänder in Kombination mit Ölanalysen ermöglicht die Früherkennung von abnormalem Verschleiß und den geplanten Austausch von Zahnrädern, bevor es zu schwerwiegenden Ausfällen kommt.

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