Was ist mechanisches Lösen? Fortschreitende Verschlechterung • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren Was ist mechanisches Lösen? Fortschreitende Verschlechterung • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren

Was ist mechanische Lockerung? Fortschreitende Verschlechterung

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Mechanisches Lösen verstehen

Definition: Was ist mechanisches Lösen?

Mechanisches Lösen ist der fortschreitende Verlust der Klemmkraft, der Spannung der Presspassung oder der strukturellen Steifigkeit bei ordnungsgemäß montierten mechanischen Verbindungen im Laufe der Zeit aufgrund der Betriebsbedingungen., Vibration, thermische Zyklen, Materialrelaxation oder Verschleiß. Im Gegensatz zu anfänglichen Lockerheit Mechanisches Lösen beschreibt die allmähliche Verschlechterung von Verbindungen, die ursprünglich korrekt installiert und mit dem richtigen Drehmoment angezogen wurden und durch unsachgemäße Montage entstehen.

Dieser fortschreitende Prozess stellt ein erhebliches Zuverlässigkeitsrisiko dar, da er sich langsam über Monate oder Jahre des Betriebs entwickelt und oft unentdeckt bleibt, bis die Vibrationen drastisch zunehmen oder die Befestigungselemente vollständig versagen. Das Verständnis der Lockerungsmechanismen ermöglicht die Implementierung von Präventivmaßnahmen und Inspektionsprotokollen, um Lockerungen zu erkennen und zu beheben, bevor sie zu Geräteschäden führen.

Mechanismen der mechanischen Lockerung

1. Vibrationsbedingtes Lösen

Der häufigste Mechanismus in rotierenden Maschinen:

Lösen der Befestigungselemente

  • Mechanismus: Vibrationen verursachen mikroskopisches Gleiten an Gewindeschnittstellen
  • Prozess: Jeder Vibrationszyklus ermöglicht eine leichte Drehung der Mutter/Schraube
  • Akkumulation: Tausende von Zyklen lösen den Verschluss schrittweise ab
  • Kritische Faktoren: Schwingungsamplitude, Frequenz, Schraubenvorspannung, Reibungskoeffizient
  • Schwelle: Schwingungsamplituden > 0,5-1,0 g können mit der Zeit zu Lockerungen führen

Selbstlösende Spirale

  • Anfängliche Vibrationen führen zu einer leichten Lockerung
  • Lockerheit erhöht die Vibration (nichtlineare Effekte)
  • Erhöhte Vibration beschleunigt weiteres Lösen
  • Positives Feedback kann zu einer schnellen Verschlechterung führen

2. Thermische Entspannung

Temperatureffekte führen zum Verlust der Klemmkraft:

Differenzielle Expansion

  • Bolzen und Klemmteile haben unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten bzw. Temperaturen
  • Durch Erhitzen kommt es zu einer Ausdehnung, die die Schraubenspannung verringern kann.
  • Kühl-/Heizzyklen verursachen Wechselspannungen (Thermal Ratcheting)
  • Dauerhafte Schraubendehnung durch Kriechen bei erhöhten Temperaturen

Dichtungs-/Dichtungs-Druckverformungsrest

  • Dichtungsmaterialien komprimieren sich unter Belastung und Temperatur
  • Permanente Kompression reduziert die Klemmhöhe
  • Die Schraubenspannung nimmt ab, wenn sich die Verbindung setzt
  • Erfordert regelmäßiges Nachziehen

3. Materialeinbettung und Setzung

  • Oberflächenrauheit Zerkleinerung: Mikroskopische Spitzen auf den Kontaktflächen werden unter Belastung komprimiert
  • Ersteinrichtung: Komponenten betten sich in den ersten Betriebsstunden/-tagen ein
  • Bleibende Verformung: Leichte plastische Verformung an hochbelasteten Stellen
  • Wirkung: Die Verbindungsdicke nimmt leicht ab, wodurch die Schraubenvorspannung reduziert wird

4. Reibkorrosion und Verschleiß

  • Mikroskopische Relativbewegung an Grenzflächen (Reibungsverschleiß)
  • Materialabtrag von Kontaktflächen
  • Die Abstände nehmen mit der Zeit zu
  • Besonders bei Presspassungen und Passfederverbindungen

5. Korrosion und chemischer Angriff

  • Korrosion von Verbindungselementen verringert Querschnitt und Festigkeit
  • Rosthemmung kann zunächst die Spannung erhöhen und dann zum Versagen führen
  • Gewindekorrosion verhindert Nachziehen
  • Galvanische Korrosion zwischen ungleichen Metallen

6. Müdigkeit

  • Wechselbelastungen durch Vibrationen führen zur Ermüdung der Schrauben
  • Es bilden sich Risse, die schließlich zum Versagen der Befestigungselemente führen
  • Besonders problematisch in Umgebungen mit starken Vibrationen
  • Kann auch dann auftreten, wenn sich die Schraube nicht sichtbar löst

Erkennung fortschreitender Lockerung

Vibrationstrends

  • Allmählicher Anstieg der Gesamtvibrationspegel über Monate/Jahre
  • Entstehung und Wachstum harmonischer Komponenten
  • Zunehmende Phasenstreuung bei Messungen
  • Änderungen von linearer zu nichtlinearer Schwingungsreaktion

Regelmäßige Überprüfung des Schraubendrehmoments

  • Jährliche oder halbjährliche Drehmomentprüfung
  • Dokumentieren und analysieren Sie Drehmomentwerte
  • Drehmomententspannung > 20% weist auf eine erhebliche Lockerung hin
  • Muster erkennen (welche Schrauben lösen sich zuerst/am häufigsten)

Physische Inspektion

  • Suchen Sie nach Spuren, die auf eine Bewegung hinweisen
  • Auf Lackverschleiß an den Verbindungsstellen prüfen
  • Achten Sie auf Roststreifen (ein Hinweis auf Bewegung bei vorhandener Feuchtigkeit).
  • Suchen Sie nach Reibkorn (schwarzes oder rötliches Pulver an Schnittstellen).

Präventionsstrategien

Designmaßnahmen

  • Angemessene Befestigungsgröße: Größere Schrauben widerstehen Vibrationslockerung besser
  • Mehrere Befestigungselemente: Lasten verteilen und Redundanz bereitstellen
  • Richtiger Gewindeeingriff: Mindesteingriffstiefe 1× Bolzendurchmesser
  • Steifigkeitsoptimierung: Reduzieren Sie Vibrationen an der Quelle

Montagepraktiken

Richtige Drehmomentanwendung

  • Verwenden Sie kalibrierte Drehmomentschlüssel
  • Halten Sie die vorgeschriebene Anziehreihenfolge ein (Sternmuster usw.).
  • Mehrstufiges Anziehen kritischer Verbindungen
  • Überprüfen Sie das endgültige Drehmoment aller Befestigungselemente

Sperrmethoden

  • Schraubensicherungsmittel: Anaerobe Klebstoffe (Loctite etc.) verhindern die Rotation
  • Sicherungsscheiben: Federscheiben, Sternscheiben, Fächerscheiben (Wirksamkeit umstritten)
  • Kontermuttern: Nyloneinsätze, verformte Gewinde, Verstemmen
  • Sicherheitsdraht: Formschlüssige Verriegelung für kritische Verbindungselemente
  • Verriegelungsplatten/Laschen: Mechanische Verriegelungsfunktionen

Materialauswahl

  • Verwenden Sie geeignete Verbindungselementklassen (Klasse 8.8, 10.9 für hohe Belastungen)
  • Korrosionsbeständige Materialien für raue Umgebungen
  • Erwägen Sie Beschichtungen für verbesserte Reibungseigenschaften

Betriebspraktiken

  • Nach dem ersten Einlaufen nachziehen: Nach den ersten 24–48 Betriebsstunden nachziehen
  • Regelmäßige Überprüfung: Überprüfen Sie das Drehmoment planmäßig (mindestens jährlich, vierteljährlich bei kritischen Geräten).
  • Vibrationskontrolle: Gute Pflege Gleichgewicht und Ausrichtung zur Minimierung der Lösekräfte
  • Dokumentation: Aufzeichnung von Drehmomentwerten und Trenddaten

Wenn eine Lockerung auf tiefere Probleme hinweist

Wiederkehrende Lockerungen können auf zugrunde liegende Probleme hinweisen:

  • Übermäßige Vibration: Unwucht, Fehlausrichtung oder Resonanz verursachen starke Vibrationen, die eine normale Befestigung unmöglich machen
  • Unzureichendes Design: Befestigungselemente sind zu klein oder für die Belastung nicht ausreichend
  • Thermische Probleme: Extreme Temperaturzyklen oder -gradienten
  • Korrosion: Aggressive Umgebung greift Befestigungselemente an
  • Ermüdung: Wechsellasten über der Dauerfestigkeitsgrenze der Befestigungselemente

In diesen Fällen kann eine vorübergehende Linderung nur durch Beheben des Lockerungsproblems (Nachziehen) erreicht werden. Für eine dauerhafte Lösung muss die Grundursache ermittelt und behoben werden.

Mechanisches Lösen ist ein schleichender Prozess, der ordnungsgemäß montierte Maschinen mit der Zeit in vibrierende, unzuverlässige Geräte verwandelt. Proaktive Überwachung durch Vibrationstrends und regelmäßige physische Inspektionen, kombiniert mit ordnungsgemäßen Montagepraktiken und Verriegelungsmethoden, verhindert, dass das Lösen die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Geräte beeinträchtigt.

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