Kippfuß verstehen
Weicher Fuß ist ein häufig auftretendes Problem bei rotierenden Maschinen, bei dem ein oder mehrere der Aufstellfüße der Maschine keinen vollständigen, ebenen Kontakt mit der Grundplatte oder dem Fundament herstellen, an denen sie verschraubt sind. Beim Anziehen der Befestigungsschrauben wird der Rahmen oder das Gehäuse der Maschine gezwungen, sich zu verbiegen und zu verformen, um sich der unebenen Aufstellfläche anzupassen. Diese Verformung führt zu erheblichen inneren Spannungen, und diese Spannungen sind die verborgene Ursache für eine überraschend große Bandbreite an Zuverlässigkeitsproblemen – erhöhte Vibration, vorzeitiger Lagerausfall und die Unfähigkeit, eine Präzision aufrechtzuerhalten Ausrichtung among them.
Eine einfache Analogie ist ein vierbeiniger Stuhl, der wackelt, weil eines der Beine etwas kürzer ist. Wenn sich jemand darauf setzt, verzieht sich das Gestell des Stuhls, bis alle vier Beine den Boden berühren. Eine Maschine mit einem „Soft-Foot“-Zustand erleidet genau diese Art von Verformung des Gestells jedes Mal, wenn sie verschraubt wird – nur dass der „Stuhl“ eine Präzisionsbaugruppe ist, bei der die Lagerbohrungen und die Welle auf den Bruchteil eines Millimeters genau ausgerichtet bleiben müssen.
1. Die vier Arten von Weichfuß
Es gibt vier anerkannte Formen des Plattfußes, und davon hängt ab, wie man ihn behandelt:
- Paralleler weicher Fuß: die häufigste Form, bei der ein Fuß einfach kürzer ist als die anderen, wodurch ein flacher, paralleler Luftspalt zwischen dem Fuß und der Grundplatte entsteht. Dies wird durch das Einlegen von Unterlegscheiben mit der entsprechenden Dicke korrigiert.
- Winkel-Weichfuß: Dies tritt auf, wenn ein Fuß verbogen ist oder die Grundplatte geneigt ist, sodass der Fuß schräg aufliegt. Durch das Anziehen der Schraube wird der Fuß flach gegen die Grundplatte gedrückt, wodurch der Rahmen verbogen wird. Hier ist eine konische Unterlegscheibe oder eine Nachbearbeitung erforderlich, kein flacher Stapel.
- Weicher Fuß (induziert): verursacht durch übermäßige Korrosion, festsitzende Rückstände, Farbe oder zu viele Unterlegscheiben (mehr als vier oder fünf) unter einem Fuß. Beim Anziehen der Schraube wird das komprimierbare Material zusammengedrückt, wodurch ein schwammartig weicher Fuß entsteht. Abhilfe schafft das Reinigen der Oberfläche und das Verdichten des Unterlegscheibenpakets.
- Weicher Fuß durch äußere Krafteinwirkung: verursacht durch äußere Kräfte – Rohrspannungen, Leitungsrohre oder strukturelle Verstrebungen –, die am Rahmen ziehen oder drücken und diesen um etwa 30 cm von der Unterlage abheben. Das Problem lässt sich durch Unterlegscheiben nicht beheben; die verursachende äußere Belastung muss abgebaut werden (dies steht in engem Zusammenhang mit durch Rohrspannungen verursachten Verformungen).
2. Warum „Soft Foot“ ein großes Problem darstellt
Die durch ein instabiles Fundament verursachten Verformungen des Rahmens sind eine nachgewiesene Ursache für zahlreiche Maschinenausfälle:
- Verstärkte Vibrationen: Die inneren Spannungen und Verformungen führen zu einer Vorspannung, die die Schwingungen stark verstärken kann, was sich häufig in Betriebsdrehzahl (1×) und dessen Obertöne (2×, 3× usw.) – was leicht zu Verwechslungen führen kann mit Unwucht oder Fehlausrichtung. Der verformte Rahmen kann zudem die Steifigkeit der Konstruktion in Richtung einer Rahmenresonanz, was das Problem noch verschärft.
- Ausrichtungsprobleme: Eine präzise Ausrichtung ist unmöglich, solange ein weicher Fuß vorhanden ist. Da die Schrauben während des Ausrichtungsvorgangs angezogen und gelöst werden, verschiebt sich der Rahmen unvorhersehbar, sodass die Messwerte nicht reproduzierbar sind. Die Korrektur von „Soft Foot“ ist eine zwingende Voraussetzung für eine präzise Ausrichtung — Jede Achsvermessung sollte mit einer Überprüfung der Radstellung beginnen.
- Lager- und Dichtungsausfall: Eine Verformung des Gehäuses führt zu einer Verformung der Lagerbohrungen, wodurch die Lager ungleichmäßig belastet werden und es zu vorzeitigem Verschleiß kommt Lagerverschleiß und Ausfälle. Außerdem kann es Dichtungen aufreißen, was zu Undichtigkeiten und den damit verbundenen Reibungsspuren führt seal defects.
- Belastung von Welle und Kupplung: Die Verformung führt zu einer inneren Fehlausrichtung der Lager, wodurch sich die Welle verbiegen kann (eine erzwungene Schaftbogen) und die Kupplung überlasten, was zu einer Beschleunigung führt Kupplungsfehler.
Auch „Soft Foot“ wird häufig mit allgemeinen mechanische Lose und Lockerheit des SockelsDaher werden bei einer gründlichen Untersuchung alle drei Aspekte gemeinsam geprüft, anstatt sie isoliert zu betrachten.
3. Wie man einen weichen Fuß erkennt und korrigiert
Ein unebener Untergrund wird in der Regel bei einer Präzisionsausrichtung mithilfe von Messuhren oder einem Laser-Wellenausrichtung System. Der Arbeitsablauf umfasst drei Phasen:
- Erstprüfung: Nachdem alle Schrauben gelöst sind, schieben Sie eine Fühlerlehre unter jeden Fuß, um offensichtliche Lücken festzustellen. Diese kurze Überprüfung deckt oft die größten Mängel auf, noch bevor die Instrumente überhaupt aufgestellt sind.
- Systematische Messung: Um ein präzises Ergebnis zu erzielen, bringen Sie an jedem Fuß eine Messuhr (oder nutzen Sie die Funktion zur Erkennung von „weichen Füßen“ des Lasersystems) an. Stellen Sie die Messuhr bei festgezogenem Schraubbolzen auf Null, lösen Sie dann diesen einen Schraubbolzen und lesen Sie ab, um wie viel sich der Fuß nach oben bewegt. Eine Bewegung von mehr als etwa 0,05 mm (0,002 Zoll) deutet in der Regel auf einen „weichen Fuß“ hin, der korrigiert werden muss. Lösen Sie jeweils nur einen Schraubbolzen, damit Sie den Einfluss jedes einzelnen Fußes isoliert betrachten können.
- Korrektur: Legen Sie hochwertige, vorgeschnittene Edelstahl-Unterlegscheiben unter den weichen Fuß, um den gemessenen Spalt auszufüllen, und überprüfen Sie die Einstellung anschließend erneut. Wiederholen Sie diesen Vorgang bei allen Füßen, bis sich durch das Lösen einer einzelnen Schraube eine Bewegung innerhalb der Toleranzgrenzen ergibt. Verwenden Sie möglichst wenige Unterlegscheiben – wenn Sie zu viele Unterlegscheiben übereinanderlegen, entsteht lediglich wieder ein nachgiebiger, weicher Fuß.
Rechner, die die Arbeit beschleunigen
Zwei kostenlose Tools setzen diese Messungen in konkrete Maßnahmen um: ein Rechner für weichen Untergrund hilft dabei, die Bildverzerrung anhand Ihrer Messwerte zu quantifizieren, und ein Rechner für die Dicke von Unterlegscheiben rechnet den gemessenen Spalt in das exakte Unterlegscheibenpaket um, das eingebaut werden muss. Sobald die Füße flach aufliegen, Rechner für die Toleranz bei der Wellenausrichtung legt realistische Grenzwerte für Versatz und Winkel für die nachfolgende Ausrichtung fest.
4. „Soft Foot“ in der Schwingungsdiagnostik
Da ein „weicher Fuß“ im Frequenzspektrum ein Ungleichgewicht und eine Fehlausrichtung vortäuscht – eine starke 1×-Schwingung mit Oberschwingungen –, stellt er eine klassische Falle für den unachtsamen Analytiker dar. Ein verräterisches Anzeichen ist, dass sich das Symptom ändert, wenn eine Fußschraube gelöst wird: Wenn die 1×-Schwingung beim Lösen einer Schraube merklich abnimmt, liegt eine Rahmenverformung vor (und nicht eine Schwachstelle oder eine gebogene Welle) eine Rolle spielt. Eine praktische Überprüfung besteht darin, Amplitude und Phase mit einem tragbaren Zweikanal- Schwingungsanalysator such as the Balanset-1A an jedem Lager, lösen Sie dann nacheinander jede Fußschraube und beobachten Sie, wie sich der 1×-Vektor verschiebt; ein Fuß, der die Phase verschiebt oder die Amplitude verringert, ist der weiche. Wenn Sie zuerst den weichen Fuß beseitigen, stellen Sie sicher, dass alle nachfolgenden Auswucht- oder Ausrichtungsarbeiten den tatsächlichen Zustand des Rotors erfassen, anstatt einem Phantom nachzujagen, das durch einen verformten Rahmen und eine beeinträchtigte Fundamentsteifigkeit.
