Ein eigentlich rotationssysmmetrisches Bauteil kann auf Grund von Fertigungstoleranzen oder unhomogenem Gefüge im Material eine Unwucht aufweisen. Derartige Unwuchten in einem Antriebssystem können im Betrieb nicht nur zu erheblichen Vibrationen, sondern auf Dauer auch zu Beschädigungen einzelner Komponenten, bis hin zum gesamten Antriebssystem führen. Da hier unter anderem auch die Drehzahl einen entscheidenden Einfluß hat, wird immer für eine bestimmte Drehzahl ausgewuchtet. In der Regel ist diese die Nenndrehzahl des Antriebssystems.
Notwendigkeit von Wuchten
Um Unwuchten zu vermeiden und das Antriebssystem zu schützen, ist es erforderlich, das entsprechende Bauteil, z.B. eine Kupplung, zu wuchten. Hierzu gibt es speziell die ehemalige DIN ISO 1940, welche vor kurzem mit der DIN ISO 21940-11 überarbeitet worden ist. Am folgenden Beispiel einer Wellenkupplung möchten wir Ihnen einen Einblick zum Thema Auswuchten geben.
Statisches und Dynamisches Auswuchten eines Rotors
Beim Wuchten unterscheidet man zwischen "statischen" Auswuchten (sog. Ein-Ebenen-Auswuchten; 1. Darstellung Abb. 1) und "dynamischen" Auswuchten (sog. Zwei-Ebenen-Auswuchten; 3. Darstellung Abb. 2). Entscheidend ob statisch oder dynamisch ausgewuchtet werden muss, ist das Längen-Durchmesser-Verhältnis des zu wuchtenden Rotors (z.B. gesamte Kupplung oder Komponenten einer Kupplung). Ist das Verhältnis von Länge/Durchmesser <= 1, wird statisch ausgewuchtet. Ist das Verhältnis Länge/Durchmesser >1, wird dynamisch ausgewuchtet. Eine Unwuchtkorrektur an einem Rotor kann durch Materialabtrag, wie z.B. Abbohren, Schleifen, etc. oder durch Materialauftrag, wie z.B. Aufschweißen oder Anschrauben von Material durchgeführt werden.
Beim statischen Auswuchten genügt eine Unwuchtkorrektur am Rotor in einer Ebene, d.h. es wird nur an einer Position auf der Achse des Rotors ein Masseausgleich vorgenommen. Beim dynamischen Auswuchten erfolgt eine Unwuchtkorrektur in mindestens zwei oder mehreren Ebenen am Rotor.
Besonderheiten beim Wuchten einer Wellenkupplung
Abhängig vom Kupplungstyp und dessen Aufbau muss eine entsprechende Wuchtausführung gewählt werden. Hierbei unterscheidet man vier verschiedene Ausführungen:
1. Einzelteilwuchtung
Einzelne oder alle Teile der Kupplung werden jedes für sich gemäß der geforderten Wuchtqualität ausgewuchtet.
2. Baugruppenwuchtung
Einzelne Teile einer Kupplung werden zu einer Baugruppe montiert, z.B. linke/rechte Kupplungs-hälfte, und gemäß der geforderten Wuchtqualität ausgewuchtet. Die Lage der Einzelteile der montierten Baugruppen zueinander wird an allen Trennstellen vermerkt.
3. Kombination Einzelteil- / Baugruppenwuchtung
Hier wird z.B. eine Kupplungshälfte als Baugruppe montiert ausgewuchtet, während die andere Seite in Einzelteilen gewuchtet wird, um später einen problemlosen Austausch von Verschleißteilen wie z.B. Bremsscheiben oder –trommeln zu ermöglichen.
Kombination Einzelteil- / Baugruppenwuchtung
4. Komplettwuchtung
Das Auswuchten einer komplett montierten Kupplung ist nur bei drehsteifen und spielfreien Kupplungen sinnvoll, wie z.B. Lamellen- oder Metallbalgkupplungen. Dieses Verfahren stellt sicher, daß alle Fehler/Toleranzen an den Verbindungsstellen der Kupplungsbauteile kompensiert werden. Optional werden Einzelteile und/oder Baugruppen vorab gewuchtet, um die Unwuchtkorrektur bei der Komplettwuchtung zu minimieren.
Zahnkupplungen können generell nicht komplett gewuchtet werden, da die Nabe und die Hülse durch das Spiel in der Verzahnung nicht konzentrisch zueinander sitzen. Die Zentrierung der Nabe und Hülse erfolgt erst unter Last, was beim Wuchten nicht gegeben ist. Zahnkupplungen können daher nur in Einzelteilen oder einzelnen zusammenmontierten Komponenten ausgewuchtet werden.
Bei elastischen Kupplungen ist eine Komplettwuchtung nicht sinnvoll, da hier immer der elastische Zwischenring oder elastische Puffer als "weiche, deformierbare Trennstelle" zwischen den beiden Kupplungshälften fungiert. Der Ring verformt sich unter Betriebsbedingungen anders als beim Auswuchtvorgang und ist daher als Wuchtkomponente nicht definiert erfassbar.
Voll- und Halbkeil-Wuchten von Wellenkupplungen
Wellenkupplungen verbinden Antriebs- und Arbeitsmaschinen bzw. noch dazwischen geschaltete Getriebe miteinander. Diese Aggregate werden vorab von deren Herstellern ebenfalls ausgewuchtet. Hierbei gibt es bei Wellen, die für eine Welle-Nabeverbindung mit Paßfeder vorgesehen sind, verschiedene Wuchtausführungen. Dabei wird zwischen Halb- und Vollkeil-Wuchtung unterschieden. Damit die Auswuchtung von der Welle und der Kupplung miteinander harmonisiert, muß die Wuchtausführung auch beim Auswuchten der Kupplung berücksichtigt werden.
Bei der Halbkeil-Wuchtung wird die Maschinenwelle mit eingelegter halber Paßfeder oder vor dem Einbringen der Paßfedernut gewuchtet. In diesem Fall wird auch die Kupplung Halbkeil ausgewuchtet. Hierzu wird die Kupplungsbaugruppe oder die Kupplungskomponente auf eine glatte Wuchtaufnahme (Welle) aufgezogen und mit geschlossener Paßfedernut ausgewuchtet. Die geschlossene Paßfedernut kann entweder durch das Einlegen einer halben Paßfeder erzeugt werden oder die Kupplung wird vor dem Nuten gewuchtet.
Letzteres ist die gängigere und einfachere Variante, da beim Auswuchten mit eingelegter halber Paßfeder die genaue Position und Masse der Paßfeder bekannt sein muss. Diese Informationen sind jedoch meistens vorab nicht gegeben und zudem ist dieses Verfahren sehr aufwändig.
Halbkeil-Wuchtung
Bei der Vollkeil-Wuchtung wird die Maschinenwelle mit eingelegter ganzer Paßfeder ausgewuchtet. In diesem Fall wird die Kupplung nach dem Nuten auf eine glatte Wuchtaufnahme aufgezogen und mit offener Paßfedernut ausgewuchtet.
Vollkeil-Wuchtung
Wie schon eingangs erwähnt ist das Wuchten einer Kupplung wichtig, damit Ihr Antriebssystem unwuchtfrei läuft und auch die Komponenten geschützt werden. Die Auswahl und die Abstimmung der richtigen Kupplung sind dabei natürlich ebenfalls von großer Bedeutung. Gerne helfen wir Ihnen dabei die passende Kupplung für Ihre Anwendung zu finden.
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