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antriebstechnik 4/2018

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WÄLZ- UND GLEITLAGER<br />

erhält der Maschinenbetreiber einen ausführlichen<br />

CMS-Report mit einer Zustandsbeschreibung<br />

des Wälzlagers.<br />

Im Zuge der Messung werden unerwünschte<br />

Zustände und Kräfte wie Unwuchten<br />

an drehenden Maschinenbauteilen<br />

oder Fluchtungs- bzw. Ausrichtungsfehler<br />

von Wellen zuverlässig erkannt. Der<br />

CMS-Report gibt z. B. auch Hinweise auf<br />

unzureichende Schmierung und auf den<br />

vorzeitigen Verschleiß von Antriebselementen.<br />

Deshalb dient die Messung in<br />

der Praxis nicht nur der vorbeugenden Instandhaltung,<br />

sondern auch der Optimierung<br />

von Lagerstellen mit dem Ziel einer<br />

höheren Lebensdauer.<br />

Kontinuierliche<br />

Zustandsüberwachung<br />

Bei sicherheitskritischen Antrieben kann<br />

eine dauerhafte Überwachung gewünscht<br />

sein. Für diese Fälle hat NSK Sensorlager<br />

entwickelt: Wälzlager mit integrierter Sensorik,<br />

die kontinuierlich Informationen z. B.<br />

über Temperatur und Schwingungen erfassen,<br />

aufzeichnen und an eine übergeordnete<br />

Steuerung melden. Diese mechatronischen<br />

Antriebselemente haben inzwischen<br />

einen hohen Reifegrad erreicht. Die Signalauswertung<br />

stellt allerdings eine Herausforderung<br />

dar. Denn je nach Art des Schadens<br />

(Kratzer, Eindruck, Riefen) und seiner Position<br />

im Lager (Innen- oder Außenring,<br />

Käfig) entstehen Daten, die entsprechend<br />

ausgewertet werden müssen. Dabei steht<br />

die Frage im Zentrum: Wann deutet das<br />

Schwingungsprofil auf einen bevorstehenden<br />

Schaden bzw. einen Ausfall hin?<br />

Um dem Anwender die Beantwortung<br />

dieser Frage zu ermöglichen, hat NSK ein<br />

internes Software-Tool entwickelt, das aus<br />

den Intervallen der per Schwingungsanalyse<br />

erfassten Unregelmäßigkeiten auf deren Ursache<br />

schließt. Dabei spielt die Signalgüte<br />

keine große Rolle. Die Schwingungen lassen<br />

sich sogar mit einem Smartphone erfassen<br />

und anschließend auswerten. Im Anschluss<br />

lässt sich aus diesen Daten die Lebensdauer<br />

des individuellen Lagers mit guter Zuverlässigkeit<br />

ermitteln – sowohl als Offline-Verfahren<br />

mit einem externen Messgerät, dessen<br />

Messungen im Labor ausgewertet werden,<br />

als auch über die integrierte bzw. außerhalb<br />

des Lagers montierte Sensorik.<br />

Erfahrungen aus der<br />

Automobilindustrie genutzt<br />

Sowohl für die Entwicklung solcher Systeme<br />

als auch für die Auswertung der von<br />

den Sensoren generierten Daten benötigt<br />

man umfassendes Know-how, das NSK<br />

über viele Jahre gesammelt hat. In Fahrzeugen<br />

z. B. sind die Systeme für aktive Fahrsicherheit<br />

(ABS, ESP etc.) sowie komplexe<br />

elektrisch-elektronische Regelsysteme (z. B.<br />

elektrische Servolenkungen) auf Informationen<br />

aus Fahrwerk und Antriebsstrang angewiesen.<br />

Die Radlager bilden eine gute<br />

Integrationsmöglichkeit für die Sensorik,<br />

die für derartige Regelkreise benötigt wird.<br />

Deshalb kommen in den NSK-Radlagern<br />

der neuesten Hub-III-Generation magnetische<br />

Multipol-Encoder zum Einsatz.<br />

Bei Schienenfahrzeugen hat NSK ein<br />

„aufgelöstes“ Condition-Monitoring-System<br />

mit Radlager und separatem, industriegerechtem<br />

Vibrationssensor verwirklicht.<br />

Zu den Herausforderungen gehörte<br />

es, die von außen, d. h. vom Fahrweg kommenden<br />

Schwingungen herauszufiltern,<br />

sodass nur die im Lager entstehenden<br />

Schwingungen für die Lebensdaueranalyse<br />

berücksichtigt werden.<br />

Derartige Systeme befinden sich – in Verbindung<br />

mit doppelreihigen Kegelrollenlagern<br />

– bereits im Einsatz in Hochgeschwindigkeitszügen.<br />

Ein ähnliches<br />

Condition-Monitoring-System hat NSK für<br />

Windkraftanlagen entwickelt, das in einem<br />

japanischen Offshore-Windpark im Einsatz<br />

ist. Hier geht es darum, Unregelmäßigkeiten<br />

so frühzeitig zu erkennen, dass die Wartungsintervalle<br />

der Anlagen entsprechend<br />

getaktet werden können.<br />

Für solche Systeme sieht NSK großes<br />

Marktpotenzial – zumal die derart überwachten<br />

Wälzlager nicht nur Signale über<br />

ihren eigenen Zustand geben. Sie erfassen<br />

auch Messgrößen, die Aufschluss über den<br />

Zustand des gesamten Antriebsstrangs<br />

geben und unter Umständen Rückschlüsse<br />

auf den Prozess erlauben. So erlauben<br />

CMS-Messungen z. B. die Erfassung von<br />

dynamischen Unwuchten an Pumpen, Gebläsen<br />

und Ventilatoren.<br />

Mit professionellem Werkzeug<br />

Fehlern vorbeugen<br />

So fortgeschritten die Möglichkeiten der<br />

vorbeugenden Instandhaltung mit Sensorlagern<br />

und CMS-Messtechnik auch sind –<br />

der Anwender sollte darüber nicht die „guten<br />

alten“ Werkzeuge der Instandhaltung vernachlässigen.<br />

Auch sie leisten einen Beitrag<br />

zur Standzeitverlängerung von Antrieben.<br />

Das gilt insbesondere für die Werkzeuge zur<br />

Ausrichtung von Antriebswellen und -riemen.<br />

Mit ihnen lassen sich Fehlausrichtungen<br />

vermeiden, die zu erhöhtem Verschleiß und<br />

Vibrationen sowie vorzeitigen Ausfällen<br />

von Wälzlagern führen können. Denn: An<br />

mehr als 50 % der Maschinen wird mit der<br />

Zeit eine fehlerhafte Ausrichtung von Wellen<br />

und Riemen festgestellt.<br />

Aus diesem Grund hat NSK das LAB-Set<br />

ins Programm aufgenommen. Es erlaubt das<br />

einfache und präzise Erkennen von Fehlausrichtungen<br />

von Riemenantrieben. Die Messung<br />

erfolgt über zwei Linienlaser mit integrierten<br />

Zielmarken, die sich einfach befestigen<br />

lassen und die Detektion auch kleiner<br />

01 Wälzlager mit integrierter Sensorik für<br />

Condition-Monitoring-Anwendungen<br />

02 Die hochauflösenden digitalen Sensoren<br />

der Laserausrichtgeräte schaffen die<br />

Voraussetzung für ein genaues Ausrichten<br />

von Riemenantrieben<br />

03 Doppelreihige Kegelrollenlager in den<br />

Radsätzen von Hochgeschwindigkeitszügen<br />

werden bereits per Condition Monitoring<br />

überwacht<br />

Ausrichtungsfehler erlauben. Parallelversatz,<br />

Winkelfehler und Verdrehung sind sofort<br />

ersichtlich. Wenn sie behoben werden,<br />

erhöht sich die Lebensdauer der Antriebskomponenten<br />

einschließlich der Wälzlager.<br />

Zugleich wird der Verschleiß im Antrieb reduziert<br />

und – wegen der verringerten Reibung<br />

– die Energieeffizienz gesteigert. Ein<br />

ähnliches Laserausrichtsystem (LAS-Set)<br />

bietet NSK auch für Antriebswellen an.<br />

www.nskeurope.de<br />

<strong>antriebstechnik</strong> 4/<strong>2018</strong> 103

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