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