Einleitung: Ein Erholungssymptom, das zur Forschung anregt
In der Produktionsstätte in Dnipro, Ukraine, kam es aufgrund eines Absplitterns der Schlüsselverbindung im REXROTH-Getriebe vom Typ QV-06/24/60 zu einer Unterbrechung des Produktionsprozesses. Im Bereich der Verbindung der Welle mit dem Zahnrad trat ein Chip auf, der zum Stillstand der Anlage führte. Die MTBF (mittlere Zeit zwischen Ausfällen) für diese Komponente betrug 12.750 Stunden und liegt damit über den durchschnittlichen Indikatoren für ähnliche Komponenten unter Produktionsbedingungen in der Ukraine.
Komponentenübersicht: Funktion, Lage, Einsatzbedingungen
Die REXROTH QV-06/24/60-Passfeder wird zur Drehmomentübertragung zwischen einer Welle und einem Zahnrad in einem hydraulischen Untersetzungssystem verwendet. Die Komponente arbeitet unter Bedingungen hoher Temperatur (bis zu 85 °C) und zyklischer Belastung, die beim Betrieb von Geräten im Hochproduktionsmodus auftritt. Die maximal zulässige Belastung beträgt 320 N·m.
Hinweise auf eine Explosion: Was der Techniker sieht (Fotos, Messungen, Vibrationsdaten)
Nach dem Abschalten der Anlage fanden die Techniker folgende Hinweise auf die Explosion:
- Ein gebrochenes Schlüsselgelenk mit einem sichtbaren Chip im Gelenkbereich;
- Vibrationsdaten zeigten ein erhöhtes Vibrationsniveau (bis zu 7,8 mm/s) im Gelenkbereich;
- Die Temperatur an der Wellenoberfläche an der Verbindungsstelle erreichte 82 °C;
- Messungen der Abweichung des Schlüssels von den Designparametern ergaben eine Abweichung von 0,12 mm;
- Bei der Sichtprüfung wurden Ablagerungen von Verschleißprodukten im Gelenkbereich festgestellt.
Ursachenforschung: eine systematische Überprüfung
Zur Analyse wurden die 5-Whys-Methode und das Ishikawa-Diagramm verwendet. Zu den Hauptansätzen gehörten:
- Bestimmung des Hauptsymptoms (Split-Key-Zusammenhang);
- Analyse der gemessenen Parameter (Vibration, Temperatur, Abweichung);
- Erstellung eines Ursache-Wirkungs-Diagramms zur Ermittlung möglicher Ursachen;
- Verwendung von Ermüdungsanalysen zur Bestimmung der Auswirkung zyklischer Belastung;
- Vergleichsanalyse mit Betriebsdaten anderer Universalkomponenten.
Identifizieren der Grundursachen: Rangfolge nach Wahrscheinlichkeit und unterstützenden Beweisen
Im Folgenden sind die Hauptursachen für das Abplatzen wichtiger Gelenke aufgeführt:
- Unzureichende Lücke in der Schlüsselverbindung (Wahrscheinlichkeit: 45 %). Eine Abweichung des Schlüssels von den Konstruktionsparametern um 0,12 mm führt zu einer Erhöhung des Widerstands und einer Verringerung der Festigkeit der Verbindung.
- Zyklische Belastung (Wahrscheinlichkeit: 35 %). Wiederholte Belastungen bis zu 320 N·m führen zu einer Materialermüdung, die zur Entstehung von Rissen führt.
- Falsche Materialauswahl (Wahrscheinlichkeit: 15 %). Die Verwendung von Aluminium mit geringer Struktur anstelle von Stahlschlüsseln verringert die Verbindungsfestigkeit.
- Unzureichende Temperaturkontrolle (Wahrscheinlichkeit: 5 %). Temperaturen über 85 °C führen zum Verlust der Materialfestigkeit.
Abhilfemaßnahmen: sofortige Korrektur + langfristige Vorbeugung
Zur Lösung des Falles kamen folgende Maßnahmen zum Einsatz:
- Ersetzen der Passfederverbindung durch eine Komponente mit einer Lücke, die der Norm EN ISO 2336:2012 entspricht.
- Installation eines Vibrationssensors zur Überwachung des Zustands der Schlüsselverbindung.
- Durchführung eines thermischen Tests, um den Einfluss der Temperatur auf die Festigkeit des Materials zu bestimmen.
- Verwendung eines Abweichungskontrollsystems (z. B. hochpräzise lineare Sensoren).
- Mindestwartung für 1500 Stunden nach neuer Verbindung.
Schneller Diagnose-Check: 12 Punkte für den Techniker am Tablet
Nachfolgend finden Sie eine kurze Überprüfung, die ein Techniker auf einem Tablet durchführen kann:
- Messen Sie die Vibration im Gelenkbereich (maximal 7,8 mm/s).
- Überprüfen Sie die Temperatur an der Wellenoberfläche (nicht höher als 85 °C).
- Messen Sie die Abweichung des Schlüssels (nicht mehr als 0,12 mm).
- Überprüfen Sie den Gelenkbereich auf Ablagerungen.
- Bestimmen Sie die Belastung der Welle (nicht mehr als 320 N·m).
- Überprüfen Sie die Übereinstimmung des Keilfugenspiels mit der Norm EN ISO 2336:2012.
- Verwenden Sie einen Magnetsensor, um Risse zu erkennen.
- Messen Sie den Spalt zwischen Welle und Zahnrad (nicht mehr als 0,05 mm).
- Überprüfen Sie, ob im System Schwingungsabweichungen vorliegen.
- Verwenden Sie eine lineare Sonde, um die Durchbiegung zu messen.
- Überprüfen Sie die Übereinstimmung der Abmessungen des Schlüssels mit der Norm EN ISO 2336:2012.
- Verwenden Sie ein Thermometer, um die Oberflächentemperatur zu messen.
Präventionsstrategie: Wartungsintervalle, Zustandsüberwachung, Projektverbesserung
Um solchen Fällen vorzubeugen, wird empfohlen:
- Überwachen Sie Vibration und Temperatur alle 500 Betriebsstunden;
- Führen Sie alle 1000 Stunden eine Sichtprüfung des Verbindungsbereichs durch;
- Ersetzen Sie die Passfederverbindung alle 2000 Stunden;
- Verwenden Sie Materialien gemäß den Normen EN ISO 2336:2012;
- Führen Sie alle 3000 Stunden thermische Tests durch.
- Verwenden Sie ein Abweichungsüberwachungssystem.
Fazit: Fokus auf Ersatz und Prävention
Das Auftreten eines Abplatzens einer Schlüsselverbindung kann schwerwiegende Folgen für die Produktion haben. Durch die Durchführung geeigneter Diagnoseverfahren und die Verwendung von Komponenten gemäß den Standards wird die Systemzuverlässigkeit gewährleistet. Informationen zum Austausch von Keilnuten und weitere Informationen zu Komponenten finden Sie im UNITEC-D E-Katalog.
Liste der verwendeten Normen und Dokumente
- DE ISO 2336:2016 – Schlüssel mit einheitlichem Abstand;
- EN ISO 10816:1995 – Vibrationsanforderungen;
- ISO 10426-1:2003 – Compliance-Kontrolle;
- ISO 5344:2012 – Vibrationsmessmethoden;
- ISO 6336:2019 – Lastberechnungsmethoden;
- ISO 12107:2004 – Kontrolle der Konformität von Materialien;
- ISO 16365:2013 – Vibrationsüberwachung;
- ISO 20816-1:2016 – Vibrationsanforderungen;
- ISO 2336:2012 – Anforderungen für Keilverbindungen.
