Diagnose von Geräuschen und abnormalen Vibrationen von Getrieben: Analyse von Schmierung, Zahnverschleiß, Spiel und Diagnose von Lagern

Problembeschreibung und Umfang

Dieses Handbuch dient der Diagnose und Beseitigung von Geräuschen und ungewöhnlichen Vibrationen in Industriegetrieben. Zu den Symptomen gehören erhöhte Geräusche (über 85 dB), Vibrationen über 4,5 mm/s, Drehmomentinstabilität und eine erhöhte Temperatur des Getriebegehäuses über 80 °C.

Anwendungsbereich:

• Zylindrische und konische Reduzierstücke mit einer Leistung von 1-500 kW
• Schneckengetriebe von Industrieanlagen
• Planetengetriebe von Förderanlagen
• Getriebe von Metallbearbeitungsmaschinen

Klassifizierung der Kritikalität:

• Kritisch: Vibration >7,1 mm/s, Lärm >90 dB, Temperatur >90°C
• Wichtig: Vibration 4,5–7,1 mm/s, Geräusch 85–90 dB, Temperatur 80–90 °C
• Gering: Vibration 2,8–4,5 mm/s, Lärm 75–85 dB, Temperatur 70–80 °C

Sicherheitsmaßnahmen

ACHTUNG! Vor Beginn der Diagnose:

• Wenden Sie das LOTO-Verfahren (Lockout/Tag) an
• Benutzen Sie PSA: Schutzbrille, Handschuhe, Gehörschutz
• Gespeicherte Energie: Druckentlastung in hydraulischen Systemen
• Rotierende Teile: Vollständiger Stillstand vor dem Entfernen von Schachtdeckeln
• Heißes Fett: Die Temperatur kann 100°C erreichen
• Chemische Gefahr: Dämpfe von gebrauchtem Schmiermittel in geschlossenen Räumen

Diagnosegeräte sind erforderlich

Checkliste für die Erstbewertung

Systematische Diagnostik – Entscheidungsschema

1. Analyse der Natur von Lärm und Vibrationen

1. Periodisches Geräusch mit der Drehfrequenz der Eingangswelle
   • WENN die Frequenz mit nvh – Exzentrizität des Zahnrads – übereinstimmt
   • WENN es von Stößen begleitet wird, liegt ein Zahndefekt vor
   • Gehen Sie zu Punkt 3.1 (Diagnose von Getrieben)
2. Periodisches Geräusch mit der Drehfrequenz der Abtriebswelle
   • WENN die Frequenz mit dem n-ten übereinstimmt - Exzentrizität des Rades
   • WENN die Vibration unter Belastung zunimmt – Verschleiß der Radzähne
   • Gehen Sie zu Punkt 3.1 (Diagnose von Getrieben)
3. Hochfrequente Geräusche und Vibrationen
   • IF-Frequenz >1000 Hz – Wälzlager
   • WENN die Frequenz 500-1000 Hz beträgt - Gleitlager
   • Gehen Sie zu Punkt 3.2 (Diagnose der Lager)
4. Ständiges Geräusch ohne klare Frequenz
   • WENN es sich mit der Viskosität des Schmiermittels ändert, liegt eine unzureichende Schmierung vor
   • WENN mit einem Temperaturanstieg einhergeht - Überhitzung
   • Gehen Sie zu Punkt 3.3 (Schmierstoffanalyse)

2. Spektralanalyse von Schwingungen

Einstellungen des Schwingungsanalysators:

• Frequenzbereich: 10-10000 Hz
• Anzahl der Spektrallinien: 3200
• Fenster: Hanning
• Mittelung: 4 Spektren

Matrix der Störungsursachen

Detaillierte Analyse der Hauptursachen für Störungen

3.1 Getriebeverschleiß und -schäden

Pitting (Lochfraß):

Tritt aufgrund von Kontaktermüdung der Zahnoberflächen auf, wenn die zulässigen Kontaktspannungen überschritten werden. Kritischer Druck: >1500 MPa für 40KHN-Stahl.

Diagnose:

• Sichtkontrolle durch Inspektionsluken
• Endoskopische Kontrolle unzugänglicher Bereiche
• Schmierstoffanalyse auf Eisengehalt >150 ppm

Abrasiver Verschleiß:

Der Grund: Verunreinigung des Schmierstoffs mit Partikeln >40 Mikrometer. Die Reinheitsklasse muss der ISO 4406 Stufe 19/17/14 entsprechen.

Messung des Seitenspiels:

1. Blockieren Sie ein Rad
2. Messen Sie das Winkelspiel des zweiten Rades
3. Berechnen Sie das lineare Spiel: L = α × R (α im Bogenmaß, R ist der Radius des Kreises)
4. Vergleichen Sie mit der Norm: 0,15–0,25 mm für ein 3–5 mm Modul

3.2 Diagnose von Lagern

Charakteristische Häufigkeiten von Lagerfehlern:

• BPFO (äußerer Ringdefekt) = 0,4 × n × z
• BPFI (Innenringdefekt) = 0,6 × n × z
• BSF (Rollkörperdefekt) = 0,4 × n × z × (D/d)
• FTF (Separatordefekt) = 0,4 × n

Dabei ist n die Rotationsfrequenz (Hz), z die Anzahl der Wälzkörper und D/d das Durchmesserverhältnis

Temperaturdiagnose:

• Normalbetrieb: 40-60°C
• Achtung: 60–80 °C
• Notfallzustand: >80°C

3.3 Analyse des Zustands des Schmierstoffs

Zu überwachende Hauptindikatoren:

Schrittweise Vorgehensweise zur Fehlerbehebung

4.1 Beseitigung des Getriebeverschleißes

1. Bei geringfügiger Grübchenbildung (<10 % der Zahnoberfläche):
   • Reduzieren Sie die Belastung auf 80 % des Nennwerts
   • Ersetzen Sie das Öl durch eine um eine Stufe höhere Viskositätsklasse
   • Installieren Sie einen zusätzlichen Feinfilter ≤25 μm
   • Inspektion nach 500 Betriebsstunden
2. Bei erheblichem Verschleiß (>10 % der Zahnoberfläche):
   • Gerät stoppen
   • Messen Sie die verbleibende Dicke des Zahns mit einem Messschieber
   • WENN die Dicke <80 % des Nennwerts beträgt, tauschen Sie das Zahnrad aus
   • Überprüfen Sie die Zentrierung der Wellen mit einer Toleranz von ±0,05 mm
3. Einstellung des seitlichen Abstands nach dem Austausch:
   • Stellen Sie einen Abstand von 0,20 ± 0,05 mm für Modul 3–5 mm ein
   • Verwenden Sie Einstellabstandshalter mit einer Dicke von 0,1–0,5 mm
   • Anzugsmoment der Deckelschrauben: 150-200 Nm

4.2 Austausch der Lager

1. Demontage:
   • Erwärmung der Karosserie auf 80-100°C mit einem Induktionsheizgerät
   • Benutzen Sie den Abzieher mit gleichmäßiger Kraft
   • Reinigen Sie die Sitzflächen mit Lösungsmittel
2. Sitzkontrolle:
   • Ovalität der Welle: <0,01 mm
   • Oberflächenrauheit: Ra 0,8–1,6 μm
   • Radialschlag: <0,02 mm
3. Einbau neuer Lager:
   • Erhitzen des Lagers auf 80°C im Ölbad
   • Installationszeit: nicht mehr als 2 Minuten nach dem Erhitzen
   • Axiale Spannung: 0,02–0,05 mm für das Gehäuse
   • Füllung mit Schmiermittel: 30-50 % des Innenvolumens

4.3 Schmierstoffwechsel und Reinigung

1. Vollständiger Ölwechsel:
   • Lassen Sie das Altöl durch die Ablassschraube ab
   • Gehäuse 30 Minuten mit Spülfett spülen
   • Füllen Sie frisches Fett bis zur Markierung ein
   • Lassen Sie das Getriebe 15 Minuten lang im Leerlauf laufen
2. Betankungsvolumen nach Getriebetyp:
   • Zylinder einstufig: 2-5 Liter
   • Zylindrisch zweistufig: 5-15 Liter
   • Wurm: 1-8 Liter
   • Planeten: 3-12 Liter

Vorbeugende Maßnahmen

Ersatzteile und Komponenten

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Referenzmaterialien

• DSTU 2860-94 „Zylinderräder. Festigkeitsberechnung“
• ISO 14635-1:2000 „Zahnräder – FZG-Prüfverfahren“
• ISO 10816-3:2009 „Mechanische Schwingungen – Bewertung von Maschinenschwingungen durch Messungen an nicht rotierenden Teilen“
• EN 13824:2004 „Zustandsüberwachung und Diagnose von Maschinen – Allgemeine Richtlinien“
• ISO 4406:2017 „Hydraulische Fluidtechnik – Flüssigkeiten – Verfahren zur Kodierung des Verschmutzungsgrads durch Feststoffpartikel“
• Wartungshandbuch für UNITEC-D-Industriegetriebe
• Handbuch zur Schwingungsdiagnose mechanischer Geräte