Am Wellenende eines Motors mussten nacheinander vier Lagersätze ausgetauscht werden, was sich schließlich als Ursache für die Wellenspannung herausstellte. Wellenspannung ist ein häufiges Problem beim Betrieb und der Prüfung von Hochleistungs- und Hochspannungsmotoren.
Um den ordnungsgemäßen Betrieb großer Motorlager zu gewährleisten, überprüfen Hersteller und Reparaturwerkstätten regelmäßig die Wellenspannung des Motors. Treten häufig Funktionsstörungen der Motorlager auf, wird neben der Wellenspannung auch deren Messung überprüft, um die Ursache zu ermitteln. Die Wellenspannung ist die Spannung, die zwischen den beiden Wellenenden des Motors bzw. zwischen der Welle und dem Lager entsteht.
Empirische Werte für die Wellenspannungsregelung von Axial-Keilmotoren
Bei Axialkolbenmotoren hat die Wellenspannung einen relativ großen Einfluss auf die Motorleistung. Der Schmierfilm besitzt eine gewisse Isolierwirkung. Eine geringe Wellenspannung erzeugt einen geringen Wellenstrom, der die Axialkolben kaum beeinträchtigt. Liegt der Effektivwert der Wellenspannung unter 0,5 V, verursacht dies keine Schäden am Gleitlager. Überschreitet die Wellenspannung jedoch einen bestimmten Wert, kann der Schmierfilm durchschlagen, wodurch ein Stromkreis entsteht, der die Axialkolben schädigt. Bei einer Wellenspannung über 1,5 V brennt die Axialkolbenplatte durch, was zu zahlreichen Brandnarben und -narben an der Oberfläche der Kolbenlegierung führt.
Empirische Werte für die Wellenstromregelung von Wälzlagern
Axialströme sind für Wälzlager besonders empfindlich. Axialströme über 1 A verkürzen die Lebensdauer des Lagers erheblich; bei über 2 A brennt das Lager nach wenigen Betriebsstunden durch. Daher schreibt die Reparaturwerkstatt vor, dass der Wellenstrom für Wälzlager 1 A nicht überschreiten darf; Werte unter 1 A gelten als unschädlich.
Schäden an der Wellenverlängerung durch Wellenspannung und Lösungen
Neben der Beschädigung der Lager verursacht die Motorenprüfung oder der Betrieb unterschiedliche Grade von Abrieb an der Motorwellenverlängerung. Einige Prüfgeräte verwenden eine Öllösung für die Wellenverlängerung, was jedoch bei relativ hoher Wellenspannung nicht funktioniert. Es gibt auch Hersteller, die weiche Kohlebürsten zur Druckentlastung einsetzen, darunter einige Lagerhersteller, die ebenfalls auf den Druckentlastungsschutz durch weiche Kohlebürsten setzen, die sich aber noch nicht gut durchgesetzt haben.
Die Kontrolle von hohen Motorwellenspannungen und Wellenströmen stellt jedes produzierende Unternehmen vor Herausforderungen. Der Einsatz von isolierten Lagern löst dieses Problem zwar effektiv, doch sind die Lagerkosten hoch. Nicht jeder Motor mit gleichen Produktspezifikationen weist eine gleich hohe Wellenspannung auf. Zudem besteht ein enger Zusammenhang zwischen Konstruktion, Prozesssteuerung und Fertigungsprozess, wodurch sich die Motorwellenspannung vorhersagen lässt. Dies ist ein Forschungsgebiet für Motorenhersteller.
Veröffentlichungsdatum: 02.07.2024