DE3136613A1 - Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung des betriebszustands von zahnradgetrieben - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung des betriebszustands von zahnradgetrieben

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DE3136613A1
DE3136613A1 DE19813136613 DE3136613A DE3136613A1 DE 3136613 A1 DE3136613 A1 DE 3136613A1 DE 19813136613 DE19813136613 DE 19813136613 DE 3136613 A DE3136613 A DE 3136613A DE 3136613 A1 DE3136613 A1 DE 3136613A1
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gear
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Withdrawn
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DE19813136613
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English (en)
Inventor
Siegfried Ing.(grad.) 5203 Much Straßer
Helmut G. Ing.(grad.) 5000 Köln Wüstner
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • GPHYSICS
    • G07CHECKING-DEVICES
    • G07CTIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C3/00Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • G01M13/02Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/021Gearings

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Uberwachung des Betriebs-
  • zustands von Zahnradgetrieben Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Uberwachung des Betriebszustands von Zahnradgetrieben, insbesondere der Zahnkranzantriebe von Drehtrommeln, wie zum Beispiel Mühlen, Drehrohröfen, Trocknern usw., wobei die Temperatur der in Eingriff stehenden Zahnflanken gemessen wird.
  • Die exakte, funktionsgerechte Ausrichtung von Ritzel und Zahnkranz, beispielsweise bei großen Rohrmühlenantrieben, bereitet bekanntermaßen Schwierigkeiten. Dies liegt an den unterschiedlichen Verformungen der Drehtrommel im belasteten und im unbelasteten Zustand sowie an deren durch den Zerkleinerungsprozeß bedingten thermischen Dehnung.
  • Beide Einflüsse haben Verschiebungen bzw. Verlagerungen der Drehtrommelachse und damit der Zahnkranzachs.e gegenüber der weitgehend raumfesten Ritzelachse zur Folge, welche je nach dem Belastungsgrad oder dem Betriebszustand der Drehtrommel Korrekturen der Ausrichtung von Ritzel und Zahnkranz zueinander erforderlich machen, um schwere Schäden, etwa durch einseitige thermische oder mechanische Uberlastungen der im Eingriff befindlichen Zahnflanken zu verhindern.
  • Erzielt werden soll in jedem Fall eine gleichmäßige Lastverteilung über die Breite der Zahnflanken.
  • Es sind mehrere Meßmethoden bekannt, nach denen das Tr-agbild der Zahnflanken überprüfbar ist. So kann beispielsweise mittels einer Fuhlerlehre das Spiel von Zahnkranz und Ritzel an beiden Enden der Zahn flanken bei einem künstlich erzeugten Drehmoment gemessen werden.
  • Weiterhin ist es bekannt, durch Tuschieren der Zahnflanken des Ritzels und Drehen der Trommel das jeweilige Tragbild auf die Zahnflanken des Zahnkranzes zu übertragen. Diese beiden Methoden haben jedoch den Nachteil, daß nur das Tragbild einer statischen Belastung erzeugt wird. Das sich aus der dynamischen, beispielsweise von betriebsbedingten Torsionsschwingungen überlagerten Belastung ergebende Tragbild, das sich vom statischen Tragbild erheblich unterscheiden kann, wird hierbei nicht erfaßt. Es ist ferner bekannt, die Zahnflanken von Ritzel und Zahnkranz durch eine in Fett nicht lösbare Farbe einzufärben, so daß nach mehrstündigem Betrieb das Tragbild auf den Zahnflanken als blanke Fläche erscheint. Hierbei kann jedoch allenfalls festgestellt werden, ob die Zähne über die ganz Breite belastet sind, jedoch nicht, ob sie auch über die gesamte Breite gleichmäßig belastet sind. Ein weiterer Nachteil dieser Meßmethoden besteht darin, daß diese keine quantitative Aussage über das Ausmaß einer eventuell notwendigen Korrektur der Ritzelausrichtung ergeben, sondern dies vielmehr der praktischen Erfahrung des Betriebspersonals überlassen.
  • Es ist weiterhin bekannt ("The use of mill gear operating temperatures for alignment evaluation11, Druckschrift der Firma "The Falk Corporation", Milwaukee, Wisconsin, USA), die Lastverteilung auf den Zahnflanken von Zahnrädern derartiger Antriebe indirekt während des Betriebes über die punktweise vorgenommene Messung der Temperaturverteilung zu ermitteln, wobei die jeweilige Wärmestrahlung erfaßt wird.
  • Diese bekannte Meßmethode wird lediglich zur Optimierung einer zuvor nach konventionellen Methoden vorgenommenen anfänglichen Ausrichtung der Zahnräder angewendet und ansonsten diskontinuierlich zur Uberprüfung der Ausrichtung nach Ablauf bestimmter Zeitintervalle. In dieser Druckschrift wird weiterhin vorgeschlagen, die ermittelten Temperaturwerte als Grundlage für ein Berechnungsverfahren heranzuziehen, dessen Ziel die Festsetzung des Ausmaßes einer eventuell erforderlichen Korrektur der Ausrichtung der Ritzelachse ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu konzipieren, mittels welchen die eingangs geschilderten Nachteile bei der Uberwachung des Betriebszustands von derartigen Drehtrommelantrieben vermieden werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Temperatur der Lastflanken wenigstens eines Zahnrades kontinuierlich gemessen wird.
  • Auf diese Weise steht zu jedem Zeitpunkt eine Information über die thermische Belastung der jeweiligen Lastflanke zur Verfügung, so daß die Möglichkeit gegeben ist, BetrlebsstBrungen; bedingt durch eine Verlagerung der Drehachsen des jeweiligen Zahnredpaares oder nderungen in der Schmiermittelversorgung, sei es ein Schmiermlttelmangel oder eine geänderte Schmiermittelqualität sofort zu erkennen und geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten.
  • Besonders vorteilhaft kann eine derartige Messung zur automatischen Uberwachung dieser Antriebe eingesetzt werden, wobei - gegebenenfalls rechnerunterstützt - eine Auswertung der auf diese Weise gewonnenen Meßwerte mit anderen, den Betriebszustand des Drehtrommelantriebs und/oder beispielsweise des Schmiermittelsystems kennzeichnenden Parametern vorgenommen werden kann Insgesamt wird auf diese Weise ein erhöhtes Maß an Zuverlässigkeit erreicht, wobei sich anbahnende Störungen frühzeitig erkannt werden können.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur der Lastflanken an wenigstens zwei, vorzugsweise an mehreren, in Richtung der Breite des Zahnrades gesehen mit Abstand voneinander angeordneten Punkten gemessen. Hierbei besteht die Möglichkeit, ein durch einen Polygonzug angenähertes Temperaturprofil der Breite der Lastflanke zu gewinnen, so daß noch genauere, differenziertere Informationen über den Belastungszustand gewonnen werden können.
  • In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur der Lastflanken über die Breite eines Zahnrades kontinuierlich gemessen. Ein verfahrbar angeordnetes Meßgerät, welches gesteuert automatisch das Temperaturprofil der Breite des jeweiligen Zahnrades erfaßt, stellt die genauestmögliche Uberwachung dar, da eine stetige Temperaturkurve ermittelt werden kann.
  • Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ersichtlich sind, ergeben sich aus den folgenden, zeichnerischen Darstellungen. Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit fünf ortsfest angeordneten Temperaturmeßgeräten, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem, motorisch verfahrbaren Temperaturmeßgerät, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit einem, motorisch schwenkbar angeordneten Temperaturmeßgerät.
  • In Fig. 1 bezeichnet 1 ein Zahnrad das der Einfachheit halber nur zum Teil dargestellt ist. Längs der Breitseite 2 dieses Zahnrades 1 - gleichmäßig verteilt - befinden sich fünf berührungslos arbeitende Temperaturmeßgeräte 3, 4 59 6 und 7, welche über strichpunktiert dargestellte Meßleitungen mit einer Einrichtung 8 zur Aufbereitung der von diesen erzeugten Meßsignalen in Verbindung stehen. Die Wahl des Zahnrades bei einem Drehtrommelantrieb, das auf diese Weise überwacht wird, hängt von dessen zu erwartender Temperatur sowie der Empfindlichkeit und dem Meßbereich der eingesetzten Temperaturmeßgeräte ab, welche im vorliegenden Fall als Strahlungsthermometer ausgestaltet sind. Hier stellt das Zahnrad 1 das Ritzel eines Zahnkranzantriebes dar. Grundsätzlich können jedoch auf diese Weise Ritzel und Zahnkranz gleichzeitig bzw. bei Zahnkranzantrieben mit mehreren Ritzeln jedes Ritzel jeweils unabhängig überwacht werden. Die Einrichtung 8 kann beispielsweise ein Prozessor sein, welcher in Verbindung mit einem schreibenden und/oder registrierenden Meßgerät die ermittelten Meßwerte in einer für den Betreiber des jeweiligen Drehtrommelantriebes leicht erfaßbaren Weise wiedergibt. In der Zeichnung ist das Meßergebnis demzufolge als ein aus den diskreten Meßpunkten gebildeter Polygonzug in einem Koordinatensystem dargestellt, auf dessen Abszisse die Breite der Lastflanke und auf dessen Ordinate die gemessene Temperatur dargestellt ist. Dieses Temperaturbild der Lastflanke kann in digitaler oder analoger Form vielfältigen Verwendungszwecken zugeführt werden. Angedeutet sei hier lediglich eine Grenzwertüberwachungseinrichtung 9, mittels welcher bestimmte, wählbare Punkte der ermittelten Kurve hinsichtlich des Abweichens von bestimmten, diesen Punkten zugeordneten Sollwerten überwacht werden.
  • Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist ein Iemperaturmeßgerät 10 motorisch verfahrbar auf einer geradlinigen Führungseinrichtung 11 angeordnet, welche sich über die gesamte Breite des Zahnrades 1 erstreckt. Ein Verfahren des Meßgerätes 10 zwischen den durch die Führungseinrichtung 11 bestimmten Endpunkten wird nach Ablauf bestimmter wählbarer Zeitabschnitte automatisch ausgelöst, wobei jedoch auf die Darstellung der diesbezüglichen Steuerung, deren Konzeption keine grundsätzlichen Schwierigkeiten bereiten dürfte, aus Gründen der zeichnerischen Einfachheit verzichtet worden ist. Hierbei wird die Aufzeichnung einer über die Breite des Zahnrades stetigen Temperaturkurve mittels einer Einrichtung 8' ermittelt, die ähnlich aufgebaut ist, wie die mit 8 bezeichnete.
  • In Fig. 3 ist ein Temperaturmeßgerät 12 um eine vertikal zur Zeichenebene, die parallel zur nicht dargestellten Drehachse des Zahnrades 1 verläuft, angeordnete Achse 13 schwenkbar gelagert. Das Temperaturmeßgerät 12 steht mit einem nicht dargestellten, üblichen Drehantrieb in Verbindung, welcher eine gesteuerte, hin- und hergehende Schwenkbewegung in Richtung der Pfeile 14 ermöglicht, so daß die gesamte Breite des Zahnrades 1 meßtechnisch erfaßbar ist. Die Verarbeitung der von dem Temperaturmeßgerät 12 ermittelten Meßwerte geschieht in ähnlicher Weise und mit ähnlichen Mitteln wie bei der unter Fig 2 beschriebenen Ausführungsform 7 so daß die dort aufgeführten Vorzüge auch hier ihre Gültigkeit haben.
  • Die bei den Figuren 2 und 3 ermittelten stetigen Temperaturkurven können sowohl in einzelnen Punkten mit Sollwerten als auch als ganzes mit Sollkurve verglichen werden.
  • Leerseite

Claims (11)

  1. Patentansprüche Verfahren zur Uberwachung des Betriebszustands von Zahnradgetrieben, insbesondere der Zahnkranzantriebe von Drehtrommeln wie zum Beispiel Mühlen, Drehrohröfen, Trocknern usw., wobei die Temperatur der in Eingriff stehenden Lastflanken gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Lastflanken wenigstens eines Zahnrades (1) kontinuierlich gemessen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Lastflanken an wenigstens zwei, vorzugsweise an mehreren, in Richtung der Breite des Zahnrades (1) gesehen mit Abstand voneinander angeordneten Punkten gemessen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Temperaturen mit den jeweiligen Meßstellen zugeordneten Sollwerten verglichen werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, , daß daß die Temperatur der Last flanken über die Breite des Zahnrades (1) kontinuierlich gemessen wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Temperaturen zu einer, das Temperaturprofil des Zahnrades (1) über dessen Breite darstellenden Kurve aufbereitet und in digitaler oder analoger Form bereitgestellt werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte Kurve mit einer Sollkurve verglichen wird.
  7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch wenigstens zwei berührungslos arbeitende Temperaturmeßgeräte (3, 4, 5, 6, 7), welche in Richtung der Breite des Zahnrades (1) gesehen mit Abstand voneinander angeordnet sind.
  8. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein berührungslos arbeitendes Temperaturmeßgerät (10), welches in Richtung der Breite des Zahnrades (1) vorzugsweise motorisch entlang einer Führungseinrichtung (11) verfahrbar angeordnet ist.
  9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein berührungslos arbeitendes Temperaturmeßgerät (12), welches um eine raumfeste Achse (13) vorzugsweise motorisch schwenkbar angeordnet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (13) senkrecht zu einer Ebene angeordnet ist, die parallel zur Drehachse des Zahnrades (1) verläuft oder welche diese Drehachse enthält.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßgeräte (3, 4, 5, 6, 7) / das Temperaturmeßgerät (10, 12) mit einer Einrichtung (8, 80) zur Aufbereitung der von diesen / von diesem erzeugten Meßsignalen in Verbindung steht.
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