Autor: Lily Wang Veröffentlichungszeit: 08.06.2026 Herkunft: Yile-Maschinen
Inhaltsverzeichnis
Der Zahnkranz und das Ritzel einer Kugelmühle, die nicht richtig ausgerichtet sind, verschleißen nicht einfach schneller – sie zerstören sich gegenseitig. Der kantenbelastete Zahnkontakt konzentriert die gesamte übertragene Kraft auf einen Bruchteil der verfügbaren Zahnfläche und vervielfacht die Kontaktspannung im Vergleich zu korrekt ausgerichteten Zahnrädern um den Faktor drei bis fünf. Die Folge sind beschleunigte Lochfraßbildung, Abplatzungen und schließlich Zahnbrüche – eine Fehlerart, die einen Zahnkranz im Wert von 200.000 bis 800.000 US-Dollar abschreiben und einen Konzentrator oder ein Zementwerk für vier bis acht Wochen stilllegen kann.
Dennoch gehört die Fehlausrichtung von Zahnkränzen zu den häufigsten vermeidbaren Ausfällen in der Schwerindustrie. Die Ursache liegt fast nie in einem Herstellungsfehler am Getriebe selbst. Dies ist fast immer das Ergebnis einer fehlerhaften Erstinstallation, einer unzureichenden Überprüfung nach der Installation oder einer Ausrichtungsabweichung, die bei der routinemäßigen Wartung nicht erkannt und korrigiert wurde.
Dieser Leitfaden beschreibt das komplette technische Verfahren zum Ausrichten eines Zahnkranzes und eines Ritzels in einer Kugelmühle – von der Vorausrichtungsprüfung über die Messung des Spiels, die Analyse des Zahnkontaktmusters, die Rundlaufkorrektur und die abschließende Überprüfung. Es richtet sich an Wartungsingenieure und Zuverlässigkeitsexperten, die umsetzbare, praxiserprobte Verfahren anstelle allgemeiner Prinzipien benötigen.
Das Ausrichten des Zahnkranzes und des Ritzels einer Kugelmühle stellt Herausforderungen dar, die es bei der herkömmlichen Getriebeausrichtung nicht gibt:
Skala. Ein großer Kugelmühlen-Zahnkranz kann einen Durchmesser von 8–12 Metern haben, 30–80 Tonnen wiegen und einen Modul von 30–50 haben. In diesem Maßstab führt bereits ein Positionsfehler von 1 mm am Ritzellagergehäuse zu einer Zahnkontaktverschiebung, die bei einem kleineren Zahnradsatz katastrophal wäre. [1]
Thermische und strukturelle Flexibilität. Der Mühlenmantel ist kein starrer Körper. Es verformt sich unter dem Gewicht der Ladung, dehnt sich während des Betriebs thermisch aus und kann mit der Zeit eine Ovalität der Schale entwickeln. Alle diese Effekte verändern die Position des Zahnkranzes relativ zum Ritzel, nachdem die Mühle in Betrieb geht – was bedeutet, dass eine perfekte Kaltausrichtung keine Garantie für eine korrekte Warmausrichtung ist.
Segmentierter Getriebeaufbau. Die meisten Zahnkränze für große Kugelmühlen bestehen aus zwei oder vier Segmenten, die am Mühlengehäuse miteinander verschraubt sind. Bei den Segmentverbindungen besteht die Möglichkeit von Stufenfehlern (radiale und axiale Diskontinuitäten an den Verbindungsflächen), die gemessen und korrigiert werden müssen, bevor eine Ausrichtung sinnvoll sein kann.
Antriebe mit zwei Ritzeln. Viele große Mühlen verwenden zwei Ritzel, die einen einzelnen Zahnkranz antreiben, eines auf jeder Seite. In dieser Konfiguration hängt die Lastverteilung zwischen den beiden Ritzeln entscheidend von der Ausrichtung ab – ein falsch ausgerichtetes Ritzel trägt eine unverhältnismäßige Last und beschleunigt seinen Verschleiß, während das andere Ritzel unterbelastet ist.
Das Verständnis dieser Herausforderungen ist für die korrekte Interpretation der Messergebnisse und die Festlegung realistischer Ausrichtungsziele von entscheidender Bedeutung.
Bevor Sie mit der Ausrichtung des Zahnkranzes beginnen, stellen Sie sicher, dass die folgenden Instrumente und Geräte verfügbar und kalibriert sind:
Messgeräte:
Messuhren (DTI) mit Magnetfuß – Mindestauflösung 0,01 mm, Bereich 0–10 mm
Fühlerlehren-Set – Bereich 0,05–3,00 mm, kalibriert
Außenmikrometer oder Messschieber – zur Zahndickenmessung
Laserausrichtungssystem oder Totalstation (für große Mühlen, bei denen die Reichweite der Messuhr nicht ausreicht)
Ingenieursblau (Markierungsmasse) und Pinsel – zur Beurteilung des Zahnkontaktmusters
Infrarot-Thermometer – zur Überwachung der Lagertemperatur während des Einlaufens
Ausrüstung:
Hydraulische Hebevorrichtung – zur Einstellung des Ritzellagergehäuses
Präzisions-Unterlegscheibenmaterial – Edelstahl, Bereich 0,05–5,00 mm
Drehmomentschlüssel – für Zahnkranzsegmentschrauben und Ritzellager-Halteschrauben
Langsamer Antrieb (Barring-Getriebe) – unerlässlich, um die Mühle während der Ausrichtung unter kontrollierten Bedingungen zu drehen
Dokumentation:
Zeichnung der allgemeinen Anordnung des Fräsers, die den nominalen Achsabstand, die Spielspezifikation und den Einstellbereich des Ritzellagergehäuses zeigt
Fertigungszeichnung für Zahnkränze mit Darstellung von Zahnprofil, Modul, Eingriffswinkel und Zahnbreite
Frühere Ausrichtungsdatensätze (falls verfügbar) – zum Trendvergleich
Beginnen Sie niemals mit der Ausrichtungsarbeit an einem Zahnkranz und einem Ritzel, ohne zuvor eine gründliche Prüfung der Ausrichtung durchgeführt zu haben. Der Versuch, Komponenten auszurichten, die zugrunde liegende Mängel aufweisen, führt zu falschen Ergebnissen und kann zu weiteren Schäden führen.
Überprüfen Sie bei segmentierten Zahnkränzen alle Verbindungsflächen der Segmente:
Überprüfung des Schraubendrehmoments: Überprüfen Sie, ob alle Segmentverbindungsschrauben mit dem angegebenen Drehmoment angezogen sind. Durch zu geringe Drehmomente können sich die Segmente unter Belastung relativ zueinander verschieben, was eine stabile Ausrichtung unmöglich macht. Die Drehmomentwerte sind in der Getriebezeichnung angegeben. Typische Werte für Getriebeverbindungen mit großem Zahnkranz liegen je nach Schraubengröße bei 800–2.000 Nm.
Schrittfehler an den Verbindungsflächen: Messen Sie mit einer Messuhr, die an einer festen Referenz (nicht am Mühlengehäuse) montiert ist, den radialen und axialen Schritt an jeder Segmentverbindung, während der Fräser langsam durch die Verbindung gedreht wird. Ein Schrittfehler von mehr als 0,3 mm am Teilkreis weist darauf hin, dass die Verbindungsflächen nicht korrekt ausgerichtet sind – dies muss vor dem Fortfahren korrigiert werden. [1]
Fugenflächenspalt: Prüfen Sie die Segmentfugenflächen visuell und mit Fühlerlehren auf Lücken. Jeder Spalt von mehr als 0,1 mm weist darauf hin, dass die Verbindung nicht vollständig sitzt. Überprüfen Sie das Drehmoment der Schrauben und den Zustand der Verbindungsfläche erneut.
Zustand der Federplatte oder des Tangentialbolzens: Die meisten Zahnkränze sind über Federplatten oder Tangentialbolzen am Mühlengehäuse befestigt, sodass das Zahnrad relativ zum Gehäuse leicht schweben kann (um eine unterschiedliche Wärmeausdehnung auszugleichen). Überprüfen Sie alle Federplatten auf Risse, Verformung oder Lockerheit. Beschädigte Federplatten führen dazu, dass sich das Getriebe während des Betriebs verschiebt und eine stabile Ausrichtung unmöglich wird.
Zustand des Gehäuseflansches: Untersuchen Sie den Gehäuseflansch der Mühle (die Montagefläche für den Zahnkranz) auf Korrosion, Verformung oder Ablagerungen. Der Flansch muss sauber und flach sein – etwaige hohe Stellen führen dazu, dass das Zahnrad mit axialem Wackeln läuft (Stirnschlag), der nicht allein durch die Einstellung des Ritzels korrigiert werden kann.
Überprüfen Sie vor der Messung der Ausrichtung die Zahnoberflächen von Zahnkranz und Ritzel auf Folgendes:
Lochfraß und Abplatzungen: Beachten Sie den Ort und die Verteilung. Konzentriert sich der Lochfraß auf die Zahnspitzen, Wurzeln oder ein Ende der Zahnfläche? Das Muster verrät die Art der Fehlausrichtung.
Riefenbildung und Abrieb: Zeigt einen Schmierfehler oder eine übermäßige Gleitgeschwindigkeit aufgrund einer Fehlausrichtung an.
Plastische Verformung (Ridging): Zeigt eine Überlastung an – das Zahnmaterial ist unter Kontaktbeanspruchung nachgegeben.
Zahnfraktur: Alle gebrochenen Zähne müssen dokumentiert und auf ihre Ursache untersucht werden, bevor mit der Ausrichtung fortgefahren wird.
Interpretation von Verschleißmustern vor dem Ausrichten: An einem Ende der Zahnfläche konzentrierter Verschleiß (Kantenbelastung) bestätigt eine axiale Fehlausrichtung. An den Zahnspitzen konzentrierter Verschleiß deutet auf übermäßiges Zahnflankenspiel oder ein falsches Zahnprofil hin. An den Zahnwurzeln konzentrierter Verschleiß weist auf ein unzureichendes Spiel oder einen Profilfehler hin. Diese Muster geben Hinweise darauf, wo Ausrichtungskorrekturen vorgenommen werden müssen.
Überprüfen Sie die Temperatur des Ritzellagers (sollte normale Betriebstemperatur haben, nicht erhöht) und achten Sie auf ungewöhnliche Geräusche. Überprüfen Sie, ob die Halteschrauben des Lagergehäuses locker sind. Ein Ritzel, das auf einem defekten Lager läuft, kann nicht richtig ausgerichtet werden – das Lager muss zuerst ausgetauscht werden.
Der Rundlauf des Zahnkranzes – die Abweichung des Zahnrads von der tatsächlichen kreisförmigen Drehung um die Mühlenachse – ist die Grundlage für alle nachfolgenden Ausrichtungsarbeiten. Alle anderen Ausrichtungsparameter sind bedeutungslos, wenn der Rundlauffehler nicht zunächst quantifiziert und, wenn möglich, korrigiert wird. [2]
Einrichtung: Montieren Sie eine Messuhr auf einem starren, festen Träger (nicht auf dem Mühlengehäuse oder einer anderen Komponente, die sich mit der Mühle dreht). Positionieren Sie die Anzeigespitze so, dass sie die Zahnspitzen des Zahnrads (Außendurchmesser) oder vorzugsweise den Teilungszylinder des Zahnrads berührt, wenn eine Referenzfläche verfügbar ist.
Verfahren:
Drehen Sie die Mühle langsam mit dem Mahlwerk – mindestens eine vollständige Umdrehung
Notieren Sie den Messwert der Messuhr alle 10–15° Drehung (24–36 Messwerte pro Umdrehung).
Markieren Sie die Winkelposition der maximalen und minimalen Messwerte auf dem Zahnrad
Berechnen Sie den gesamten Rundlauffehler = maximaler Messwert − minimaler Messwert
Akzeptanzkriterien:
Hervorragend: ≤ 0,5 mm TIR (Gesamtindikatorwert)
Akzeptabel: 0,5–1,5 mm TIR
Achtung: 1,5–3,0 mm TIR – Ursache untersuchen; wenn möglich korrigieren
Nicht akzeptabel: > 3,0 mm TIR – muss korrigiert werden, bevor mit der Ritzelausrichtung fortgefahren wird
Ursachen für übermäßigen Rundlauf:
Segmentgelenkschrittfehler (am häufigsten)
Falsche Montage des Zahnrads am Gehäuseflansch
Die Ovalität des Gehäuses führt dazu, dass der Durchmesser der Zahnradmontage nicht rund ist
Fehler bei der Zahnradherstellung (selten bei qualitativ hochwertigen Zahnrädern)
Einrichtung: Positionieren Sie die Messuhr so neu, dass sie die Zahnradfläche berührt – die Seitenfläche des Zahnrads, so nah wie möglich am Pitchzylinder.
Verfahren: Gleiches Rotationsverfahren wie beim Radialschlag – Messwerte alle 10–15° während einer vollständigen Umdrehung aufzeichnen.
Akzeptanzkriterien:
Ausgezeichnet: ≤ 0,5 mm TIR
Akzeptabel: 0,5–1,0 mm TIR
Achtung: 1,0–2,0 mm TIR
Inakzeptabel: > 2,0 mm TIR – führt dazu, dass das Zahnrad axial wackelt und das Ritzel bei jeder Umdrehung in den korrekten Eingriff hinein- und herausfährt
Ursachen für übermäßigen Planlauf:
Gehäuseflansch nicht senkrecht zur Mühlenachse
Schmutz oder hohe Stellen auf der Montagefläche des Gehäuseflansches
Gelenkschrittfehler in axialer Richtung segmentieren
Beschädigte oder fehlende Federplatten führen zu ungleichmäßigem Sitz des Getriebes
Wenn die Unrundheit akzeptable Grenzen überschreitet, hängt der Korrekturansatz von der Ursache ab:
Fehler bei der Segmentfugenstufe: Passen Sie die Unterlegscheiben der Segmentfugen an (falls die Konstruktion dies zulässt) oder bearbeiten Sie die Fugenflächen. Dies erfordert spezielle Ausrüstung und sollte vom Getriebehersteller oder einem qualifizierten Dienstleister durchgeführt werden.
Probleme mit dem Schalenflansch: Bearbeiten Sie die Flanschfläche, um Ebenheit und Rechtwinkligkeit wiederherzustellen. Hierbei handelt es sich um einen großen Eingriff, der einen Werksstillstand und spezielle Bearbeitungsgeräte erfordert.
Probleme mit den Federplatten: Beschädigte Federplatten ersetzen und erneut prüfen.
Wichtig: Wenn die Unrundheit nicht innerhalb akzeptabler Grenzen korrigiert werden kann, müssen die nachfolgenden Ausrichtungsmessungen die Unrundheitsschwankung berücksichtigen. Das Ritzel muss so positioniert werden, dass eine korrekte Ausrichtung an der durchschnittlichen Gangposition gewährleistet ist, und die Spielspezifikation muss erweitert werden, um die Unrundheitsschwankung auszugleichen.
Spiel – das Spiel zwischen den nicht antreibenden Zahnflanken des kämmenden Zahnradpaares – ist der am häufigsten gemessene und am häufigsten missverstandene Ausrichtungsparameter bei Zahnkranzantrieben.
Spiel erfüllt drei wesentliche Funktionen:
Verhindert Zahninterferenzen – ermöglicht eine thermische Ausdehnung von Zahnrad und Ritzel, ohne dass die Zähne miteinander verriegeln
Bietet Platz für den Schmierfilm – der Schmierstoff, der den Metall-auf-Metall-Kontakt an den Zahnflanken verhindert, benötigt Platz zur Bildung
Ausgleich von Fertigungstoleranzen – kleine Fehler im Zahnabstand und im Zahnprofil werden durch Spiel ausgeglichen
Berechnung des Sollspiels:
Bei Großmodul-Zahnradantrieben mit offenem Zahnkranz wird das Zielspiel normalerweise in der Zahnradzeichnung angegeben. Als allgemeine Referenz wird in der Industrie häufig die folgende Formel verwendet:
$$j_{min} = 0,03 imes m_n$$
$$j_{max} = 0,05 imes m_n$$
Wobei $$m_n$$ das Normalmodul in Millimetern ist.
Beispiel: Für einen Zahnkranz Modul 40:
Minimales Spiel: $$0,03 imes 40 = 1,2 ext{ mm}$$
Maximales Spiel: $$0,05 imes 40 = 2,0 ext{ mm}$$
Überprüfen Sie immer anhand der spezifischen Zahnradzeichnung – einige Hersteller geben je nach Zahnprofildesign unterschiedliche Spielbereiche an.
Verfahren:
Drehen Sie die Mühle, um einen Zahneingriffspunkt an der am besten zugänglichen Stelle zu positionieren (normalerweise an der Seite der Mühle, in der 3-Uhr- oder 9-Uhr-Position).
Führen Sie bei stehendem Fräser und gesperrtem Antrieb Fühlerlehren zwischen die nicht antreibenden Flanken eines ineinandergreifenden Zahnpaares ein
Wählen Sie die dickste Fühlerlehrenkombination, die mit leichtem Widerstand durch den Spalt gleitet – das ist das Spiel an diesem Punkt
Notieren Sie das Maß und die Winkelposition des Zahnkranzes
Drehen Sie die Fräse, um den nächsten Messpunkt in Position zu bringen – messen Sie an mindestens 4 gleichmäßig verteilten Positionen um den Zahnradumfang (0°, 90°, 180°, 270°).
Bei einem segmentierten Zahnrad auch unmittelbar vor und nach jeder Segmentverbindung messen
Interpretation der Spielvariation:
Spielschwankung über den Umfang = Rundlauffehler des Zahnkranzes
Wenn maximales Spiel − minimales Spiel ≈ 2 × Rundlauffehler: Dies ist zu erwarten und richtig
Wenn die Abweichung das Zweifache des gemessenen Rundlauffehlers übersteigt, prüfen Sie, ob es zu Segmentverbindungsfehlern oder zu lockerem Ritzellager kommt
Das Spiel wird eingestellt, indem das Ritzellagergehäuse radial zur Mitte des Zahnkranzes hin oder von dieser weg bewegt wird:
Zu großes Spiel (Achsabstand zu groß): Ritzellagergehäuse in Richtung Zahnkranz verschieben. Entfernen Sie die Unterlegscheiben unter der Lagergehäusebasis oder stellen Sie die radialen Positionierungsschrauben ein, falls vorhanden.
Zu wenig Spiel (Achsabstand zu klein): Ritzellagergehäuse vom Zahnkranz wegbewegen. Fügen Sie Unterlegscheiben unter der Lagergehäusebasis hinzu.
Anleitung zur Anpassungsschrittweite:
1 mm radiale Ritzelbewegung ändert das Spiel um etwa $$2 imes sin(alpha)$$, wobei $$alpha$$ der Eingriffswinkel ist
Bei einem Eingriffswinkelgetriebe von 20°: 1 mm Radialbewegung ≈ 0,68 mm Spieländerung
Bei einem Eingriffswinkelgetriebe von 25°: 1 mm Radialbewegung ≈ 0,85 mm Spieländerung
Nehmen Sie Anpassungen in kleinen Schritten vor (maximal 0,5–1,0 mm pro Einstellung) und messen Sie nach jeder Einstellung erneut.
Die Spielmessung bestätigt den korrekten Achsabstand, sagt aber nichts darüber aus, ob die Zahnradachsen parallel sind oder ob der Kontakt korrekt über die Zahnfläche verteilt ist. Die Analyse des Zahnkontaktmusters ist der entscheidende Test für die Ausrichtung von Zahnkranz und Ritzel.
Verfahren:
Reinigen Sie die Zahnflächen sowohl des Zahnkranzes als auch des Ritzels gründlich – entfernen Sie sämtliches Schmiermittel, Fett und Schmutz von mindestens 10 aufeinanderfolgenden Zähnen jeder Komponente
Tragen Sie eine dünne, gleichmäßige Schicht Ingenieursblau (Preußisch-Blau-Markierungsmasse) nur auf die Ritzelzähne auf – 6–10 aufeinanderfolgende Zähne
Tragen Sie die Masse mit einem Pinsel oder einer Rolle auf, um einen gleichmäßigen Film mit einer Dicke von etwa 0,05–0,10 mm zu erhalten – zu dick ergibt ein irreführendes Muster; Zu dünn führt zu unzureichender Übertragung
Drehen Sie die Mühle mithilfe des Mahlwerks langsam durch die markierten Zähne – ein Durchgang durch das Netz reicht aus
Untersuchen Sie das Übertragungsmuster auf den Zähnen des Zahnkranzes – das vom Ritzel übertragene Blau zeigt die tatsächliche Kontaktzone
Das Tragbild verrät Ihnen alles über den Ausrichtungszustand. Lernen Sie, es richtig zu lesen:
✅ Richtige Ausrichtung – ideales Tragbild:
Der Kontakt deckt 70–80 % der Zahnbrustbreite ab
Der Kontakt ist auf der Zahnfläche zentriert (nicht zu einem Ende verschoben)
Der Kontakt erstreckt sich von etwa 30 % Zahnhöhe bis 70 % Zahnhöhe (zentriert auf der Teilungslinie).
Das Muster ist gleichmäßig – keine vereinzelten hohen Stellen oder Lücken innerhalb der Kontaktzone
❌ Muster zu einem Ende der Zahnbrust verschoben (Kantenbelastung):
Der Kontakt konzentriert sich auf das Antriebsende oder Nicht-Antriebsende des Zahns
Zeigt eine axiale Fehlausrichtung an – die Ritzelachse ist in der Axialebene nicht parallel zur Zahnkranzachse
Korrektur: Passen Sie die axiale Position eines Ritzellagergehäuses an (verschieben Sie ein Ende der Ritzelwelle axial), um die Achsen in eine parallele Ausrichtung zu bringen
❌ An den Zahnspitzen konzentriertes Muster:
Kontakt am Kopf (Spitze) der Zähne des Antriebsrads
Zeigt einen zu großen Achsabstand (zu großes Spiel) oder einen Profilfehler an
Korrektur: Wenn das Spiel innerhalb der Spezifikation liegt, ist das Profil möglicherweise abgenutzt – beurteilen Sie die Zahndicke. Wenn das Spiel zu groß ist, verringern Sie den Achsabstand.
❌ An den Zahnwurzeln konzentriertes Muster:
Kontakt am Zahnfuß (Wurzel) der Antriebszahnräder
Zeigt einen unzureichenden Achsabstand (zu geringes Spiel) oder einen Profilfehler an
Korrektur: Achsabstand vergrößern, um das richtige Spiel zu erreichen. Auf Störungen prüfen.
❌ Diagonales Kontaktmuster:
Das Kontaktband verläuft diagonal über die Zahnbrust
Zeigt eine kombinierte radiale und axiale Fehlausrichtung an – die Ritzelachse ist gleichzeitig in beiden Ebenen relativ zur Zahnkranzachse schief
Korrektur: Erfordert die gleichzeitige Anpassung sowohl der radialen Position als auch der axialen Parallelität – die komplexeste Ausrichtungsbedingung
❌ Zeitweiliger oder punktueller Kontakt:
Der Kontakt erscheint als isolierte Punkte und nicht als kontinuierliches Band
Zeigt Oberflächenunregelmäßigkeiten an – hohe Stellen an den Zahnflanken aufgrund von Herstellungsfehlern, früheren Schäden oder ungleichmäßigem Verschleiß
Korrektur: Wenn das Getriebe neu ist, wenden Sie sich an den Hersteller. Wenn die Ausrüstung abgenutzt ist, müssen die hohen Stellen möglicherweise von einem qualifizierten Ausrüstungsspezialisten bearbeitet werden.
Nachdem Sie das Muster qualitativ interpretiert haben, quantifizieren Sie die Kontaktabdeckung:
$$ ext{Flächenkontaktverhältnis} = rac{ ext{Kontaktbreite (mm)}}{ ext{Gesamtflächenbreite (mm)}} imes 100 %$$
Minimal akzeptables Flächenkontaktverhältnis:
Neuinstallation: ≥ 70 %
Einlaufzeit (erste 500 Stunden): ≥ 50 % (Kontakt verbessert sich, wenn die Oberflächen einwirken)
Bewährter Betrieb: ≥ 60 % (ein gewisser Verschleiß an hohen Stellen ist normal und akzeptabel)
Wenn das Flächenkontaktverhältnis bei einer Neuinstallation unter 50 % liegt, fahren Sie nicht mit dem Volllastbetrieb fort – das Zahnrad ist nicht richtig ausgerichtet und es kommt schnell zu Schäden.
Mit den Messdaten der Phasen 2–4 haben Sie nun ein vollständiges Bild über den Ausrichtungszustand. Diese Phase umfasst den physischen Einstellvorgang für das Ritzellagergehäuse.
Ein Ritzellagergehäuse verfügt typischerweise über vier Einstellfreiheitsgrade:
Einstellung |
Auswirkung auf die Ausrichtung |
Messung betroffen |
Radiale Position (zum/vom Zahnrad weg) |
Ändert den Achsabstand |
Gegenreaktion |
Axiale Position (entlang der Mühlenachse) |
Ändert die axiale Netzposition |
Zahntragbild (Endschicht) |
Vertikale Position (oben/unten) |
Ändert den vertikalen Mittenabstand |
Spiel + Kontaktmuster |
Winkelförmig (schräg) (ein Ende nach innen, das andere Ende axial nach außen) |
Ändert die Achsparallelität |
Zahntragbild (diagonal) |
Bei Doppelritzelmühlen verfügt jedes Ritzel über ein eigenes Lagergehäuse mit den gleichen vier Freiheitsgraden – plus der zusätzlichen Anforderung, dass beide Ritzel die Last gleichmäßig teilen.
Befolgen Sie immer diese Reihenfolge – die Anpassung in der falschen Reihenfolge führt zu Wechselwirkungen, die die Konvergenz erschweren:
Schritt 1: Korrigieren Sie zunächst den Planlauf des Zahnkranzes
Wenn der Axialschlag 1,0 mm TIR überschreitet, beheben Sie die Grundursache (Federplatten, Zustand des Flansches), bevor Sie das Ritzel einstellen. Ein korrekt auf ein wackelndes Zahnrad ausgerichtetes Ritzel wird nach der Korrektur des Wackelns falsch ausgerichtet sein.
Schritt 2: Ungefähre Radialposition (Spiel) einstellen
Passen Sie die radiale Position des Ritzels an, um ein Spiel in der Mitte des angegebenen Bereichs zu erreichen. Hierbei handelt es sich um eine Grobeinstellung – Sie verfeinern sie, nachdem Sie das Kontaktmuster festgelegt haben.
Schritt 3: Achsparallelität einstellen (Tragbild-Endverschiebung)
Wenn das Tragbild zu einem Ende der Zahnfläche verschoben ist, passen Sie die axiale Position des entsprechenden Endes des Ritzellagergehäuses an:
Muster zur Antriebsseite verschoben : Bewegen Sie das Lagergehäuse der Antriebsseite axial vom Zahnrad weg (oder bewegen Sie die Nicht-Antriebsseite zum Zahnrad hin).
Muster zur verschoben Nicht-Antriebsseite : entgegengesetzte Einstellung
Einstellschritt: 0,5–1,0 mm pro Schritt; Markiermasse erneut auftragen und nach jeder Einstellung erneut prüfen
Schritt 4: Radiale Position verfeinern
Nach der Korrektur der Achsparallelität das Spiel erneut messen – die axiale Einstellung hat möglicherweise den effektiven Achsabstand geringfügig verändert. Verfeinern Sie die radiale Position, um das Spiel wieder auf den Zielwert zu bringen.
Schritt 5: Kontaktmuster überprüfen
Tragen Sie frische Markierungsmasse auf und überprüfen Sie das Tragbild erneut. Das Muster sollte nun einen zentrierten Kontakt aufweisen, der ≥ 70 % der Gesichtsbreite abdeckt. Wenn nicht, identifizieren Sie den verbleibenden Fehlausrichtungsmodus und wiederholen Sie die entsprechende Anpassung.
Schritt 6: Überprüfen Sie alle Befestigungselemente und ziehen Sie sie fest
Nachdem Sie die korrekte Ausrichtung erreicht haben, ziehen Sie alle Halteschrauben des Ritzellagergehäuses mit dem vorgeschriebenen Drehmoment an. Überprüfen Sie das Spiel nach dem Anziehen noch einmal. Durch das Anziehen der Schrauben kann sich das Gehäuse leicht verschieben.
Radiale Einstellung (Unterlegscheiben unter dem Lagergehäuseboden):
Berechnen Sie den erforderlichen Ausgleichsscheibenwechsel anhand der Spielmessung
Lösen Sie die Halteschrauben des Lagergehäuses (nicht entfernen).
Heben Sie das Lagergehäuse mit hydraulischen Hebern leicht an – ausreichend, um Unterlegscheiben zu entfernen/einzufügen
Entfernen oder fügen Sie Unterlegscheiben hinzu, um die berechnete Positionsänderung zu erreichen
Senken Sie das Gehäuse auf die Unterlegscheiben ab und ziehen Sie die Halteschrauben fest
Vor dem endgültigen Anziehen das Spiel erneut messen
Anleitung zur Auswahl von Unterlegscheiben:
Verwenden Sie Unterlegscheiben aus Edelstahl – verwenden Sie keine weichen Metalle (Kupfer, Aluminium), die unter Last kriechen
Verwenden Sie die minimale Anzahl an Unterlegscheiben – ein Stapel aus vielen dünnen Unterlegscheiben ist weniger stabil als weniger dicke Unterlegscheiben
Stellen Sie sicher, dass die Unterlegscheiben mindestens 80 % der Grundfläche des Lagergehäuses bedecken – verwenden Sie keine kleinen Unterlegscheiben, die die Last konzentrieren
Eine korrekte statische Ausrichtung garantiert keine korrekte dynamische Ausrichtung. Die Mühle muss unter kontrollierten Bedingungen eingefahren werden, um sicherzustellen, dass die Ausrichtung unter Betriebslast und Temperatur erhalten bleibt.
Stufe 1: Leerlauf (leere Mühle), 2–4 Stunden
Starten Sie die Mühle mit reduzierter Geschwindigkeit (50 % der normalen Betriebsgeschwindigkeit, wenn ein Antrieb mit variabler Geschwindigkeit verfügbar ist).
Überwachen Sie die Ritzellagertemperaturen alle 15 Minuten – sie sollten sich unter 65 °C stabilisieren
Achten Sie auf ungewöhnliche Geräusche – Klicken, Knirschen oder periodische Schlaggeräusche weisen auf Zahnbeeinträchtigungen oder Kontaktprobleme hin
Stoppen Sie nach einer Stunde und überprüfen Sie das Zahnkontaktmuster erneut – der Einlaufkontakt sollte eine Verbesserung gegenüber dem statischen Muster zeigen
Stufe 2: Teillastlauf, 8–24 Stunden
Laden Sie die Mühle auf 30–50 % der normalen Kugelladung auf
Mit normaler Betriebsgeschwindigkeit laufen lassen
Überwachen Sie die Lagertemperaturen kontinuierlich
Halten Sie nach 8 Stunden an und prüfen Sie die Zahnoberflächen – achten Sie auf Anzeichen für einen korrekten Kontakt (poliertes Kontaktband) und auf das Fehlen von Belastungen (Rillenbildung, Lochfraß).
Stufe 3: Volllastlauf, 48–72 Stunden
Auf normales Betriebsniveau aufladen
Überwachen Sie die Lagertemperaturen und Vibrationsniveaus
Stoppen Sie nach 48 Stunden und führen Sie eine vollständige Überprüfung der Ausrichtung durch. Messen Sie das Spiel an 4 Positionen und tragen Sie erneut Markierungsmasse auf, um das Kontaktmuster zu überprüfen
Dokumentieren Sie alle Messungen als Grundlage für zukünftige Wartungsarbeiten [3]
Das Ausrichten des Zahnkranzes ist keine einmalige Tätigkeit. Erstellen Sie einen regelmäßigen Überwachungsplan:
Intervall |
Messung |
Aktionsauslöser |
Monatlich |
Temperaturtrend des Ritzellagers |
Steigende Temperatur → untersuchen |
Monatlich |
Visuelle Inspektion der Zahnoberfläche |
Neue Lochfraßbildung/Rillenbildung → Spiel messen |
Vierteljährlich |
Spielmessung (4 Positionen) |
Abweichung > 2 mm → vollständige Ausrichtungsprüfung |
Vierteljährlich |
Radialschlag des Zahnkranzes |
> 2,0 mm TIR → Ursache untersuchen |
Jährlich |
Vollständige Ausrichtungsuntersuchung (alle Parameter) |
Jeder Parameter außerhalb der Spezifikation → korrekt |
Bei jedem geplanten Shutdown |
Zahnkontaktmuster |
< 60 % Abdeckung → vor dem Neustart anpassen |
Nach eventuellen Fundamentarbeiten |
Vollständige Ausrichtungsumfrage |
Immer – Fundamentarbeiten verändern alles |
Schulen Sie Ihre Bediener und Ihr Wartungsteam darin, diese Frühwarnzeichen zu erkennen:
Zunehmende Vibrationen am Mühlenantriebsende – insbesondere bei der Zahneingriffsfrequenz (Wellendrehzahl × Anzahl der Ritzelzähne)
Steigende Ritzellagertemperatur – insbesondere, wenn ein Lager auf derselben Ritzelwelle heißer läuft als das andere
Ungewöhnliche Geräusche – ein periodisches „Klackern“ oder „Bumsen“ bei jeder Umdrehung des Zahnkranzes weist auf ein lokales Problem hin (Segmentverbindungsstufe, beschädigter Zahn oder schwerer Schlag).
Verschlechterung des Schmierstoffzustands – ein erhöhter Metallpartikelgehalt im Getriebeschmierstoff weist auf einen beschleunigten Zahnverschleiß hin
Sichtbare Verschiebung des Verschleißmusters – wenn sich das polierte Kontaktband an den Zähnen zu einem Ende der Schlagfläche bewegt, entsteht eine axiale Fehlausrichtung
Das Mühlengehäuse, der Zahnkranz und das Ritzel dehnen sich alle thermisch aus, wenn die Mühle Betriebstemperatur erreicht. Bei einer großen Kugelmühle kann die thermische Ausdehnung des Mühlenmanteldurchmessers die Mittelposition des Zahnkranzes um 1–3 mm relativ zur Kaltposition verschieben. Wenn das Ritzel auf die Kaltgangposition ausgerichtet ist, wird es im Betrieb falsch ausgerichtet.
Lösung: Führen Sie entweder die Ausrichtung bei Betriebstemperatur durch (Warmausrichtung, wie in dieser Anleitung beschrieben) oder berechnen Sie die erwartete Wärmeausdehnung und versetzen Sie die Kaltausrichtung entsprechend vor. Der thermische Offset sollte aus dem Material des Mühlenmantels (typischerweise Kohlenstoffstahl, Wärmeausdehnungskoeffizient ≈ 12 × 10⁻⁶ /°C) und dem erwarteten Temperaturanstieg berechnet werden.
Das Messen des Spiels an einem einzelnen Punkt und die Feststellung, dass die Ausrichtung abgeschlossen ist, ist der häufigste Ausrichtungsfehler. Aufgrund des Unrundheitsfehlers des Zahnrads variiert das Spiel entlang des Umfangs. Eine einzelne Messung kann auf den maximalen oder minimalen Punkt fallen, was ein völlig irreführendes Bild des durchschnittlichen Achsabstands ergibt.
Lösung: Messen Sie immer an mindestens 4 Positionen im Abstand von 90°. Berechnen Sie das durchschnittliche Spiel und die Variation. Der Durchschnitt sollte innerhalb des angegebenen Bereichs liegen; Die Abweichung sollte mit dem gemessenen Rundlauf übereinstimmen.
Der Versuch, einen Zahnkranz auszurichten, der lockere Segmentverbindungsbolzen oder Stufenfehler an den Verbindungsflächen aufweist, ist zwecklos – die Zahnradposition ändert sich jedes Mal, wenn die Verbindung das Netz durchläuft, was eine stabile Ausrichtung unmöglich macht.
Lösung: Überprüfen und korrigieren Sie den Zustand der Segmentverbindungen immer als ersten Schritt jeder Ausrichtungskampagne, bevor andere Messungen durchgeführt werden.
Das Anziehen der Halteschrauben des Ritzellagergehäuses mit vollem Drehmoment vor der Überprüfung des endgültigen Kontaktmusters ist ein häufiger Fehler, der Zeit verschwendet. Durch das Anziehen der Schrauben kann sich die Gehäuseposition um 0,2–0,5 mm verschieben, wodurch sich das Spiel und möglicherweise das Kontaktmuster ändern.
Lösung: Ziehen Sie die Schrauben für alle Zwischenmessungen fest an (handfest plus eine Vierteldrehung). Das Drehmoment wird erst dann auf die endgültige Spezifikation angezogen, nachdem bestätigt wurde, dass Kontaktmuster und Spiel korrekt sind. Überprüfen Sie dann nach dem Anziehen noch einmal das Spiel.
Nicht jedes Ausrichtungsproblem des Zahnkranzes kann durch Anpassen der Ritzelposition gelöst werden. Verwenden Sie diesen Entscheidungsrahmen, um die richtige Vorgehensweise zu bestimmen:
Zustand |
Empfohlene Aktion |
Spiel außerhalb des zulässigen Bereichs, Kontaktmuster gut |
Passen Sie nur die radiale Position des Ritzels an |
Tragbild kantenbelastet, Spiel korrekt |
Nur die Achsparallelität des Ritzels einstellen |
Radialschlag > 3,0 mm TIR |
Untersuchen und beheben Sie die Grundursache vor der Ausrichtung |
Axialschlag > 2,0 mm TIR |
Überprüfen Sie die Federplatten und den Gehäuseflansch. vor der Ausrichtung korrigieren |
Die Zahndicke ist um mehr als 30 % des Originals abgenutzt |
Planen Sie den Austausch des Zahnrads ein – durch die Ausrichtung wird die Zahnfestigkeit nicht wiederhergestellt |
Durch MT-Inspektion erkannte Zahnwurzelrisse |
Sofortiger Austausch – Betrieb nicht weiterführen |
Lochfraß bedeckt > 30 % der Zahnflächenfläche |
Bewerten Sie die verbleibende Lebensdauer. Planen Sie den Austausch innerhalb von 6–12 Monaten |
Segmentfugenschrittfehler > 0,5 mm |
Vor dem Ausrichten die Verbindung korrigieren – wenden Sie sich an den Getriebehersteller |
Innerhalb des Einstellbereichs des Ritzels kann keine korrekte Ausrichtung erreicht werden |
Untersuchen Sie die Siedlung des Mühlenfundaments; kann ein bautechnischer Eingriff erforderlich sein |
Ein Zahnkranz kann nur dann richtig ausgerichtet werden, wenn er korrekt gefertigt wurde. Maßfehler im Zahnrad – Unrundheit, Zahnabstandsfehler, Profilfehler – führen zu Ausrichtungsproblemen, die durch keine noch so große Einstellung des Ritzels vollständig korrigiert werden können.
Yile Machinery produziert Hochleistungs-Segmentzahnkränze für Kugelmühlen, SAG-Mühlen und Drehrohröfen nach folgenden Qualitätsstandards, die die korrekte Feldausrichtung direkt unterstützen:
Radialschlag des fertigen Zahnrads : ≤ 0,5 mm TIR (gemessen auf unserer Präzisions-Vertikaldrehmaschine vor dem Versand)
Axialschlag des fertigen Zahnrads : ≤ 0,5 mm TIR
Schrittfehler der Segmentverbindung : ≤ 0,1 mm (kontrolliert durch Präzisionsbearbeitung der Verbindungsflächen als abgestimmter Satz)
Zahnabstandsfehler : Gemäß DIN 3962 Genauigkeitsklasse 9 oder besser
Material : ZG42CrMo-legierter Gussstahl, vakuumentgast (VD), mit vollständiger Zertifizierung der chemischen und mechanischen Eigenschaften
ZfP : 100 % Ultraschallprüfung (UT) + Magnetpulverprüfung (MT) an allen Zahnwurzelzonen und Segmentverbindungsbereichen
Zu jedem Zahnkranz wird ein vollständiger Maßkontrollbericht geliefert – einschließlich Rundlaufmessungen, Daten zum Zahnabstand und Messungen der Segmentverbindungsschritte – damit Ihr Ausrichtungsteam genau weiß, was zu erwarten ist, bevor das Zahnrad vor Ort eintrifft.
Für Für segmentierte Zahnkränze, die vor Ort ohne Mühlendemontage installiert werden müssen , stellen wir passende Segmentsätze mit präzisionsgefertigten Verbindungsflächen her und liefern vollständige Installationsanweisungen.
Wir fertigen auch Passende Ritzelwellen für Kugelmühlen- und Ofenantriebe – die Lieferung von Zahnrad und Ritzel als aufeinander abgestimmter, verifizierter Satz beseitigt die häufigste Ursache für Ausrichtungsschwierigkeiten: geometrische Inkompatibilität zwischen Zahnrad und Ritzel verschiedener Hersteller.
Das richtige Spiel hängt vom Getriebemodul ab. Die allgemeine Industrierichtlinie liegt bei 0,03–0,05 × Modul (normal). Beispielsweise sollte ein Zahnkranz des Moduls 36 ein Spiel von 1,08–1,80 mm haben. Überprüfen Sie immer anhand der spezifischen Zahnradzeichnung – einige Hersteller geben andere Werte an. Messen Sie an 4 Stellen rund um den Umfang und verwenden Sie den Durchschnitt; Abweichungen am Umfang spiegeln den Unrundheitsfehler des Zahnrads wider, der normal und zu erwarten ist.
Messen Sie das Spiel mindestens vierteljährlich und nach jedem Wartungsereignis, das sich auf die Ausrichtung auswirken könnte (Fundamentarbeiten, Lageraustausch, Reparatur des Mühlengehäuses). Wenn die Mühle zunehmende Vibrationen oder Geräusche aufweist, messen Sie sofort. Mit zunehmender Abnutzung der Zähne nimmt das Spiel zu – eine progressive Zunahme im Laufe der Zeit ist normal; Eine plötzliche große Änderung weist auf ein Problem hin.
Dieses „Sanduhr“- oder „nur in der Mitte“-Kontaktmuster weist darauf hin, dass sich die Ritzelwelle unter Last durchbiegt, sodass die Zähne nur in der Mitte der Fläche in Kontakt kommen. Hierbei handelt es sich um ein strukturelles Problem – die Ritzelwelle ist für die aufgebrachte Last zu klein dimensioniert oder die Lagerspannweite ist zu groß. Ausrichtungsanpassungen können dies nicht korrigieren. Wenden Sie sich zur Beurteilung an den Gerätehersteller oder einen Getriebespezialisten.
Ungleiche Lagertemperaturen in einem Doppelritzelantrieb weisen fast immer auf eine ungleiche Lastverteilung hin – ein Ritzel trägt mehr als 50 % des gesamten Antriebsdrehmoments. Dies wird durch einen Unterschied im Achsabstand (Spiel) zwischen den beiden Ritzeln verursacht. Messen Sie das Spiel an beiden Ritzeln – das Ritzel, das heißer läuft, hat normalerweise weniger Spiel (näher am Zahnrad). Stellen Sie das heißere Ritzel leicht nach außen ein (vergrößern Sie das Spiel um 0,3–0,5 mm) und überwachen Sie die Temperaturen.
Eine vollständige Ausrichtungskampagne – einschließlich Vorinspektion, Rundlaufmessung, Spielmessung, Kontaktmusteranalyse, Einstellungen und Einlaufprüfung – dauert normalerweise 3–5 Tage für eine Mühle mit einem Ritzel und 5–8 Tage für eine Mühle mit zwei Ritzeln. Dies setzt voraus, dass keine größeren Korrekturarbeiten (Segmentfugenkorrektur, Fundamentsanierung) erforderlich sind. Planen Sie entsprechend, wenn Sie geplante Wartungsstillstände planen.
Die in diesem Leitfaden beschriebenen Messverfahren können von einem kompetenten Wartungsteam mit den richtigen Instrumenten durchgeführt werden. Allerdings sind Erfahrung erforderlich, um komplexe Kontaktmuster zu interpretieren, die Grundursachen übermäßiger Unrundheit zu diagnostizieren und die Lastverteilung mit zwei Ritzeln zu verwalten. Für die Erstausrichtung der Installation oder nach einem Getriebeaustausch empfehlen wir, zumindest für die Mess- und Interpretationsphase einen Spezialisten zu beauftragen, wobei Ihr Team die physischen Anpassungen unter Anleitung durchführt.
Geben Sie Folgendes an: Hersteller und Modell der Mühle, Außendurchmesser des Zahnkranzes, Anzahl der Zähne, Modul, Zahnbreite, Anzahl der Segmente, Materialqualität (falls bekannt) und ob Sie ein passendes Ritzel benötigen. Wenn Zeichnungen vorhanden sind, fügen Sie diese bitte bei. Wenn nicht, können wir mit Schlüsseldimensionen arbeiten. Kontakt sales@yilemachinery.com – wir antworten auf alle technischen Anfragen innerhalb von 24 Stunden.
Ganz gleich, ob Sie einen nach Ihren Zeichnungen gefertigten Ersatzzahnkranz, einen passenden Zahnrad-Ritzel-Satz oder technische Unterstützung bei einem schwierigen Ausrichtungsproblem benötigen, das Ingenieurteam von Yile Machinery steht Ihnen gerne zur Seite.
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