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Induktionsanlagenmit Mittelfrequenztechnik
Vorwort
Induktionsanlagen mit Mittelfrequenztechnik sind eine innovative Lösung für die Erwärmung von großen und schweren Werkstücken. Sie sind für die thermische Montage und Demontage geeignet –im Gegensatz zu den Anwärmgeräten der Baureihe HEATER, die eine wirtschaftliche Lösung ausschließlich für die thermische Montage darstellen. Aufgrund stetig steigender Anforderungen und immer komplexerer Anwendungen stoßen die herkömmlichen Methoden zunehmend an ihre Grenzen. Mit der Induktionserwärmung durch Mittelfrequenztechnik können diese Anforderungen erfüllt werden, bei gleichzeitig hoher Energieeffizienz, Sicherheit und Flexibilität.Bei der thermischen Montage wird ein Werkstück, zum Beispiel ein Wälzlager oder ein Zahnrad, erwärmt und dehnt sich dadurch aus.Im warmen Zustand wird es auf seinen Sitz geschoben, wo nachdem Abkühlen ein Pressverband entsteht. Bei der thermischen Demontage ist darüber hinaus Schnelligkeit gefragt. Denn um den Pressverband zu lösen, darf nur das zu demontierende Werkstück erwärmt werden, der Sitz muss dagegen kalt bleiben. Das setzt einen sehr schnellen Energieeintrag ins Werkstück voraus.Bei der Mittelfrequenztechnik wird zwischen Induktionsspule (Induktor) und Netzanschluss ein Frequenzumrichter (Generator) geschaltet. Dieser Generator versorgt den Induktor mit einer Frequenz von etwa 10 kHz bis 25 kHz. Aufgrund der hohen Frequenz kann der Induktor, bei gleicher induzierter Verlustleistung, wesentlich kompakter ausgeführt werden als bei Induktionsanlagen mit Netzfrequenztechnik. Die Erwärmung erfolgt aufgrund des Skin-Effekts nur in der Werkstückoberfläche, wobei die Eindringtiefenur wenige Zehntel Millimeter beträgt. Die Durchwärmung des Werk-stücks erfolgt durch den entstehenden Wärmefluss. Das aufge-schrumpfte Bauteil wird wesentlich schneller als die Welle erwärmt, so dass für einen bestimmten Zeitraum das Fügespiel hergestellt ist und die Schrumpfverbindung gelöst werden kann.Die vorliegende Publikation beschreibt die neueste Generationder Generatoren mit digitaler Steuerung. Bei den Induktoren kannje nach Anwendungsfall zwischen verschiedenen Ausführungen gewählt werden. Flexible Induktoren bieten eine gute Anpassungs-fähigkeit an Bauteile unterschiedlicher Größe und Geometrie. Festinduktoren eignen sich eher für die Serienfertigung, wo weniger die Flexibilität, sondern vielmehr kurze Rüstzeiten und eine hohe Prozesssicherheit im Vordergrund stehen.Die Anwendungsbeispiele zeigen exemplarisch verschiedene Möglichkeiten zum Einsatz der Induktionsanlage.Bei der Konfiguration einer Induktionsanlage für Ihre Anwendungen beraten wir Sie gerne.
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Seite
Inhaltsverzeichnis
Technische Grundlagen Induktive Erwärmung ................................................................. 4Funktionsprinzip................................................................... 4
Vorteile................................................................................. 5
Eignung für Wälzlager ........................................................... 5
Induktionsanlagen mit Mittelfrequenztechnik ............................ 6Hauptkomponenten .............................................................. 6
Vorteile................................................................................. 7
Anwendungsbereiche............................................................ 8
Konfiguration........................................................................ 8
Innen- und Außenfeldinduktoren ............................................... 9Innenfeldinduktoren ............................................................. 9
Außenfeldinduktoren ............................................................ 9
Sicherheitshinweise .................................................................. 10Elektromagnetisches Feld ..................................................... 10
Generatoren Eigenschaften ........................................................................... 11
Erweiterter Funktionsumfang ..................................................... 12
Betriebsarten ............................................................................ 13
Reduzierung des Restmagnetismus............................................ 14
Ausführungen............................................................................ 15Lieferumfang ........................................................................ 17
Zubehör .................................................................................... 18Temperaturfühler .................................................................. 18
Potentialausgleichsleitung.................................................... 18
Induktorzuleitung ................................................................. 19
Signalsäule........................................................................... 20
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SeiteInduktoren Bauarten .................................................................................. 21
Flexible Induktoren ................................................................... 21
Festinduktoren ......................................................................... 24
Zubehör.................................................................................... 25Magnethalter ....................................................................... 25
Spanngurt mit Aluhalter ....................................................... 25
Hitzeschutzdecke................................................................. 26
Hilfsmittel für die Montage Transport- und Montagewerkzeug ............................................. 27
Dienstleistungen Umfassendes Dienstleistungsangebot ...................................... 29Montage- und Demontagedienstleistungen........................... 29
Weitere Dienstleistungen ..................................................... 30
Anwendungsbeispiele Demontage von Innenringen ..................................................... 32
Serielle Montage von Lagern im Gehäuse .................................. 34
Serielle Montage großer Pendelrollenlager ................................ 36
Serielle Demontage von Labyrinth- und Innenringen .................. 38
Anhang Notwendige Angaben zur Angebotserstellung............................ 43
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Induktive Erwärmung
Funktionsprinzip Die induktive Erwärmung ist ein unmittelbares Erwärmungs-verfahren, mit dem sich alle elektrisch leitenden Werkstoffe erwärmen lassen. Wird an einen Induktor eine Wechselspannung angelegt, entsteht in ihm ein starkes magnetisches Wechselfeld. Bringt man einen Lagerring in dieses Wechselfeld, wird in ihmeine Spannung induziert. Es entsteht ein hoher Kurzschlussstrom, der den Ring erwärmt, Bild 1.Die Eindringtiefe ist bei der induktiven Erwärmung von der Frequenz des Wechselstroms abhängig. Bei der induktiven Erwärmung werden die Lagerringe magnetisch. Die notwendige Reduzierung des Restmagnetismus nach dem Anwärmvorgang wird mit demselben Induktor automatisch durchgeführt.
� Kurzschlussstrom IR im Lagerring� magnetisches Wechselfeld
� Lagerring� Erregerspule
Bild 1Prinzip der induktiven Erwärmung 00
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5100
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Vorteile Die Wärme wird direkt durch den mittelfrequenten Strom erzeugt,also ohne jede Berührung zwischen dem Induktor und dem Werk-stück. Weil der Kurzschlussstrom im Lagerring infolge des Skin-effekts und wegen der guten magnetischen Kopplung vorwiegend an der Oberfläche fließt, wird die Ringoberfläche rascher als das Ring-innere erwärmt. Die Wärme wird unmittelbar im Werkstück erzeugt und muss nicht von außen durch Strahlung, Wärmeleitung oder Konvektion übertragen werden. Dadurch ist die Verlustwärme bei diesem Verfahren wesentlich geringer und die übertragene Leistung höher als bei anderen Erwärmungsverfahren.Diese Tatsache kommt der Forderung entgegen, dass beim Lösenvon Schrumpfverbänden möglichst wenig Wärme in die Welle über-gehen soll, damit ein ausreichendes Spiel zwischen Innenring und Welle entsteht. Die schnelle Aufheizrate und das Einbringeneines definierten und gezielten Wärmeeintrages in die Werkstücke sind Kennzeichen der induktiven Erwärmung.
Eignung für Wälzlager Induktive Erwärmungsanlagen eignen sich zum Ausbau von Zylinderrollenlager- und Nadellager-Innenringen, Labyrinthringen, Kupplungen und sonstigen rotationssymmetrischen Teilen,deren Bohrung mindestens 60 mm beträgt. Bei kleineren Press-verbänden dagegen wird die Welle so schnell miterwärmt, dass das Übermaß nicht mehr aufgehoben wird.Mit induktiven Erwärmungsanlagen können die Teile sowohl fürdie Montage als auch für die Demontage erwärmt werden.
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Induktionsanlagen mit Mittelfrequenztechnik
Hauptkomponenten Induktionsanlagen mit Mittelfrequenztechnik bestehen aus den Hauptkomponenten Generator und Induktor. Je nach Anwendungs-fall ist weiteres Zubehör erforderlich, wie zum Beispiel Induktor-zuleitung oder Haltevorrichtungen für flexible Induktoren.
Generator Der Generator beeinhaltet einen Frequenzumrichter und versorgt den Induktor mit einer Wechselspannung im Frequenzbereich 10 kHz bis 25 kHz. Außerdem ist im Generator die komplette Steuerung für die Induktionsanlage integriert.Die Ausführung des Generators wird abhängig von der benötigten Leistung und der am Einsatzort vorhandenen Netzspannung aus-gewählt.
Induktor Der Induktor ist die Induktionsspule, mittels der die Energie aufdas zu erwärmende Werkstück übertragen wird. Abhängig von der Platzierung der Windungen wird zwischen Innenfeld- und Außenfel-dinduktor unterschieden.Der Induktor kann als flexibler Induktor oder als Festinduktor ausgeführt werden. Festinduktoren werden auf die spezifischen Anforderungen der Anwendung abgestimmt und entsprechend ausgelegt.
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Vorteile Induktionsanlagen mit Mittelfrequenztechnik von Schaeffler haben folgende Vorteile:■ Die Anlage ist kleiner und leichter als vergleichbare Anlagen in
Netzfrequenztechnik und damit mobiler und flexibler einsetzbar.■ Vielfältige Einsatzmöglichkeiten durch flexible und
feste Induktoren.■ Temperatur- und Zeitsteuerung sowie weitere Betriebsarten
ermöglichen eine komfortable Handhabung und verhinderneine Überhitzung des Werkstücks.
■ Geringerer Energiebedarf und leistungsfähiger durch hohen Wirkungsgrad
■ Luftgekühltes System, daher kein Kühlwasser erforderlich■ Nahezu geräuschfreier Lauf des Generators, dadurch keine Lärm-
belästigung am Arbeitsplatz■ Keine Probleme mit magnetisierten Werkstücken aufgrund der
Funktion zur automatischen Reduzierung des Restmagnetismus nach jedem Anwärmvorgang
■ Unkomplizierter Anschluss an das Stromnetz mittels 32-A- oder 63-A-CEE-Stecker. Im Gegensatz dazu benötigen herkömmliche Anwärmgeräte mit Netzfrequenz meist mindestens 125 Aund erfordern somit eine aufwändige, stationäre Installation in das Stromnetz.
■ Einfaches Anschließen oder Wechseln der Induktoren durch Anschluss über Stecker und Kupplung.
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Induktionsanlagen mit Mittelfrequenztechnik
Anwendungsbereiche Induktionsanlagen mit Mittelfrequenztechnik eignen sich für viele Anwendungen, zum Beispiel:■ Anwärmen von Lagern zur Montage und Demontage■ Serienmäßige Demontage von Lagerinnenringen und Labyrinth-
ringen, zum Beispiel von Radsatzlagern in Schienenfahrzeugen■ Demontage von Lagerinnenringen in Fahrmotoren von Schienen-
fahrzeugen■ Anwärmen von großen Bauteilen wie Lagern oder Lagersitzen
in einem Maschinenträger, zum Beispiel bei Windkraftanlagen■ Anwärmen von Walzringen und Kupplungen, zum Beispiel im
Stahlwerk■ Lösen von Schrumpfverbindungen.
Konfiguration Die Konfiguration einer Induktionsanlage hängt stets vom konkreten Anwendungsfall ab und erfordert viel Erfahrung. Wir unterstützenSie gerne bei der Auswahl der passenden Generatoren, Induktoren und Zubehörkomponenten. Bei Bedarf können auch eigens fürden Anwendungsfall abgestimmte Festinduktoren konstruiert und gefertigt werden.Die zur Ausarbeitung eines Angebots erforderlichen Angaben sindin einer Checkliste zusammengestellt, siehe Seite 43.
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Innen- und Außenfeldinduktoren
Der Induktor überträgt die vom Generator bereitgestellte Energiemit Hilfe des magnetischen Wechselfeldes auf das Werkstück.Abhängig vom Anwendungsfall und den Montageprozessen werden die Induktoren entweder außen um das Werkstück herum (Innenfel-dinduktor) oder innerhalb der Bohrung (Außenfeldinduktor) platziert.
Innenfeldinduktoren Beim Innenfeldinduktor befindet sich das Werkstück innerhalb der Windungen des Induktors, Bild 1. Dieses Prinzip wird zum Beispiel bei der Montage und Demontage von Lagerinnenringen angewendet. Der Induktor kann dabei je nach Anwendung fest oder flexibel aus-geführt sein.
Außenfeldinduktoren Beim Außenfeldinduktor befindet sich das Werkstück außerhalb der Windungen des Induktors, Bild 2. Dieses Prinzip wird zum Beispiel bei der Montage von Lagern und zum Erwärmen von Gehäusen und Maschinenträgern angewendet. Der Induktor kann dabei je nach Anwendung fest oder flexibel ausgeführt sein.
� Wicklung des Induktors� Lagerinnenring
Bild 1Innenfeldinduktor 00
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5300
0183
53
� Wicklung des Induktors� Lagerinnenring
Bild 2Außenfeldinduktor 00
0183
5200
0183
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Sicherheitshinweise
Konzeption und Herstellung der Induktionsanlagen von Schaeffler erfolgen unter Beachtung der Richtlinie 2014/35/EU.Prinzipbedingt können jedoch Gefahren durch elektromagnetische Felder, elektrische Spannung und heiße Bauteile auftreten.
Elektromagnetisches Feld Beim Betrieb der Induktionsanlage entsteht in der Umgebungdes Induktors ein elektromagnetisches Wechselfeld, das Werk-stücke aus elektrisch leitfähigem Material erwärmt und die Funktion elektrischer und elektronischer Bauteile stören kann.Dadurch besteht in der Nähe des Induktors Lebens- und Verletzungs-gefahr für Personen:■ Mit aktiven Körperhilfsmitteln wie Herzschrittmachern und
ähnlichen Geräten■ Mit metallischen Implantaten■ Mit metallischen Gegenständen am Körper, zum Beispiel Uhren,
Ringe, Ketten, Armbänder oder Schlüssel.Elektronische Gegenstände wie Mobiltelefone, Kreditkarten und andere magnetische oder elektronische Datenträger können im Wirkungsbereich des elektromagnetischen Feldes beschädigt werden.
Weitere Informationen Um Personen- und Sachschäden zu vermeiden, sind die Angabender Betriebsanleitungen von Generator und Induktor genau zu beachten:■ BA 43, HEAT-GENERATOR20-2, HEAT-GENERATOR40-2 –
Generatoren für Induktionsanlagen mit Mittelfrequenztechnik■ BA 44, Flexible Induktoren HEAT-INDUCTOR –
Flexible Induktoren für Induktionsanlagen mit Mittelfrequenz-technik
■ Betriebsanleitungen der Festinduktoren.
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Generatoren
Eigenschaften Die Generatoren HEAT-GENERATOR20-2 und HEAT-GENERATOR40-2 sind die neueste Generation der Generatoren für Induktionsanlagen von Schaeffler, Bild 1. Die komplett überarbeiteten Geräte verfügen über eine digitale Steuerung. Daraus ergeben sich zahlreiche neue Möglichkeiten und erweiterte Funktionen.
Grundlegende Eigenschaften Eigenschaften der Generatoren HEAT-GENERATOR20-2 und HEAT-GENERATOR40-2:■ Wirkleistung 20 kW beziehungsweise 40 kW■ Arbeitsfrequenz 10 kHz bis 25 kHz■ Elektrischer Wirkungsgrad des Generators � 90%■ Integrierte Funktion zur Reduzierung des Restmagnetismus■ Zeit- und Temperatursteuerung sowie weitere Betriebsarten■ Innen- und Außenfeldinduktor möglich,
abhängig von den Anforderungen■ Flexible und feste Induktoren möglich,
abhängig von den Anforderungen■ Kompaktes System, geringes Gewicht■ Einfaches Anschließen oder Wechseln der Induktoren
durch Anschluss über Stecker und Kupplung■ Luftgekühltes System.
� HEAT-GENERATOR20-2� HEAT-GENERATOR40-2
Bild 1Generatoren 00
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3E00
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3E
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Generatoren
Erweiterter Funktionsumfang Die Steuerung der Induktionsanlage erfolgt über den Generatorund ist digital ausgeführt. Die Bedieneinheit des Generators ist mit einem 7 Zoll großen TFT-Touch-Display ausgestattet, Bild 2.Neben den zahlreichen integrierten Betriebsarten, siehe Seite 13, verfügt der Generator über folgende Funktionen:■ Darstellung der Temperaturverläufe auf dem Display■ Speicherung und Export der Temperaturverläufe durch
integrierten Temperaturschreiber■ Separate Anmeldung für Bediener und Inbetriebnehmer,
mit unterschiedlichen Zugriffsrechten■ Optionale Funktion eines verzögerten Starts des Heizvorgangs
nach dem Einschalten, um sich sicher aus dem unmittelbaren Umfeld des Induktors entfernen zu können
■ Alarmfunktionen zum Schutz des Werkstücks vor Überhitzung:– Temperaturanstiegsalarm und Temperaturalarm bei Über-
schwingen■ Auswahl zwischen unterschiedlichen Farbvarianten der Ober-
flächendarstellung zur Anpassung an die Lichtverhältnisse der Umgebung
■ Display zwischen Deutsch und Englisch umschaltbar■ Anzeige der technischen Daten zur Induktionsanlage und
zum aktuellen Heizvorgang■ Für den Servicefall besteht die Möglichkeit eines Fernzugriffs
über eine Ethernet-Schnittstelle.
Bild 2Bedieneinheit des Generators,
Startseite 0009
C66B
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Betriebsarten Die digitale Steuerung des Generators führt zu weitreichenden Möglichkeiten auch für anspruchsvolle Erwärmungsvorgänge.Neben den klassischen Betriebsarten wie Zeit- und Temperatur-steuerung bietet der Generator weitere, komplexere Betriebsarten. Diese ermöglichen den Einsatz der induktiven Erwärmung auch bei Einbaubedingungen oder Bauteilgeometrien, die eine punktgenaue und differenzierte Steuerung des Anwärmvorgangs erfordern.
Temperatursteuerung Bei der Temperatursteuerung wird das Werkstück bis zur eingestell-ten Solltemperatur erwärmt, dann beginnt der Temperaturhalte-betrieb. Dabei sorgt die Temperaturregelung unter Berücksichtigung der eingestellten Hysterese dafür, dass das Werkstück auf Soll-temperatur gehalten wird. Zur Messung der Temperatur am Werk-stück können 1 oder 2 Temperaturfühler verwendet werden.Bei 2 Temperaturfühlern erfolgt die Regelung immer nach dem Temperaturfühler, der die höhere Temperatur anzeigt. Dies trägt dazu bei, die Überhitzung eines Werkstücks auch dann zu ver-meiden, wenn nicht bekannt ist, an welcher Stelle sich das Werk-stück am stärksten erwärmt.
Zeitsteuerung Bei der Zeitsteuerung endet der Heizvorgang, wenn die eingestellte Heizdauer abgelaufen ist. Die Heizdauer kann sekundengenau ein-gestellt werden.
Kombinierter Betrieb Temperatur- und Zeitsteuerung können auch gleichzeitig aktiviert werden. Bei diesem kombinierten Betrieb endet der Heizvorgang, wenn die eingestellte Heizdauer abgelaufen ist. Wenn bereits vor Ablauf der Heizdauer die Solltemperatur erreicht wird, beginnt der Temperaturhaltebetrieb.
�T-Steuerung Die �T-Steuerung ermöglicht die Überwachung und Steuerung von Temperaturdifferenzen zwischen zwei Messpunkten. Die Mess-punkte können sich auch auf verschiedenen Bauteilkomponenten befinden. Dadurch kann zum Beispiel beim Erwärmen nicht zer-legbarer Wälzlager verhindert werden, dass unzulässig hohe Vor-spannungen entstehen, die das Lager unbrauchbar machen können.
Rampensteuerung Die Rampensteuerung ermöglicht mehrstufige Rampenfunktionen mit kontrollierten Temperaturanstiegs- und Haltebereichen.
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Generatoren
Master-Slave-Betrieb Der Master-Slave-Betrieb ermöglicht den Einsatz von zwei mit-einander über die Ethernet-Schnittstelle kommunizierenden Generatoren. Dadurch ist zum Beispiel ein kontrolliertes Anwärmen in unterschiedlichen Erwärmungszonen möglich.
Induktorerkennung Induktorerkennung bedeutet, dass der Generator verschiedene Festinduktoren identifizieren kann, sobald sie am Generator ange-schlossen sind. Der Betrieb erfolgt dann automatisch mit dem Erwärmungsprogramm, das im Generator für den betreffenden Induktor hinterlegt ist. In dem Erwärmungsprogramm werdenalle Parameter des Heizvorgangs wie zum Beispiel Leistung, Soll-temperatur und Anwärmzeit vorgegeben.
Reduzierungdes Restmagnetismus
Der Generator verfügt über eine automatische Funktion zur Reduzierung des Restmagnetismus. Dadurch wird am Ende jedes Heizvorgangs der Restmagnetismus im Werkstück auf das Niveau reduziert, das bereits vor der induktiven Erwärmung bestand.Die Reduzierung des Restmagnetismus wird dadurch erreicht,dass am Ende eines Heizvorgangs die Stromstärke innerhalb von 10 Millisekunden linear auf 0 A reduziert wird, Bild 3.
I = Stromstärket = Zeit
Bild 3Absenkung der Stromstärkeam Ende des Heizvorgangs 00
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3B00
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Ausführungen Die Generatoren gibt es in zwei Leistungsstufen mit einer Wirk-leistung von 20 kW beziehungsweise 40 kW. Für jede dieser Leistungsstufen gibt es jeweils eine Ausführung für den Anschluss an eine Nennspannung von 400 V und von 480 V.Die Technischen Daten sowie Anschlüsse und Schnittstellen dieser Generatoren sind nachfolgend zusammengestellt, siehe Tabellen, Seite 15 und Seite 16.
Technische Daten der Generatorenmit einer Nennspannung von 400 V
1) Angabe für Nennspannung 400 V.
Bezeichnung Generator HEAT-GENERATOR
20-2 40-2
Kühlung – durchzugsbelüftet
Netzspannung V 3�380 – 3�440
Netzfrequenz Hz 50 – 60
Spannungstoleranz – �10%
Netznennstrom A 311) 621)
Netzleistung kVA 221) 431)
Anschlussstecker CEE A 32 63
Absicherung netzseitig A 32 63
Wirkleistung kW 201) 401)
Ausgangsspannung V 450 700
Ausgangsstrom A 170 210
Ausgangsfrequenz kHz 10 – 25
Länge des Netzanschlusskabels m 5
Breite mm 277 365
Tiefe (mit Netzanschlusskabel) mm 610
Höhe (mit Griffen) mm 540 695
Masse kg 30 55
Umgebungstemperatur °C 0 – +40
Lagerungstemperatur °C –5 – +55
Relative Luftfeuchtigkeit (Betrieb) – 5% – 80%, nicht kondensierend
(Lagerung) – 5% – 95%, nicht kondensierend
Schutzart – IP21
Lärmemission unter Volllast dB (A) 69 82
Firmware – aktualisierbar, Update über USB
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Generatoren
Technische Daten der Generatorenmit einer Nennspannung von 480 V
1) Angabe für Nennspannung 480 V.
Anschlüsse und Schnittstellen
Bezeichnung Generator HEAT-GENERATOR
20-2-480V 40-2-480V
Kühlung – durchzugsbelüftet
Netzspannung V 3�460 – 3�500
Netzfrequenz Hz 50 – 60
Spannungstoleranz – �10%
Netznennstrom A 291) 561)
Netzleistung kVA 241) 471)
Anschlussstecker CEE A 32 63
Absicherung netzseitig A 32 63
Wirkleistung kW 201) 401)
Ausgangsspannung V 450 700
Ausgangsstrom A 170 210
Ausgangsfrequenz kHz 10 – 25
Länge des Netzanschlusskabels m 5
Breite mm 277 365
Tiefe (mit Netzanschlusskabel) mm 610
Höhe (mit Griffen) mm 540 695
Masse kg 30 55
Umgebungstemperatur °C 0 – +40
Lagerungstemperatur °C –5 – +55
Relative Luftfeuchtigkeit (Betrieb) – 5% – 80%, nicht kondensierend
(Lagerung) – 5% – 95%, nicht kondensierend
Schutzart – IP21
Lärmemission unter Volllast dB (A) 69 82
Firmware – aktualisierbar, Update über USB
Bezeichnung Anzahl GeneratorHEAT-GENERATOR20-2,HEAT-GENERATOR40-2,HEAT-GENERATOR20-2-480V,HEAT-GENERATOR40-2-480V
Netzanschluss 1 ■
Erdungsanschluss 1 ■
Leistungsanschluss 1 Paar ■
Buchse für Thermoelement vom Typ K 2 ■
USB-Anschluss 1 ■
Anschluss für Signalsäule 1 ■
Steueranschluss für Induktor 1 ■
Ethernet-Anschluss 1 ■
EtherCAT-Anschluss 1 ■
■ vorhanden
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Lieferumfang Der Lieferumfang des Generators, Bild 4, besteht aus:■ Generator■ 2 Temperaturfühler mit Haltemagnet■ Potentialausgleichsleitung mit Haltemagnet■ Betriebsanleitung.Optional bestellbares Zubehör:■ Signalsäule■ Induktorzuleitung.
Bestellbezeichnungen HEAT-GENERATOR20-2HEAT-GENERATOR20-2-480VHEAT-GENERATOR40-2HEAT-GENERATOR40-2-480V
� Generator� Temperaturfühler
� Potentialausgleichsleitung� Betriebsanleitung
Bild 4Lieferumfang des Generators 00
0986
BF00
0986
BF
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Generatoren
Zubehör Dieser Abschnitt beschreibt im Lieferumfang enthaltenes sowie separat erhältliches Zubehör.
Temperaturfühler Der mitgelieferte Temperaturfühler HEAT-GENERATOR.SENSOR istein Thermoelement Typ K mit einem Haftmagnet, Bild 5. Der Temperaturfühler ist für eine maximale Temperatur von +200 °C ausgelegt. Die durch den Magnet eingebrachte Magnetisierung beträgt � 2 A/cm.
Bestellbezeichnung HEAT-GENERATOR.SENSOR
Potentialausgleichsleitung Die mitgelieferte Potentialausgleichsleitung, Bild 6, dient dem Funktions-Potentialausgleich. Sie ersetzt keine Erdung. Die Erdung darf nie mit einer magnetischen, sondern ausschließlich mit einer festen Verbindung erfolgen, zum Beispiel einer Schraubverbindung.
Funktions-Potentialausgleich Um eine Verfälschung der Temperaturmessung des zu erwärmenden Werkstücks zu vermeiden, ist dieses mit der mitgelieferten Potentialausgleichsleitung zu verbinden. Die durch den Magnet eingebrachte Magnetisierung beträgt � 2 A/cm.
Bestellbezeichnung Auf Anfrage.
Bild 5Temperaturfühler
HEAT-GENERATOR.SENSOR 0009
C17B
0009
C17B
Bild 6Potentialausgleichsleitung 00
0961
2100
0961
21
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Induktorzuleitung Mit der Induktorzuleitung HEAT-GENERATOR.CONNECT, Bild 7, erfolgt der Leistungsanschluss eines flexiblen Induktors an den Generator. Die Länge der Induktorzuleitung beträgt 3 m.Die Induktorzuleitung hat für die Verbindung mit dem Generatorund mit dem Induktor je zwei einpolige Rundsteckverbinder.Die Rundsteckverbinder sind berührungssicher und haben als Abzugssicherung eine Bajonettverriegelung.
Daten der Induktorzuleitung
Bestellbezeichnung HEAT-GENERATOR.CONNECT
Bild 7Induktorzuleitung
HEAT-GENERATOR.CONNECT 0009
8DF0
0009
8DF0
Benennung HEAT-GENERATOR.CONNECT
Anzahl der Kabel 2
Länge je Kabel 3 m
Kabeldurchmesser 25 mm
Gewicht je Kabel 5 kg
Verbindung Rundsteckverbinder mit Bajonettverriegelung
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Generatoren
Signalsäule Die Signalsäule HEAT-GENERATOR.LIGHTS, Bild 8, ist als Zubehör erhältlich und hat folgende Ausstattungsmerkmale:■ Signalabstrahlung der optischen Elemente über 360°■ Grüner Leuchtmelder■ Roter Leuchtmelder■ Akustisches Element.Mit der Signalsäule können weithin sichtbar Betriebszuständedes Generators angezeigt sowie auf Störungen im Betrieb der Induk-tionsanlage hingewiesen werden.
Bestellbezeichnung HEAT-GENERATOR.LIGHTS
Bild 8Signalsäule
HEAT-GENERATOR.LIGHTS 0009
C18D
0009
C18D
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Induktoren
Bauarten Der Induktor kann realisiert werden als:■ Flexibler Induktor■ Festinduktor.
Flexible Induktoren Flexible Induktoren sind vielseitig verwendbar und könnenje nach Anwendung in der Bohrung oder am Außendurchmesserdes Werkstücks angebracht werden. Die Länge des Induktors wirdin Abhängigkeit vom Werkstück festgelegt. Flexible Induktoren eignen sich zum Lösen und Fügen von Lagerinnenringen undzum Erwärmen großer Bauteile wie zum Beispiel Maschinenträgern in der Windkraft. Der Anschluss an den Generator erfolgt mitder Induktorzuleitung HEAT-GENERATOR.CONNECT.Induktoren in Standardausführung HEAT-INDUCTOR..M eignen sich für Temperaturen der Werkstückoberfläche von bis zu +180 °C.Von der Standardausführung gibt es zusätzlich die besonders platzsparende Variante HEAT-INDUCTOR..M-D15 mit kleinerem Außendurchmesser für Kurzzeitanwendung (maximal 10 min).
Bild 1HEAT-INDUCTOR..M
(Standardausführung) 0001
81D
200
0181
D2
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Induktoren
Induktoren in Flachausführung HEAT-INDUCTOR..M-FLAT eignen sich für Temperaturen der Werkstückoberfläche von bis zu +180 °C.Die Flachausführung eignet sich besonders gut für Anwendungsfälle, bei denen die Einbausituation so beengt ist, dass für flexible Induktoren mit rundem Querschnitt nicht ausreichend Platz zur Ver-fügung steht.
Induktoren in Hochtemperaturausführung HEAT-INDUCTOR..M-300C kommen immer dann zum Einsatz, wenn höhere Temperaturenvon bis zu +300 °C erforderlich sind, zum Beispiel beim Lösen von Pressverbindungen bei Kupplungen.
Bild 2HEAT-INDUCTOR..M-FLAT
(Flachausführung) 000B
A4B7
000B
A4B7
Bild 3HEAT-INDUCTOR..M-300C
(Hochtemperaturausführung) 000B
A4C0
000B
A4C0
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Bestellbezeichnungen und Längen
Flexible Induktoren in weiteren Längen gibt es auf Anfrage.
Technische DatenFlexible Induktoren
Ausführung Bestellbezeichnung Länge
m
Standardausführung HEAT-INDUCTOR-12M 12
HEAT-INDUCTOR-16M 16
HEAT-INDUCTOR-20M 20
HEAT-INDUCTOR-24M 24
HEAT-INDUCTOR-27M 27
HEAT-INDUCTOR-30M 30
HEAT-INDUCTOR-34M 34
HEAT-INDUCTOR-40M 40
Standardausführung(platzsparende Variante)
HEAT-INDUCTOR-12M-D15 12
HEAT-INDUCTOR-14M-D15 14
HEAT-INDUCTOR-16M-D15 16
Flachausführung HEAT-INDUCTOR-10M-FLAT 10
HEAT-INDUCTOR-12M-FLAT 12
Hochtemperaturausführung HEAT-INDUCTOR-16M-300C 16
HEAT-INDUCTOR-24M-300C 24
HEAT-INDUCTOR-30M-300C 30
HEAT-INDUCTOR-40M-300C 40
Bezeichnung Induktor HEAT-INDUCTOR
-..M -..M-D15 -..M-FLAT -..M-300C
Kühlung – Luftkühlung
Länge m 12 – 40 12 – 16 10 – 12 12 – 40
Abmessungen, ca. mm � 22 � 18 6�30 � 18
Minimaler Biegeradius mm 150 80 40 150
Masse ohne Stecker, ca. kg/m 1 0,6 0,4 0,7
Arbeitsfrequenz kHz 10 – 25
Umgebungstemperatur °C 0 – +40
Lagerungstemperatur °C –5 – +55
Relative Luftfeuchtigkeit
(Betrieb) – 5% – 80%, nicht kondensierend
(Lagerung) – 5% – 80%, nicht kondensierend
Zulässige Temperaturder Werkstückoberfläche
°C +180 +300
Zulässige Temperaturam Steckverbinder
°C +90
Maximale Einsatzdauer – � � 10 min � 5 min �
Wirkleistung – Abhängig von Luftspalt,Anzahl der Windungen und
Leistung des Generators
AnschlussInduktor an Generator
– Steckverbinder
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Induktoren
Festinduktoren Festinduktoren werden in ihren Abmessungen präzise an die Anwendung angepasst. Sie können im Gegensatz zu flexiblen Induktoren auch für kleinere Bauteile verwendet werden, Bild 4.Aufgrund ihrer einfachen Handhabung werden sie vor allem im Bereich der Serienmontage und -demontage eingesetzt,zum Beispiel bei der Radsatzlagerdemontage bei Schienenfahr-zeugen. Der Induktor befindet sich in einem massiven Gehäuse aus temperaturbeständigem Verbundwerkstoff und wird temperatur-überwacht.Feste Induktoren können als Innen- oder Außenfeldinduktor aus-geführt sein. Um eine schnellere und gleichmäßigere Erwärmung zu erreichen, können bei größeren Wälzlagern die Wicklungen gleich-zeitig am Außenring und am Innenring angelegt werden. Man spricht dann von Twin-Induktoren.Die Konstruktion eines Festinduktors erfolgt im Rahmen der Konfiguration einer anwendungsspezifischen Induktionsanlage.Die zur Ausarbeitung eines Angebots erforderlichen Angabensind in einer Checkliste zusammengestellt, siehe Seite 43.
Bild 4Festinduktor 00
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D0
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0
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Zubehör Dieser Abschnitt beschreibt separat erhältliches Zubehör.
Magnethalter Der Magnethalter HEAT-INDUCTOR.MAGNET, Bild 5, kann zum schnellen Befestigen eines flexiblen Induktors eingesetzt werden.Vor dem Einsatz ist zu prüfen, ob die hohe Kraft des Magnetennicht zu Schäden am Werkstück führen kann. Die durch den Magnet eingebrachte Magnetisierung beträgt � 2 A/cm.
Bestellbezeichnung HEAT-INDUCTOR.MAGNET
Spanngurt mit Aluhalter Der Spanngurt mit Aluhalter HEAT-INDUCTOR.BELT, Bild 6, kanndort eingesetzt werden, wo das Anbringen von Magnethaltern zur Befestigung eines flexiblen Induktors nicht erlaubt ist.Der Spanngurt ist geeignet für Einsatztemperaturen bis +100 °C.
Bestellbezeichnung HEAT-INDUCTOR.BELT
Bild 5Magnethalter
HEAT-INDUCTOR.MAGNET 0009
C072
0009
C072
Bild 6Spanngurt mit Aluhalter
HEAT-INDUCTOR.BELT 0009
C084
0009
C084
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Induktoren
Hitzeschutzdecke Die Hitzeschutzdecke HEAT-INDUCTOR.COVER, Bild 7, dient dem Schutz der flexiblen Induktoren vor hohen Temperaturen.Sie besteht aus gestricktem Silizium-Oxid-Gewebe und ist temperaturbeständig bis +500 °C.Die Hitzeschutzdecke muss, je nach Ausführung des flexiblen Induktors, ab einer Werkstücktemperatur von +180 °C oder +300 °C verwendet werden. Die maximal zulässige Temperatur des Induktors darf nicht überschritten werden. Dabei ist die Hitzeschutzdeckeso zwischen Werkstück und flexiblen Induktor zu legen, dass sich diese nicht berühren.
Bestellbezeichnung HEAT-INDUCTOR.COVER
Bild 7Hitzeschutzdecke
HEAT-INDUCTOR.COVER 0009
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0009
879B
Schaeffler Technologies TPI 217 27
Hilfsmittel für die Montage
Transport- undMontagewerkzeug
Das Transport- und Montagewerkzeug BEARING-MATE ist ein Hilfs-werkzeug für die sichere, schnelle und leichte Handhabung von mittelgroßen und großen Wälzlagern. Es ist auch verwendbar,wenn die Lager zur Montage angewärmt werden.Das Werkzeug besteht aus zwei Handgriffen und zwei Stahlbändern. Durch Drehen der Griffe werden die Stahlbänder um den Außenring des Wälzlagers fest verspannt. Die kompakte Verpackung enthält dazu noch zwei Haltebügel. Diese werden bei Pendelkugellagern und bei Pendelrollenlagern verwendet, um ein Verkippen der Innen-ringe zu verhindern.Das Werkzeug mit Lager wird von zwei Personen oder von einem Kran getragen. Bei Verwendung von zwei Trageriemen kann das Wälzlager beim Transport mit dem Kran in jede beliebige Position gedreht werden. Während des Anwärmens auf einem induktiven Anwärm-gerät bleibt das Werkzeug auf dem Lager montiert.Die Stahlbänder dehnen sich gleichmäßig mit dem Lager aus.Ihre optimale Spannung bleibt erhalten.
Lieferumfang Der Lieferumfang des BEARING-MATE, Bild 1, besteht aus:■ Transport- und Montagewerkzeug BEARING-MATE■ Zwei kurze Haltebügel gegen Verkippen der Innenringe von
Pendellagern■ Mehrzweckfett Arcanol MULTI2 (Tube mit 20 g).
Bild 1Lieferumfang
BEARING-MATE 0009
C55F
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C55F
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Hilfsmittel für die Montage
Für unterschiedliche Lageraußendurchmessser stehen vier Größen des Werkzeugs zur Verfügung, siehe Tabelle.
Bestellbezeichnungen undAbmessungen
Zubehör Als Zubehör sind lieferbar:■ Lange Haltebügel gegen Verkippen der Innenringe
von Pendellagern (2 Stück)Bestellbezeichnung: BEARING-MATE.LOCKBAR270
Ersatzteile Als Ersatzteil sind lieferbar:■ Kurze Haltebügel gegen Verkippen der Innenringe
von Pendellagern (2 Stück)Bestellbezeichnung: BEARING-MATE.LOCKBAR170
■ Kleinteile-Beutel mit Ersatz-Aufklebernfür den BEARING-MATE und einer 20-g-Tube mit Arcanol MULTI2Bestellbezeichnung: BEARING-MATE.SERVICE-KIT
Bestellbezeichnung Lageraußen-durchmesser
Lager-masse
Betriebs-temperatur
Werkzeug-masse
min. max. max. max.
mm mm � kg °C � kg
BEARING-MATE250-450 250 450 500 160 6,3
BEARING-MATE450-650 450 650 500 160 6,5
BEARING-MATE650-850 650 850 500 160 6,7
BEARING-MATE850-1050 850 1 050 500 160 6,9
Schaeffler Technologies TPI 217 29
Dienstleistungen
UmfassendesDienstleistungsangebot
Schaeffler bietet unabhängig vom Hersteller der Lagerung einegroße Zahl an Dienstleistungen rund um den Lebenszyklus eines Wälzlagers an: angefangen bei der Montage über die Wartung bishin zur Wälzlageraufbereitung.Während der Betriebsphase unterstützen die Experten von Schaeffler mit Serviceleistungen im Bereich Zustandsüberwachung und korrektive Instandhaltung. Unternehmen, die auch intern Wissen im Bereich Wälzlager und Zustandsüberwachung aufbauen möchten, steht das Schulungs- und Beratungsangebot von Schaeffler vor Ort, zentral oder online zur Verfügung. Einen Einstieg in das Thema bietet unser E-Learning-Angebot im Internet.Kunden profitieren dabei von der Kompetenz eines führenden Anbieters von Wälz- und Gleitlagern.
Montage- und Demontage-dienstleistungen
Die Industrieservice-Experten von Schaeffler bieten Montage- und Demontagedienstleistungen für Wälzlager branchenübergreifend an. Tiefes Wissen und viel Erfahrung bestehen für alle Branchen.Die Experten aus dem Bereich Industrieservice sind ausgebildete Fachleute, die zuverlässig, schnell und kompetent helfen.Die Dienstleistungen werden weltweit bei Ihnen vor Ort oder in Schaeffler-Werkstätten erbracht.Nimmt der Kunde eine Montage- oder Demontagedienstleistung in Anspruch, erspart er sich die Anschaffung der erforderlichen Geräte, Werkzeuge und Messmittel.Schaeffler bietet außerdem einen Mietservice für spezielle Montage- und Demontagewerkzeuge und Messmittel an.
Umfang der Montage- undDemontagedienstleistungen
Die Montage- und Demontagedienstleistungen, Bild 1, umfassen:■ Einbau und Ausbau von Wälzlagern, Gleitlagern und Lager-
systemen aller Art durch weltweit verfügbare Experten■ Vermessen und Zustandsanalyse von Lagerungen■ Problemfindung und Erarbeitung von Lösungsmöglichkeiten■ Konstruktion und Herstellung von Sonderwerkzeugen■ Vermietung von Werkzeug (nur in Europa)■ Notdienst■ Produkt- und Montageschulungen■ Zertifizierung von Montage- und Demontageprozessen.
30 TPI 217 Schaeffler Technologies
Dienstleistungen
Vorteile Folgende Vorteile resultieren aus den Montagedienstleistungen:■ Weltweit schnell verfügbarer Service■ Schnelle Montage oder Demontage durch präzise Vorbereitung■ Professionelle Montage und Demontage mit qualitativ hoch-
wertigen Sonderwerkzeugen■ Gesteigerte Anlagenverfügbarkeit und Produktivität durch
weniger ungeplante Stillstände■ Korrekter Umgang mit Lagern aller Art durch Kundenschulung.
Weitere Dienstleistungen Neben Montage- und Demontagedienstleistungen bietet Schaeffler Dienstleistungen zu folgenden Themen an:■ Schmieren■ Zustandsüberwachung (Condition Monitoring)■ Korrektive Instandhaltung■ Wälzlageraufbereitung■ Technische Beratung■ TCO-Ansatz■ Schulungen.
Weitere Informationen ■ Katalog IS 1, Montage und Instandhaltung von Wälzlagern■ Kontakt: [email protected].
Bild 1Montagedienstleistung 00
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Anwendungsbeispiele
32 TPI 217 Schaeffler Technologies
Demontage von Innenringen
Beim Umformen von Stahl und Nichteisenmetallen in Warm- und Kaltwalzgerüsten werden die dort verwendeten Wälzlager unter hohen Beanspruchungen betrieben. Dies erfordert eine häufige und intensive Wartung der Wälzlager.Aufgrund ihrer hohen radialen Tragfähigkeit werden häufig vierreihige Zylinderrollenlager als Stützwalzenlager eingesetzt, Bild 1. Bei der Demontage werden die Gehäuse mit den Lageraußen-ringen und den Rollenkränzen vom Walzenzapfen abgezogen. Anschließend müssen die beiden festsitzenden Innenringe vom Walzenzapfen demontiert werden.
Anforderungen Die zu demontierenden Innenringe haben jeweils einen Bohrungs-durchmesser von 780 mm, eine Breite von 390 mm und eine Masse von etwa 280 kg.Damit der Festsitz auf dem Walzenzapfen aufgehoben wird,müssen die Ringe in kurzer Zeit von +20 °C auf +100 °C erwärmt werden. Dabei darf sich der Walzenzapfen nur wenig miterwärmen, denn nur so entsteht zwischen dem Innenring und dem Walzen-zapfen ein für das Abziehen ausreichendes Fügespiel.
Lösung Zur Erwärmung wird eine Induktionsanlage mit Mittelfrequenz-technik eingesetzt. Die beiden Innenringe werden nacheinander erwärmt und demontiert. Dazu wird jeweils der flexible Induktorum den Innenring gewickelt und ein Temperaturfühler am Innenring angebracht. Mithilfe der Temperaturregelung wird der Innenring bis zur eingestellten Temperatur erwärmt. Die Anwärmzeit beträgt nur etwa 7 Minuten.Aufgrund der schnellen Erwärmung und des bei induktiven Verfahren wirksamen Skin-Effekts ist eine gezielte Erwärmung des Innenrings möglich, ohne dabei den Walzenzapfen zu stark zu erwärmen.
Bild 1Vierreihiges Zylinderrollenlager
in Stützwalze eines Walzgerüsts
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BF15
0009
BF15
Schaeffler Technologies TPI 217 33
Die Abbildungen zeigen anhand eines Schulungsbeispiels das korrekte Umwickeln des Innenrings, Bild 2, und das Abnehmen der erwärmten Innenringe vom Walzenzapfen, Bild 3.
Verwendete Produkte Für die Demontage der Innenringe wird eine Induktionsanlage mit Mittelfrequenztechnik in folgender Konfiguration eingesetzt:■ Generator HEAT-GENERATOR40-2■ Flexibler Induktor HEAT-INDUCTOR-27M■ Induktorzuleitung HEAT-GENERATOR.CONNECT.Für das Abnehmen der erwärmten Innenringe:■ Transport- und Montagewerkzeug BEARING-MATE650-850.
Bild 2Induktives Erwärmen
eines Innenrings
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DB
Bild 3Transport- und Demontage-
werkzeug BEARING-MATE
0009
B968
0009
B968
34 TPI 217 Schaeffler Technologies
Serielle Montage von Lagern im Gehäuse
In einem Braunkohlekraftwerk eines führenden Energiekonzernsin Osteuropa kommen nahezu 100 Schlagradmühlen zum Einsatz. Sie werden für die Zerkleinerung der Braunkohle zur Versorgungder Brennkammer mit Kohlenstaub benötigt. Aufgrund der extremen Beanspruchungen müssen die Wälzlager in den Schlagradmühlen regelmäßig ausgetauscht werden.
Anforderungen In jeder Schlagradmühle müssen zwei Pendelrollenlager aus-getauscht werden. Aufgrund der Übergangspassung am Lagersitz muss zur Montage jedes neuen Lagers der Lagersitz zusammen mit dem Gehäuse erwärmt werden, um das erforderliche Fügespiel herzustellen.Bisher verwendete der Kunde zur Erwärmung einen Gasbrenner,da aufgrund der enormen Gehäuseabmessungen und des hohen Gewichts von 3,6 t kein herkömmliches Anwärmgerät eingesetzt werden konnte. Dieses Verfahren barg eine hohe Verletzungsgefahr und das Risiko einer ungleichmäßigen Materialausdehnung, wodurch der Lagersitz geschädigt werden konnte. Zudem dauerte das Erwärmen der Bauteile mehrere Stunden. Die Aufgabe für Schaeffler bestand darin, den Anwärmprozess schneller, sicherer und wirtschaftlicher zu gestalten.
Lösung Die speziell für die beschriebene Aufgabenstellung konfigurierte Induktionsanlage mit Mittelfrequenztechnik besteht aus einem Generator und zwei Festinduktoren für die beiden unterschiedlichen Lagersitze. Die starr ausgeführten Festinduktoren eignen sich besonders für den geforderten Serieneinsatz.
� Festinduktor� Lagersitz� Gehäuse
Bild 1Gehäuse mit Induktor
in Montageposition 0009
B712
0009
B712
Schaeffler Technologies TPI 217 35
Zum Anwärmen wird der Induktor in den Lagersitz gesetzt, Bild 1.Bei einer Leistung von maximal 20 kW und einer Arbeitsfrequenzvon 10 kHz bis 25 kHz wird der Lagersitz temperaturgesteuert in nur etwa 20 Minuten auf +60 °C erwärmt. Diese Temperatur gewähr-leistet ein ausreichend großes Spiel für die Montage des Lagers.Im Vergleich zum Gasbrenner verkürzt die Mittelfrequenztechnikden Zeitaufwand für den Lageraustausch pro Lager um mehrere Stunden. Außerdem erhöht sich die Sicherheit für Mensch und Maschine, da das Bauteil durch den temperaturgesteuerten Prozess kontrolliert und ohne offene Flamme erwärmt wird. Insgesamt ergibt sich eine deutliche Effizienzsteigerung bezüglich Zeitaufwand, Personaleinsatz und Energieverbrauch, wodurch auch die Anlagen-verfügbarkeit erheblich gesteigert wird.
Vorteile gegenüber dem Anwärmenmit Gasbrenner
Verwendete Produkte Für die Montage der Lager im Gehäuse wird eine Induktionsanlage mit Mittelfrequenztechnik in folgender Konfiguration eingesetzt:■ HEAT-GENERATOR20-2
(ersetzt den hier bisher verwendetenHEAT-GENERATOR20-BASIC)
■ HEAT-INDUCTOROUT760�306■ HEAT-INDUCTOROUT870�365.
Aspekt Gasbrenner Induktionsanlage
Arbeitsvorbereitung aufwendig gering
Ressourceneinsatz mehrere Personen 1 Person
Arbeitssicherheit problematisch hoch
Anwärmdauer mehrere Stunden 20 Minuten
36 TPI 217 Schaeffler Technologies
Serielle Montage großer Pendelrollenlager
Bei der im folgenden Beispiel betrachteten Anwendung handeltes sich um die Montage der Hauptlagerung einer Windkraftanlage mit einer Nennleistung von 3,6 MW. Bei der hier verwendeten 3-Punkt-Abstützung kommen sehr große Pendelrollenlager zum Einsatz, die mit einem Festsitz auf der Hauptwelle montiert werden müssen.
Anforderungen Die zu montierenden Pendelrollenlager haben einen Außen-durchmesser von bis zu 1400 mm und eine Masse von maximaletwa 1320 kg. Täglich müssen mehrere dieser Lager montiert werden. Zur Überwindung der Passungsverhältnisse muss fürdie Montage eine Temperaturdifferenz von 80 Kelvin zwischen Welle und Innenring erzeugt werden.Die Pendelrollenlager sind nicht zerlegbar. Würde nur der Innenring, nicht aber gleichzeitig der Außenring erwärmt, so würde im Lager eine starke Vorspannung entstehen. Daraus folgend könnten durch die Wälzkörper plastische Eindrückungen in den Laufbahnen ent-stehen, wodurch die Lager unbrauchbar würden. Um solche Schäden zu vermeiden, ist eine gleichzeitige, aufeinander abgestimmte Erwärmung von Innen- und Außenring erforderlich.Die Aufgabe an Schaeffler bestand darin, einen schnellen, energie-effizienten und serientauglichen Montageprozess zu entwickeln. Neben der Erwärmung selbst war dabei auf ein einfaches Handling des erwärmten Lagers zu achten.
Lösung Für das Erwärmen der Pendelrollenlager kommt eine Induktions-anlage mit Mittelfrequenztechnik zum Einsatz. Dazu wurde ein speziell auf die Lagergröße abgestimmter Twin-Induktor konstruiert. Der Twin-Induktor hat zwei separate Wicklungen, die einen Innen-feld- und einem Außenfeldinduktor bilden. Die Wicklungen sindso in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, dass eine den Innenring, die andere den Außenring erwärmt, Bild 1.
� Hauptwelle der Windkraftanlage� Twin-Induktor
� Pendelrollenlager
Bild 1Anwendungsbeispiel:
Twin-Induktor mit Lager und Welle 0009
C5A4
0009
C5A4
Schaeffler Technologies TPI 217 37
Jede Wicklung ist an einen separaten Generator angeschlossen.Die beiden Generatoren werden aufeinander abgestimmt im Master-Slave-Betrieb betrieben.Der Twin-Induktor wird mit einem Kran in horizontaler Position über das Lager geführt, Bild 2.
Die Anwärmzeit mit dem Twin-Induktor beträgt nur etwa 35 Minuten,was eine Reduzierung um mehr als 50% gegenüber dem herkömm-lichen Montageprozess bedeutet.Nach dem Anwärmen wird das Lager direkt aus seiner liegenden Position heraus mit einem Kran zur Montage weitertransportiert und auf der Welle montiert.Zusammengefasst hat die Lösung mit Mittelfrequenztechnik folgende Vorteile:■ Sichere Erwärmung der Pendelrollenlager■ Niedrige Anwärmzeiten und Energiekosten■ Einfaches und serientaugliches Handling.
Verwendete Produkte Die eingesetzte Induktionsanlage mit Mittelfrequenztechnikbesteht aus:■ 2 Generatoren HEAT-GENERATOR20-2■ Twin-Induktor HEAT-INDUCTOR-TWIN1060�1400�310■ Induktorzuleitung HEAT-GENERATOR.CONNECT.
Bild 2Twin-Induktor über dem zu
erwärmenden Pendelrollenlager 0009
C5C3
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C5C3
38 TPI 217 Schaeffler Technologies
Serielle Demontage von Labyrinth- und Innenringen
Aufgrund festgelegter Wartungsintervalle müssen Radsatzlagervon Schienenfahrzeugen regelmäßig überprüft und gewartet werden. Dazu ist eine Demontage der Radsatzlager erforderlich.In dem hier beschriebenen Anwendungsbeispiel werden FAG-Zylinderrollenlager WJ/WJP120�240 und WJ/WJP130�240 eingesetzt. Die Lager sind zerlegbar, so dass die Innenringe unddie dazugehörigen Labyrinthringe induktiv demontiert werden können.
Anforderungen Die Anforderungen sind:■ Abziehen von meist sehr großen Stückzahlen,
teilweise im Schichtbetrieb ■ Schnelle, sichere, energieeffiziente und umweltverträgliche
Demontage■ Wiederverwendung der Lager bei entsprechender Eignung■ Kontrolliertes und gleichmäßiges Erwärmen mit anschließendem
Entmagnetisieren, dies ist wichtig für die Prozesssicherheit.
Lösung Für die Demontage der beschriebenen Radsatzlager wirdeine Induktionsanlage mit Mittelfrequenztechnik in folgender Konfiguration eingesetzt:■ HEAT-GENERATOR20-RAIL, Bild 1■ HEAT-INDUCTOR-IN157�145, Bild 2■ HEAT-INDUCTOR-LAB176�50, Bild 3.
Bild 1HEAT-GENERATOR20-RAIL 00
09E2
1E00
09E2
1E
Schaeffler Technologies TPI 217 39
Die Induktionsanlage kann gesteuert oder geregelt betrieben werden. Damit ist eine temperaturabhängige Abschaltungder Spulen realisiert. Die Auswahl der Betriebsart erfolgt übereinen Schlüsselschalter.Die Temperaturerfassung am Werkstück erfolgt durch ein Thermo-element vom Typ K mit Haftmagnet. Um eine Überhitzung derSpulen zu vermeiden, wird außerdem mittels eines Kaltleiters die Temperatur der Wicklung der Induktoren überwacht.Ein codierter Steckverbinder signalisiert dem Generator, ob der Induktor für Lagerinnenringe oder für Labyrinthringe angeschlossen ist.
� HEAT-INDUCTOR-IN157�145� Distanzring
Bild 2HEAT-INDUCTOR-IN157�145
mit Distanzring 0001
81BA
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81BA
Bild 3HEAT-INDUCTOR-LAB176�50
zur Demontage von Labyrinthringen 0001
81B4
0001
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40 TPI 217 Schaeffler Technologies
Serielle Demontage von Labyrinth- und Innenringen
Betriebsarten Der Generator erkennt über den codierten Steckverbinder den Induktor und wählt automatisch die für den jeweiligen Induktor vorgegebene Betriebsart.
Betrieb des Induktorsfür Lagerinnenringe
Die Leistungsvorgabe wird vorab über ein für den Bediener nicht zugängliches Potentiometer eingestellt. Die Heizdauer wird über einen Timer vorgegeben. Die Temperatur wird über den Magnetfühler erfasst. Der Generator schaltet nach Ablauf der Zeit oder bei Erreichen der maximalen Temperatur ab. Regler und Timer sind für den Bediener verriegelt.
Betrieb des Induktorsfür Labyrinthringe
Die Leistungsvorgabe wird über ein Potentiometer eingestellt.Die Heizdauer wird über einen zweiten Timer vorgegeben.Die Temperatur wird über den Magnetfühler erfasst. Der Generator schaltet nach Ablauf der Zeit oder bei Erreichen der maximalen Temperatur ab. Die Auswahl erfolgt über einen Schlüsselschalter. Der zweite Regler und Timer ist für den Bediener zugänglich.
Demontageder Lagerinnenringe
Arbeitsschritte für die Demontage der Lagerinnenringe:■ Die Lagerinnenringe und Umbauteile werden gereinigt.■ Bei Demontage des Lagers WJ/WJP120�240 ist der mitgelieferte
Distanzring zu verwenden, Bild 4, �.■ Der Induktor wird auf den Innenring geschoben und der Schieber
auf der Rückseite geschlossen.■ Der magnetische Temperaturfühler wird an der Stirnseite
des Lagerinnenrings angebracht, Bild 4, �.■ Nach dem Erreichen der notwendigen Anwärmtemperatur
schaltet der Generator automatisch ab. Der Innenring wird zusammen mit dem Induktor abgezogen.
■ Abschließend ist der Innenring zügig aus dem Induktorzu nehmen.
Bild 4Demontage
der Lagerinnenringe 0009
C647
0009
C647
Schaeffler Technologies TPI 217 41
Demontageder Labyrinthringe
Arbeitsschritte für die Demontage der Labyrinthringe:■ Je nach Labyrinthringausführung wird ein Distanzring verwendet.■ Der Induktor wird aufgeschoben und der passende Schieber zum
Hintergreifen der Labyrinthringe ausgewählt und geschlossen, Bild 5, �.
■ Der magnetische Temperaturfühler wird an der Stirnseitedes Labyrinthrings angebracht, Bild 5, �.
■ Nach dem Erreichen der notwendigen Anwärmtemperatur schaltet der Generator automatisch ab. Der Labyrinthring wird zusammen mit dem Induktor abgezogen.
■ Abschließend wird der Schieber entfernt und der Innenring aus dem Induktor genommen.
Bild 5Demontage
der Labyrinthringe 0009
C659
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C659
42 TPI 217 Schaeffler Technologies
Serielle Demontage von Labyrinth- und Innenringen
Verwendete Produkte Für die Demontage der beschriebenen Radsatzlager wirdeine Induktionsanlage mit Mittelfrequenztechnik in folgender Konfiguration eingesetzt:■ HEAT-GENERATOR20-RAIL■ HEAT-INDUCTOR-IN157�145■ HEAT-INDUCTOR-LAB176�50.
Technische DatenHEAT-GENERATOR20-RAIL
Technische DatenHEAT-INDUCTOR-IN157�145
Technische DatenHEAT-INDUCTOR-LAB176�50
Bezeichnung Wert
Leistung 20 kW
Steuerung analog
Stromabsicherung 20 A
Breite 550 mm
Tiefe 500 mm
Höhe 410 mm
Masse 40 kg
Bezeichnung Wert
Lagertype WJ/WJP120�240
WJ/WJP130�240
Außendurchmesser 300 mm
Breite 165 mm
Masse 12 kg
Bezeichnung Wert
Lagertype Labyrinthringe
Außendurchmesser 340 mm
Breite 90 mm
Masse 8 kg
Schaeffler Technologies TPI 217 43
Notwendige Angaben zur Angebotserstellung
Bitte ankreuzen
❑ Montage ❑ Demontage ❑ Montage und Demontage
Kontaktdaten
Firmenname Ansprechpartner
Straße, Hausnummer Telefon
Postleitzahl, Ort Telefax
Land E-Mail
Branche Sonstiges
Technische Daten der anzuwärmenden Werkstücke(insbesondere, wenn es sich nicht um FAG-Wälzlager handelt)
Lagerbezeichnung, Lagerzeichnung
Bohrungsdurchmesser d
Laufbahndurchmesser F
Breite B
Werkstoff
Andere Werkstücke (Zeichnung/Skizze beifügen)
Alternative Hauptabmessungen
Bohrungsdurchmesser d
Außendurchmesser D
Breite B
Maximales Passungsübermaß oder die Toleranzklassen der beiden Werkstücke
Ungefähre Anzahl der Anwärmvorgänge
Anzahl pro ❑ Tag ❑ Woche ❑ Monat ❑ Jahr
Vorhandene Stromversorgung am Arbeitsplatz
Netzspannung in V und Hz
Maximale Belastbarkeit des Netzes in A
Sonstiges
Klimatische Verhältnisse
Umgebung
Schaeffler TechnologiesAG & Co. KG
Georg-Schäfer-Straße 3097421 SchweinfurtDeutschlandInternet www.schaeffler.deE-Mail [email protected]
In Deutschland:Telefon 0180 5003872Telefax 0180 5003873
Aus anderen Ländern:Telefon +49 9721 91-0Telefax +49 9721 91-3435
Alle Angaben wurden sorgfältig erstellt
und überprüft. Für eventuelle Fehler oder
Unvollständigkeiten können wir jedoch
keine Haftung übernehmen.
Technische Änderungen behalten wir
uns vor.
© Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Ausgabe: 2019, Mai
Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit
unserer Genehmigung.
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