Stipendium für ein betriebliches Innovationsprojekt
01.08.2018 – 31.01.2019
Herr Tim Fritsch
Dieses Stipendium wird durch das Ministerium für Arbeit, Soziales, Frauen und Familie aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds und des Landes Brandenburg gefördert.
„Untersuchungen zur Temperaturverteilung in Tragrollen unter realen Bedingungen und deren Auswirkung auf das Lagerspiel und Laufverhalten.“
Moderne Gurtförderanlagen müssen hohe Anforderungen erfüllen:
• Hohe Bandgeschwindigkeiten
• Überbrückung von großen Distanzen
• Wechsel zwischen langen Stand- und Betriebszeiten
• Hohe Anforderungen an die akustischen Kennwerte
Die akustischen Eigenschaften einer Gurtförderanlage müssen streng kontrolliert werden, da insbesondere im Lausitzer Revier die Förderanlagen nah an besiedeltes Gebiet heranreichen. Hier hat der Gesetzgeber aus Gründen des Umweltschutzes strenge Grenzwerte (insbesondere für den nächtlichen Betrieb) vorgegeben, die eingehalten werden müssen. Bei Nichteinhaltung dieser Grenzwerte kann die Betriebserlaubnis der Anlage erlöschen.
Neben den Antriebsstationen sind die Tragrollen die Hauptschallemittenten einer Gurtförderanlage. Hierbei reicht bereits ein kleiner Anteil an lauten Tragrollen aus, um die Schallemission der gesamten Anlage signifikant zu erhöhen. Aus diesem Grund müssen die Anlagen ständig überwacht und defekte Tragrollen möglichst schnell ausgetauscht werden. Insbesondere Lagerschäden sind eine der Hauptursachen für erhöhte Laufgeräusche. Außerdem haben Schädigungen des Lagers selbstverständlich negative Auswirkungen auf die Laufeigenschaften. Es kann zu immenser Wärmeentwicklung und zum Festgehen des Lagers kommen.
Es ist angedacht das Temperaturverhalten der Tragrollen zu untersuchen. Hierbei handelt es sich um einen bisher kaum betrachteten Aspekt in der Entwicklung von Tragrollen. Während des Betriebs kommt es zu Wärmeentwicklung an den Lagern und an der Kontaktfläche zwischen Fördergurt und Tragrollenmantel. Diese führt zur Ausdehnung der Materialien und damit zu einer Veränderung der Geometrie. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass selbst kleine Abweichungen in der Geometrie erhebliche Auswirkungen auf Laufeigenschaften und Lebensdauer haben. Insbesondere das Axialspiel ist davon betroffen. Es wird vermutet, dass durch Wärmeausdehnung das Axialspiel verringert wird. Zu geringes führt zu ungünstigen Laufeigenschaften der Kugellager und damit zu verringerter Lebensdauer, höherem Laufwiderstand und höherer Schallemission.
Das Temperaturverhalten soll auf verschiedenen Wegen untersucht werden:
– Auswahl geeigneter Simulationssoftware und Aneignung der erforderlichen Kenntnisse zur Nutzung des Programms
– Erstellung eines Modells der Temperaturverteilung in einer im Betrieb befindlichen Tragrolle mittel FE-Simulation
– Überprüfung des Modells mithilfe von praktischen Experimenten, überprüft auf einem Tragrollenprüfstand. Die Temperaturermittlung soll nach ersten Überlegungen mit Sensoren an den Lagern und berührungslosen Verfahren (Pyrometer/Wärmebildkamera) am Tragrollenmantel erfolgen.
Mit den Ergebnissen sollen die Einflüsse der Temperaturverteilung auf das Lagerspiel und die Laufeigenschaften der Tragrolle abgeschätzt und untersucht werden.
Erkenntnisse über den Einfluss der Temperatur können einen erheblichen Beitrag zur Entwicklung von optimierten Tragrollen mit besseren Laufeigenschaften, verringertem Laufwiderstand (und damit verringertem Energiebedarf für den Betrieb der Förderanlage) sowie günstigeren akustischen Eigenschaften leisten.
Insbesondere bei neuartigen Kunststofftragrollen spielt die Temperatureinwirkung eine große Rolle und wurde bisher nicht ausreichend untersucht. Bei Kunststoffen hat die Wärmeverteilung einen größeren Einfluss auf die Materialeigenschaften, als bei herkömmlichen Stahltragrollen.