Alternativen zur Verwendung von Passstiften in Maschinenfüßen

Die Praxis von Maschinen mit Passstiften wurde ursprünglich vor weit über einem Jahrhundert innerhalb der US Navy entwickelt. Diese Innovation wurde durch die Notwendigkeit einer Lösung für die extremen Bedingungen an Bord von direkt gekoppelten rotierenden Maschinen in Überwasser-Marineschiffen und U-Booten in Bezug auf Rumpf- und Fundamentdurchbiegung aufgrund von Temperaturwechseln, Stürmen auf See sowie Kräften ausgelöst, die durch Munition (Granaten abfeuern und Wasserbomben widerstehen). Das ursprüngliche und anhaltende Anliegen, das zur Verwendung von Passstiften führte, war die Positionssicherheit.

Angesichts der Tatsache, dass Übergewicht bei Marine- und Handelsschiffen ein großes Problem darstellt, ist die ordnungsgemäße technische Praxis, die Grundstruktur der Maschinen das Drei- bis Fünffache der Masse der darauf montierten Maschine zu wiegen, unpraktisch. was zu dünneren, flexibleren Fundamenten führt. Dies ist die wichtigste Rechtfertigung für Dübel-Pinning-Maschinen in der Marine, und diese Praxis wurde fast überall übernommen.

Nach dem Zweiten Weltkrieg stammte die überwiegende Mehrheit der industriellen Instandhaltungsmitarbeiter in den Vereinigten Staaten, die sich mit rotierenden Maschinen beschäftigten, von Männern, die in der Navy gedient hatten, da dies der Zweig der Streitkräfte mit bei weitem war die Mehrheit dieser Maschinen und Wartungsbedarf. Als Ergebnis der Tradition und Ausbildung der Navy wurde die Praxis, alle rotierenden Maschinen wahllos mit Dübeln zu verankern, auf Festlandinstallationen ausgeschieden, obwohl es keine technische Rechtfertigung mehr für diese Praxis gab.

Positionale Sicherheit:Technische Überlegungen
Die moderne Konstruktion von Maschinen berücksichtigt die normale Positionsänderung, die aufgrund von Betriebslastspannungen und Wärmeentwicklung erwartet wird, unter der Annahme, dass die Maschinen auf einer ordnungsgemäß konstruierten Grundstruktur installiert sind und dass die richtige Qualität von Ankerschrauben oder Bolzen und Muttern verwendet wird und dass diese mit den richtigen Werten angezogen werden. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, besteht kein Grund, eine Verdübelung der Maschinenstützen zu verlangen, da die ordnungsgemäß angezogenen Ankerschrauben der richtigen Sorte ausreichen, um die Maschine gegen alle betrieblichen Belastungen und zu erwartenden Lagen zu verankern Veränderungen, insbesondere in vertikaler Richtung. Da das Auftreten von seitlichen (horizontalen) Positionsänderungen normal ist, ist die Forderung nach Positionssicherheit hinfällig. Außerdem ermöglichen die meisten Konstruktionen von flexiblen Kupplungen von guter Qualität das Einstellen des geeigneten Axialspalts, um jedes erwartete axiale Wachstum oder jede Bewegung, die auftreten kann, aufzunehmen. Wenn diese Bewegung nicht erwünscht ist, gibt es einen Druckring oder Drucklager oder andere derartige Mechanismen, um diese Bewegung zu kontrollieren oder zu verhindern.

Daher bleibt nur noch die Positionssicherheit in der horizontalen Ebene. Passstifte sind aus verschiedenen Gründen als Lösung für dieses Problem nicht geeignet. Die erste davon ergibt sich aus der Physik des Passstiftmechanismus selbst:

Wird eine seitliche Kraft auf den Maschinenfuß ausgeübt, wird diese Kraft auf nur einen Punkt am Umfang des kreisförmigen, konischen Passstifts konzentriert. Dieser Stift ist im Wesentlichen nichts anderes als ein kleinerer Kreis innerhalb eines größeren Kreises (dem Ankerbolzenloch). Aus der ebenen Geometrie wissen wir, dass sich zwei Kreise unterschiedlichen Durchmessers, einer ineinander, bei Annäherung zunächst nur an einem Punkt berühren. Es kann daher festgestellt werden, dass der Stift der auf ihn ausgeübten seitlichen Kraft keine große Widerstandskraft bietet und leicht zu zerquetschen beginnt. Diese Quetschverformung wird sich fortsetzen, bis der Stift nun eine leicht elliptische Form annimmt und die Oberfläche, die er hinsichtlich seiner Widerstandskraft gegen die auf ihn aufgebrachte Last bietet, nun größer ist als die Festigkeit des Stifts selbst. Danach beginnt sich der Stift zu biegen.

Dieser Effekt lässt sich leicht nachweisen:Montieren Sie eine Messuhr seitlich am Maschinenfuß mit Passstift und üben Sie auf der anderen Seite mit einer stabilen Abdrückschraube eine seitliche Kraft aus. Zehn bis 15 Tausendstel (0,010 bis 0,015) Zoll relativ ungehinderter Bewegung werden beobachtet. Dieses Versagen, einer seitlichen Bewegung zu widerstehen, macht den Passstift davon ungeeignet, als geeignete Abschreckung für diese Bewegung zu dienen, und macht ihn daher als Mechanismus zur Gewährleistung der Positionssicherheit der Maschine unpraktisch.

Zusätzlich zu dem obigen Argument, wenn, wie zuvor erwähnt, die aufgebrachten äußeren Kräfte groß genug sind, wird nach der Bewegung, die zu einem leichten Quetschen des Stifts führt, eine weitere Bewegung den gesamten Dübel verursachen Stift zum Biegen.

Diese Verzerrung tritt umso leichter auf, als der Passstift in der seitlichen Ebene durch die Presspassung innerhalb des Fußes und durch die Presspassung innerhalb der Basis gestützt wird; in dem Bereich, wo die Shims den Fuß stützen, gibt es jedoch keinerlei Unterstützung für den Stift – er liegt buchstäblich in der Luft. Daher biegt er sich in diesem Bereich leicht, was zu einem S-förmigen oder hundebeinigen Passstift führt, der extrem schwer herauszuziehen ist und dem Mühlenbauer endlose Probleme bereitet.

Positionssicherheit:Alternative Lösungen
Erfordert eine bestimmte Maschinenaufstellung zusätzliche Maßnahmen zur Lagesicherung in der Horizontalebene, ist es unserer Meinung nach am besten, durchdachte horizontale und axiale Spindelgetriebe zu installieren, die an den Maschinenfüßen anliegend belassen werden können. Es ist jedoch sehr darauf zu achten, dass keine Positionsänderung der Maschine unter Betriebsbedingungen zu erwarten ist, da sich die Maschine sonst zwischen den Abdrückschrauben verbiegen oder verdrehen kann, was schwerwiegendere Probleme als je zuvor verursacht hätte ausgelöst durch die anfangs uneingeschränkte Bewegungsfreiheit der Maschinen.

Genau das gleiche Argument kann gegen das Verdübeln der Maschinenstützen an mehr als einer Stelle angeführt werden, da dadurch die gleichen Überzwangsverhältnisse geschaffen werden. Es muss daran erinnert werden, dass das Auftreten von seitlichem und axialem Wachstum oder einer Bewegung zwischen dem „kalten“ Stoppzustand und dem online „heißen“ Betriebszustand normal ist. Durch die Durchbiegung einer durchdachten elastischen Kupplung und der Maschine selbst kann diese Bewegung aufgenommen und ausgeglichen werden, indem die Maschinen im kalten und gestoppten Zustand gezielt auf die genauen Sollvorgaben für die auftretende Positionsänderung „verstellt“ werden im heißen und laufenden Zustand.

Zusätzliche Überlegungen:Positionswiederholbarkeit
Wenn die Positionswiederholbarkeit und nicht die Positionssicherheit das Hauptanliegen ist, sind Passstifte nicht der beste Mechanismus, um diese Anforderung zu erfüllen. Stattdessen wird empfohlen, nachdem eine zufriedenstellende endgültige Ausrichtung erreicht wurde, zwei kleine Stücke Schlüsselmaterial vorsichtig an diagonal gegenüberliegenden Ecken der Maschine zu heften. Die Maschine kann dann mit ausgezeichneter Wiederholbarkeit oder Korrelation mit ihrer Ausgangsposition entfernt und ersetzt werden. Passstifte hingegen passen fast nie genau so wie vor dem Entfernen. Dies führt dazu, dass die Maschine beim Wiedereinsetzen gegenüber ihrer Ausgangsposition schief steht. Wenn sich ein Passstift nicht ohne weiteres in sein ursprüngliches Loch einpassen lässt, anstatt die Situation zu bekämpfen, indem er versucht, die Maschine minutiös neu zu positionieren, bis dies der Fall ist, haben wir die Erfahrung gelehrt, dass ein Mühlenbauer sich stattdessen dafür entscheidet, ein neues Loch zu bohren, da dies ist oft weniger mühsam und zeitaufwendig. Wenn diese Praxis verboten ist, kann der Arbeiter unter Zeitdruck stattdessen einfach den Passstift heimlich abschneiden und die Spitze des Stifts als „Dübel“ in das Loch hämmern. Es ist für den Vorgesetzten unmöglich, dies zu erkennen, ohne den geänderten Passstift tatsächlich zu entfernen.

Konischer Passstift

Schlussfolgerungen
Von der Verwendung von Passstiften zur Gewährleistung der Lagesicherheit von rotierenden Maschinen wird aufgrund der oben dargelegten Überlegungen abgeraten. Die Verwendung von Passstiften zur Gewährleistung der Positionswiederholbarkeit wird ebenfalls nicht empfohlen. Stattdessen sollten effektivere alternative Lösungen verwendet werden.

Über den Autor:
Alan Luedeking ist der Manager des technischen Supports und der Schulung für die Ausrichtung bei Ludeca Inc. Er kann unter 305-591-8935 oder [email protected] erreicht werden. Weitere Informationen zu Ludeca finden Sie unter www.ludeca.com.