Was man an einem Zwischenwelle prüft.
Ein Antriebswellenstrang ist keine gleichförmige Stahlstange. Die Drucklagerwelle unmittelbar nach Getriebe oder Motorschwungrad leitet den Axialschub des Propellers in das Drucklager und den Rumpf. Die Propellerwelle am fernen Ende führt durch das Stevenrohr und trägt den Propeller selbst, sie erfährt also ein Biegemoment aus dem überhängenden Gewicht und ist an ihrem achteren Ende benetzt. Dazwischen laufen eine oder mehrere Zwischenwellen, von Gleitlagern getragen, deren einzige Aufgabe es ist, Drehmoment in gerader, gut fluchtender Linie zu übertragen. Weil sie keinen Schub trägt und dem Seewasser nicht ausgesetzt ist, drehen sich die…
Was diesen Abschnitt des Wellenstrangs abhebt
Ein Antriebswellenstrang ist keine gleichförmige Stahlstange. Die Drucklagerwelle unmittelbar nach Getriebe oder Motorschwungrad leitet den Axialschub des Propellers in das Drucklager und den Rumpf. Die Propellerwelle am fernen Ende führt durch das Stevenrohr und trägt den Propeller selbst, sie erfährt also ein Biegemoment aus dem überhängenden Gewicht und ist an ihrem achteren Ende benetzt. Dazwischen laufen eine oder mehrere Zwischenwellen, von Gleitlagern getragen, deren einzige Aufgabe es ist, Drehmoment in gerader, gut fluchtender Linie zu übertragen. Weil sie keinen Schub trägt und dem Seewasser nicht ausgesetzt ist, drehen sich die Versagensbilder einer Zwischenwelle fast ganz um Fluchtung, Lagerzustand und Kupplungsunversehrtheit statt um Korrosion oder Drucklagerverschleiß.
Hauptkomponenten
- Wellenkörper – eine geschmiedete Stahlstange, oft über ihre Länge aufgebohrt, damit sich der Werkstoff sowohl von innen als auch von außen mit Ultraschall prüfen lässt und um bei langen Wellensträngen Gewicht zu sparen.
- Kupplungen – angeschmiedete Flansche, flanschlose Schrumpfkupplungen oder auf älterer Tonnage Passfederkupplungen. Flanschlose Schrumpfbauarten werden heute bevorzugt, weil sie die Spannungsspitze der Passfedernut beseitigen, die früher ein häufiger Rissausgang war.
- Zwischenlager – weißmetallausgekleidete Stehlager, die die Welle in Abständen tragen, welche die Fluchtungsrechnung setzt, entweder mit Ölbadschmierung über Ring oder Scheibe oder bei größeren Anlagen zwangsgespeist von einer Anlagenpumpe.
- Überwachung von Lagertemperatur und Schwingung – Widerstandstemperaturgeber, in das Weißmetall eingelassen und in die Alarmanlage geführt, denn eine steigende Lagertemperatur ist üblich das erste Zeichen eines Fluchtungsfehlers oder eines Schmierungsversagens.
Auswahl und Auslegung
Der Durchmesser ist keine freie Wahl: Er ergibt sich aus einer Rechnung über die übertragene Leistung, die Wellendrehzahl, Streck- und Zugfestigkeit des Werkstoffs und einen von den Vorschriften der Klassifikationsgesellschaft gesetzten Mindestbeiwert. Dieselbe Rechnung setzt den kleinsten Bohrungsdurchmesser, wenn die Welle hohl ist. Der Lagerabstand ist durch eine Schleuder- und Fluchtungsrechnung festgelegt, die die Biegeeigenfrequenz der Welle von der Betriebsdrehzahl fernhält und die Lagerkräfte innerhalb des zulässigen Drucks des Weißmetalls hält.
Vorschriften und Klasse
Die Vorschriften der Klassifikationsgesellschaften (die einheitlichen Anforderungen der IACS für Wellenleitungen sind der übliche Bezug) setzen die Formel für den kleinsten Wellendurchmesser und die vor der Indienststellung geforderte zerstörungsfreie Prüfung der Schmiedestücke. Zwischenwellen selbst tragen üblich nicht die feste fünfjährliche Ziehbesichtigung, die für die Stevenrohrdichtungen der Propellerwelle gilt, doch sie werden bei Zwischen- und Erneuerungsbesichtigungen auf Kupplungszustand, Lagerverschleiß und Fluchtung geprüft, und für jede Reparaturschweißung oder Nacharbeit einer Kupplungsfläche ist eine Klassezulassung nötig.
Typische Fehler
| Fehler | Folge |
|---|---|
| Fluchtungsfehler nach einer Überholung von Hauptmotor oder Getriebe | Ungleiche Lagerbelastung, erhöhte Lagertemperatur und beschleunigter Weißmetallverschleiß |
| Reibkorrosion an den Flächen einer Passfederkupplung | Rissbeginn am Grund der Passfedernut, geschichtlich eine wesentliche Ursache von Wellenschäden bei älteren Passfederbauarten |
| Ölring oder Ölscheibe des Lagers rutscht oder sitzt fest | Ausgehungerte Schmierung und rasche Lagerüberhitzung, mitunter bis zum Ausschmelzen des Weißmetalls |
| Lockere oder korrodierte Kupplungsschrauben | Fortschreitende Reibkorrosion zwischen den Flanschflächen, die schließlich messbares Spiel und Schwingung erzeugt |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Schmiedezeugnisse mit den Ergebnissen der Ultraschall- und Werkstoffprüfung, abgestimmt auf die für das Fahrzeug zuständige Klassifikationsgesellschaft
- Eine Kupplungsbauart, verträglich mit dem vorhandenen Wellenstrang, statt eines unpassenden Lochbilds oder einer unpassenden Flanschdicke
- Bearbeitungstoleranzen für Kupplungsflächen und Lagerzapfen, angegeben gegen eine anerkannte Norm und nicht bloß "wie eingebaut"
- Die Bereitschaft, die Fluchtungsrechnung für das bestimmte Fahrzeug zu unterstützen, statt auf eine allgemeine Länge zu liefern
Nach jeder Arbeit, die das Fundament von Motor oder Getriebe stört, die Temperaturen der Zwischenlager über die ersten Betriebsstunden verfolgen, statt allein einer kalten Fluchtungsprüfung zu trauen; die Wärmedehnung der Motorstruktur kann den Strang lautlos aus der Toleranz ziehen, sobald alles warm ist.