Belastung Motorwelle

zu Zeiten als ich der Meinung war eigene Windgeneratoren bauen zu müssen, habe ich sehr schnell bemerkt, welcher Fehler es ist, das Motorlager mit irgend etwas axialem oder Querkräften zu belasten. Ach vorgebaute Kupplungs-Ausrücklager zum Aufnehmen der axialen Kräfte haben böse versagt.

Für 250kW sind Kupplungen von LKWs noch ganz gut geeignet. Die Gelenkwellen am Getriebe enden i.d.R. mit einem Gummimetall welches die Kräfte ausgleicht. Genau so muss jede andere Maschine auch konstruiert sein.

Ansonsten scheint mir ein Umrichter im vorliegenden Fall die Drehzahlreduzierung möglicherweise genauso machen zu können als ein neuer Getriebemotor. Solange es kein thermisches Problem ist, kann man dabei sogar noch von Drehmomenten >100% ausgehen.

Dazu bräuchte man mehr Informationen:

1. Auf was projektieren Sie Drehmoment oder Leistung?

1. Der 6-polige Motor ist von gleicher Baugröße? (4pol: 250 kW Achshöhe

1. Die Drehzahlen sehen nach dem Verhältnis 4/6-polig aus. D.h. das Getriebe bleibt bestehen. Auf was bezieht sich Ihre statische Achskraft? Krafteinleitungspunkt oder auf Querkraft umgerechnet? Wenn die Baugröße erhalten bleibt, sehe ich keine nennenswerten Unterschied in der Querkraftbelastung.

2. Wenn der Antrieb gleichförmig laufen soll, und 6,5 t Schwungmasse sehen danach aus, dann hat die Massenträgheit nur auf den Anlaufvorgang nennenswerten Einfluss. Da aber 4- und 6-polige Asynchronmaschinen in etwa gleiche Anlaufverhältnisse haben, beschleunigen beide auch etwa gleich schnell - nur eben der 6-polige auf kleinere Drehzahl.

Wie gesagt, mit den Infos kann man aber nur grobe Hinweise geben und keine zuverlässige Antriebsprojektierung machen.

Grüße R.K.

snipped-for-privacy@gmx.de schrieb:

Nachtrag zum Posting: Wenn's primär um die Querkraft geht, gibt's von jedem gescheiten Getriebemotorenhersteller Diagramme der zulässigen Querkraft.

zu 1. prim=E4r geht es um Leistung. Der Antrieb treibt eine Messerwelle, welche zerkleinert. Das Gut f=E4llt in einen Trichter und dann auf die Welle. Da nun ein anderes Gut zerkleinert werden soll, muss die Drehzahl reduziert werden.

zu 2. Baugr=F6=DFe: 355, bei 6- wie auch bei 4-poliger Maschine. Ich muss allerdings zugegeben, nicht zu verstehen weshalb beide Motoren das gleiche Drehmoment liefern sollen. Beide haben 250kW Nennleistung, bei einer geringeren Drehzahl erg=E4be sich so ein h=F6eres Drehmoment im Verh=E4ltnis ca. 2/3? M =3D 9550 x P/n

zu 3. Drehzahlverh=E4ltnis 4/6, richtig, aber wie erw=E4hnt handelt es sich um einen Riemenantrieb, mit den damit verbundenen Nachteilen (Belastung der Welle durch die Vorspannkr=E4fte). Die Werte 22kN beziehen sich auf die Vorspannkraft, Querkraft, nicht auf den Krafteinleitungspunkt.

zu 4. Die Schwungmasse l=E4uft "relativ" gleichf=F6rmig. Die vierpolige Maschine wird erst bei 600A =FCber 500ms ausgeschaltet, kurzzeitige =DCberschreitungen des Nennstromes (432A) sind nicht die Regel, kommen aber vor. Eine gleichm=E4=DFige Belastung des Antriebs ist nicht m=F6glich, das zu zerkleinernde Gut l=E4sst dies nicht zu.

In der Vergangenheit ist es zu Wellenbr=FCchen an der 4-poligen Maschine gekommen, die Ursache hierf=FCr wurde jedoch gefunden. Es hat jedoch gezeigt, da=DF mit den o.g. Angaben der Motor/die Welle ausgelastet/ausgereizt ist. F=FCr beide Maschinen werden zul=E4ssige Vorspannkr=E4fte von 22,5-23kN (x=3D145mm) angegeben. Bei einer gleichf=F6rmigen Belastung w=E4re ich mir sicher, da=DF die Welle standh=E4lt. Durch die hohe Vorspannkraft und die kurzzeitig hohe Belastung verbunden mit einem (meiner Meinung nach) h=F6heren Drehmoment bei der 4-poligen Maschine schwindet jedoch ein gro=DFer Teil meiner Zuversicht.

Die Sache mit Drehmoment und Drehzahl kann eigentlich nicht sein, da bei Maschinen dieser Größenordnung der Wirkungsgrad nicht so krass abweichen kann. Hast du die kompletten Aufschriften der Typenschilder, Nenn und Kippmomente?

Eine korrekte Konstruktion wären auf jeden Fall seperate Lager für Riemenscheiben und Schwungmasse mit Kupplung auf die Motorwelle so dass diese nur das Drehmoment abkriegt aber nicht die Stützkräfte.

Das Aktivteilvolumen (Stator-Rotor) des Motors bestimmt das Drehmoment. Die Leistung ergibt sich dann aus der Wicklungsausführung über M x n. Wenn beide Baugröße 355 haben, dann ist das 6-polige Aktivteil länger. Es kann natürlich sein, dass der Motorenhersteller das gleiche Gehäuse für 4- und 6-polige Aktivteile verwendet, so dass es nach außen nicht in Erscheinung tritt. Dann müsste man das aber am Motorengewicht sehen.

Kurzzeitige (!) Überschreitungen der Nennlast sollte einem Motor der Baugröße nichts ausmachen -egal ob 4- oder 6-polig. Die thermische Zeitkonstante liegt sicher ausreichend groß, dass Überlastspitzen auch über einige Sekunden nicht zu einem bedrohlichen Anstieg der Wicklungstemperatur führen. Falls es längere Überlastzeiten sind, sollte man sich das thermisch effektive Drehmoment berechnen und evtl. auf die nächsthöhere Wärmeklasse (F, H?) gehen. Der Motorschutz ist natürlich entsprechend anzupassen.

Zum Hauptproblem der Motorwellenfestigkeit: Kritisch scheint mir die Kombination aus hohen Querkräften und Drehmomentstößen. Da ist die Idee der separaten Lagerung von Herrn Veith wahrscheinlich die beste Lösung. Um Momentstöße abzufangen, sollte das Trägheitsmoment so groß wie möglich sein, danach wäre der alte Wert von 9.5 t besser. Andere Lösungen sind denkbar, erscheinen aber eher exotisch und damit teuer. Zum Beispiel verstärkte Motorwelle.

Grüße Rainer Kimmich

Ist es richtig, da=DF auch bei gleicher Baugr=F6=DFe und bei gleicher gestempelter Leistung der 6-polige Motor schwerer sein muss und dann das h=F6here Drehmoment abgibt? Sollte ich da falsch liegen, w=FCrde ich mich =FCber eine kleine "Nachhilfe-Motorenkunde" freuen.

Zur thermischen Belastung: Da es sich um absolute Kurzzeit=FCberlastungen handelt hat auch die Erfahrung keierlei Probleme ergeben.

Zum Vorschlag des Herrn Veith: Genau. Die einzig sichere L=F6sung. Folge: eine noch gr=F6=DFere Skepsis, gerade auch wegen des Hinweises auf die nun geringere kinetische Energie welche St=F6=DFe abf=E4ngt. Vielen Dank schon einmal an dieser Stelle f=FCr diese Hilfe.

Genau das (FU) soll nun, zuerst zu Versuchszwecken, aufgebaut werden. Da die Drehzahl w=E4hrend des entg=FCltigen Betriebs aber konstant sein wird, w=FCrde man sich verst=E4ndlicher Weise aber gerne die nicht unerheblichen Kosten f=FCr ein solches Kaliber FU gern sparen.