Dynamische Prüfung von hochfesten Schrauben für Windkraftanlagen

Ein einziger Aufnahmekopf deckt das gesamte Lieferspektrum von Zerbst ab.
Ein einziger Aufnahmekopf deckt das gesamte Lieferspektrum von Zerbst ab.

(WK-intern) – DYNA-MESS: Neues Konzept für die Bauteilprüfung bewährt sich bei Zerbst

Die Maschine ist ihre eigene Schutzeinhausung

Stolber – Für die Bauteilprüfung von Schrauben für Windkraftanlagen hat DYNA-MESS ein neues Konzept entwickelt.

Anstelle der bisher üblichen Säulen-Ausführung besitzt die Prüfanlage, die seit Kurzem bei der Schraubenwerk Zerbst GmbH in Betrieb ist, einen geschlossenen Rahmen. Diese Konstruktion vereint optimale Stabilität der Anlage mit höchster Sicherheit für das Bedienpersonal.

Mit der neuen Anlage prüft Zerbst Schrauben für Windkraftanlagen der Größe M 36 bis M 72, mit denen unter anderem die Rotorblätter an der Nabe befestigt werden. Bei der Prüfung bringt die Anlage eine Nennkraft bis 3.500 kN auf – genügend Kraft, um einen voll beladenen Jumbojet anzuheben. Der servohydraulisch angetriebene Zugzylinder hat einen Durchmesser von 600 mm.

Zerbst hat das Lieferspektrum erweitert und stellt jetzt auch große, hochfeste Schrauben für die Windkraftindustrie her. Die bisher für die Materialprüfung genutzte Maschine war für diese Schrauben zu klein.

Für die Prüfung der Schrauben für die Windkraft-Industrie ist eine extrem steife und robuste Ausführung erforderlich. Deshalb hatte DYNA-MESS bei den ersten Gesprächen zur Konzeption der Maschine vorgeschlagen, vom üblichen Konzept mit Säulen abzugehen und einen geschlossenen Rahmen zu bauen. Der Rahmen besteht aus Stahlblech von 60 mm Dicke. Diese Konstruktion hat neben außergewöhnlich hoher Stabilität den Vorteil, dass die Maschine sehr kompakt ist, sie beansprucht nur eine Grundfläche von 1,5 m x 0,8 m.

Die Maschine wurde im April 2012 beim Kunden installiert und hat sich seitdem in allen Details exzellent bewährt.

Jörg Blume, einer der beiden Geschäftsführer des Schraubenwerks Zerbst, sieht sich in seiner Entscheidung bestätigt: „Anfangs waren wir skeptisch, denn das innovative Konzept von DYNA-MESS weicht doch erheblich vom üblichen Standard ab. In mehreren Diskussionen haben wir jedoch die Überzeugung gewonnen, dass diese Lösung die speziellen Anforderungen der Schraubenprüfung am besten erfüllt. Wir haben jetzt eine Maschine, die exakt zu unseren Anwendungen passt. Mit einer Standardmaschine wäre das nicht möglich gewesen.“

Ein wesentlicher Aspekt war auch die Arbeitssicherheit: Bei derartigen Zugversuchen kann es immer passieren, dass sich Splitter lösen und wegfliegen. Bei klassischen Prüfmaschinen mit Säulen hätte das bedeutet, dass ein Käfig um die gesamte Anlage herum gebaut werden müsste. Durch den geschlossenen Rahmen ist die Maschine auf drei Seiten ihre eigene Schutzeinhausung; nur zur Bedienerseite hin gibt es eine Tür.

Entsprechend der Norm DIN EN ISO 898 führt Zerbst neben dem „normalen“ Zugversuch auch den Schrägzugversuch an fertigen Schrauben durch, bei dem die Schrauben unter anderem auf Biegung beansprucht werden. Diese Prüfung stellt besondere Anforderungen an die Mechanik, denn die dabei entstehenden Querkräfte müssen von der Konstruktion aufgenommen werden.

Aus diesem Grund hat DYNA-MESS den Zugzylinder mit Laufrollen versehen. Sie vermeiden auf der einen Seite, dass die Maschine durch Querkräfte beschädigt wird, und gewährleisten zum anderen, dass die Messwerte nicht verfälscht werden.

Eine weitere Besonderheit ist die Schraubenaufnahme. Das Spanngehäuse ist so konstruiert, dass es alle Schrauben des Produktionsspektrums fasst. Beim Wechsel der Schraubentypen wird lediglich die Kalotte ausgetauscht, die den Schraubenkopf hält.

Die Dehnung der Prüflinge wird mit einem Video-Extensometer gemessen. Diese berührungslose Messmethode macht es überflüssig, Aufnehmer am Prüfling anzubringen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Dehnung unmittelbar am Bauteil selbst erfasst wird.

Die Genauigkeit der Kraftmessung entspricht der Klasse 1, was bedeutet, dass der maximale Fehler ein Prozent vom Istwert – nicht vom Endwert – beträgt. Das heißt zum Beispiel, dass bei der Nennkraft von 350 t als kleinste Kraft 3,5 t auf ein Prozent aufgelöst werden.

Für die Prüfungen verwendet Zerbst die Prüfsoftware DYNA-TCC mit einer kundenspezifischen Anbindung an die eigene Datenbank. Das System lädt die Prüfparameter vor Versuchsbeginn aus der Datenbank und schreibt die Prüfergebnisse zurück.

Über Zerbst

Die Zerbst Schrauben GmbH zählt zu den führenden deutschen Herstellern von Schrauben für Schienenbefestigungssysteme und Gleisbauartikel, ebenso den Maschinen- und Chemieanlagenbau, Kran- und Fahrzeugbau, Windkraftanlagenbau, Stahlbau und Bergbau.

Bei der Herstellung von warm gefertigten Schrauben, Stiften und Bolzen nimmt das Schraubenwerk einen herausragenden Platz ein. Für Windkraftanlagen liefert Zerbst hochsichere, dauerhafte und gleitfeste Befestigungssysteme für den Turm, Verbindungselemente für Maschinengehäuse sowie Stiftschrauben und Querbolzen für die Rotorbefestigung.

Über DYNA-MESS

Die DYNA-MESS Prüfsysteme GmbH wurde 1985 in Aachen gegründet und ist seit 2001 im benachbarten Stolberg beheimatet. Das Unternehmen konzipiert und baut Maschinen für die statische und dynamische Prüfung von Werkstoffen und Bauteilen.

Ausgehend von der Prüfung von Seilen und Hebezeugen bietet DYNA-MESS heute eine breite Palette von Prüfmaschinen für Zug, Druck, Biegung, Torsion und Schwingung. Diese Systeme werden zum Beispiel im Fahrzeugbau zur Prüfung von Sitzen, Lenkrädern oder Pedalen, in der Medizintechnik für die Untersuchung von Dentalimplantaten und Prothesen sowie in der Tragwerksprüfung für die Analyse des Bauwerksverhaltens verwendet.

DYNA-MESS ist auf kundenspezifische Maschinen spezialisiert, die sich durch ihre benutzerfreundliche Software auszeichnen. Flexibilität, Kompetenz und persönliche Kundenbetreuung gehören zu den besonderen Stärken der Firma.

PM: DYNA-MESS

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