Das Abschaben und Schleifen der Führungslagerbuchse und der Druckbuchse einer kleinen Wasserturbine ist ein wichtiger Prozess bei der Installation und Reparatur kleiner Wasserkraftwerke.
Die meisten Lager kleiner horizontaler Wasserturbinen weisen keine Kugelform auf, und die Drucklager sind nicht mit Gegengewichtsbolzen versehen. Abbildung A zeigt eine asphärische Struktur; B weist keine Gegengewichtsbolzen auf, und das Drucklager ist direkt auf den Lagerrahmen gepresst. Im Folgenden werden die Methoden, Schritte und Anforderungen für das Auskratzen und die Montage dieser Bauform erläutert.
1. Zur Vorbereitung werden ein Dreieck und ein doppelseitiger Ölstein benötigt. Die Länge des Dreiecks kann individuell angepasst werden. Üblicherweise wird eine Länge zwischen 6 und 8 Uhr verwendet. Auch ein bereits vorhandener Dreiecksschliff kann nachbearbeitet werden. Gegebenenfalls kann auch ein oder zwei flache Messer aus Federstahl verwendet werden, um die Druckplatte leichter abzutragen. Der Vorschliff des Dreiecksschliffs erfolgt auf der Schleifscheibe. Während des Schleifens muss der Schliff durch ausreichende Kühlung mit Wasser geschützt werden, um ein Erhitzen und damit ein Erweichen zu verhindern. Der Feinschliff erfolgt auf dem Ölstein, um die beim Grobschliff verbliebenen feinen Unebenheiten und Grate zu entfernen. Beim Feinschliff wird Motoröl (oder Turbinenöl) zur Kühlung hinzugegeben. Der Spanntisch sollte in der passenden Höhe vorbereitet werden. Als Druckfarbe kann Rauchfarbe mit Turbinenöl gemischt oder rot aufgedruckt werden.
2. Reinigung, Entrostung und Entgratung. Das Lager muss vor dem Abschaben entrostet und entgratet werden. Insbesondere die Kontaktfläche der Führungsbuchse, die Lagerfuge und die Auflagefläche des Drucklagers sind sorgfältig zu reinigen.
3. Grobes Abschaben der Lagerbuchse. Zunächst muss die Hauptwelle der Turbine ausgerichtet und fixiert werden (Ebenheit ≤ 0,08 m/m), um ein Abrieb der Lagerbuchse zu verhindern. Die gesamte Lagerfläche wird mit einem dreieckigen Spachtel vorsichtig und gleichmäßig abgeschabt, um Sand und Verunreinigungen zu entfernen. Tiefsitzende Verunreinigungen im Lagermaterial werden entfernt, um die Qualität des Abstreifpads nicht zu beeinträchtigen.
Nach der Reinigung des Zapfens wird die Führungsbuchse auf den Zapfen gesetzt, der Zentrierstift fixiert, die Schraube festgezogen und die Kontaktfläche der Lagerbuchse sowie der Spalt zwischen Buchse und Zapfen mit einer Fühlerlehre gemessen. Daraus lässt sich die Dicke des aufzutragenden Kupferblechs bestimmen (die Unterlage dient der späteren Wartung). – Üblicherweise ist die Kupferunterlage doppellagig und ca. 0,10–0,20 mm dick. Die Gesamtdicke der Unterlage wird so gewählt, dass ein Abstreifzugabe von 0,08–0,20 mm für die Lagerbuchse verbleibt. So wird einerseits eine hohe Abstreifqualität gewährleistet und andererseits der Arbeitsaufwand beim Abstreifvorgang minimiert.
Legen Sie das zugeschnittene Kupferblech auf die Kontaktfläche der Lagerbuchse. Halten Sie die beiden Lagerbuchsen auf dem Zapfen fest, ziehen Sie die Befestigungsschrauben an und drehen Sie die Lagerbuchse, um sie zu schleifen. Lässt sie sich nicht drehen, entfernen Sie die Lagerbuchse, biegen Sie sie auf dem Zapfen in der Mitte zusammen, drücken Sie sie von Hand an und schleifen Sie sie tangential hin und her. Anschließend schleifen Sie sie, bis ein Spalt zwischen Lagerbuchse und Zapfen entsteht. Nach dem Schleifen erscheint der Kontaktbereich der Lagerbuchse schwarz und glänzend, während der erhabene Bereich schwarz, aber matt ist. Schneiden Sie den schwarz-glänzenden Bereich dreieckig ab. Falls die glänzenden Stellen nicht mehr deutlich sichtbar sind, tragen Sie vor dem Schleifen eine Schicht Sichtmittel auf den Zapfen auf. Schleifen und schaben Sie so lange, bis Kontaktfläche und Spiel zwischen Lagerbuchse und Zapfen den Anforderungen entsprechen. Im Idealfall sollte die gesamte Lagerfläche Kontakt haben, jedoch nicht zu viele Kontaktpunkte. Das Spiel nähert sich den Anforderungen an, und es sollte ein Abtrag von 0,03–0,05 mm erfolgen. Schaben Sie die Lagerschalen auf beiden Seiten des Schwungrads ab.
4. Abschaben der Druckplatte. Da die Druckplatte beim Transport und der Lagerung häufig verkratzt wird, können sich Grate auf ihrer Oberfläche bilden. Kleben Sie daher zunächst metallografisches Schleifpapier auf die Spiegelplatte und schieben Sie die Druckplatte mehrmals darüber hin und her. Achten Sie beim Schleifen darauf, dass die Plattenoberfläche parallel zur Spiegelplatte ausgerichtet bleibt und dass die Anzahl der Schleifvorgänge und das Gewicht jeder Platte gleich sind. Andernfalls variiert die Dicke der Druckplatte stark, was den Arbeitsaufwand beim Abschaben erhöht.
Reinigen Sie die Spiegelplatte und die Auflagefläche des Lagers. Drücken Sie das Lager auf die Spiegelplatte und schleifen Sie es mindestens zehnmal in Drehrichtung von Lager und Spiegelplatte hin und her. Entfernen Sie das Lager anschließend zum Abschaben. Sobald alle Lagerflächen guten Kontakt zur Spiegelplatte haben, kann das Lager montiert werden.
5. Lagermontage und Feinreinigung. Zuerst den gereinigten Lagersitz einsetzen (die Befestigungsschrauben des Lagersitzes können in Reihe geschaltet, aber noch nicht festgezogen werden). Die untere Lagerbuchse in den Lagersitz einsetzen, die große Welle vorsichtig in die Lagerbuchse heben und den Lagersitz durch Messen des Lagerbuchsenspiels so einstellen, dass die Mittellinie der Lagerbuchse auf beiden Seiten des Schwungrads eine gerade Linie bildet (Draufsicht: allgemeine Abweichung ≤ 2 mm). Die vorderen und hinteren Positionen müssen korrekt sein (bei großem Höhenunterschied des Lagersitzes ein Dämpfungselement verwenden). Anschließend die Befestigungsschraube des Lagersitzes festziehen.
Das Schwungrad einige Umdrehungen von Hand drehen, die Lagerbuchse entfernen und die Verteilung der Lagerkontaktpunkte prüfen. Sobald die gesamte Lagerfläche guten Kontakt hat und das Lagerspiel den Anforderungen entspricht (das Spiel muss den Vorgaben der Zeichnung entsprechen; falls nicht angegeben, 0,1–0,2 % des Zapfendurchmessers abtragen), ist die Lagerbuchse in Ordnung. Grobe Stellen mit einer Dreikantfeile bearbeiten und dichte Stellen ausdünnen; das entstehende Muster ist in der Regel streifenförmig und dient der besseren Speicherung und Zirkulation des Turbinenöls. Die Kontaktpunkte müssen innerhalb eines Winkels von 60°–70° in der Mitte der unteren Lagerbuchse gleichmäßig verteilt sein; 2–3 Punkte pro Quadratzentimeter sind optimal, weder zu viele noch zu wenige.
Reinigen Sie das Drucklager mit einem weißen Tuch. Geben Sie nach dem Einsetzen etwas Schmieröl auf das Führungslager, drehen Sie das Schwungrad und bringen Sie eine axiale Schubkraft auf, um das Drucklager und die Spiegelplatte entsprechend ihrer Position zu schleifen. Markieren Sie jedes Lager (die Position des Drucklagers mit der Temperaturmessbohrung und in der Nähe der Kontaktfläche ist fixiert), prüfen Sie die Lageroberfläche, schaben Sie das Kontaktlager erneut ab und schleifen Sie den Stift auf der Lagerrückseite gleichmäßig mit Schleifpapier ab (der Abtrag ist deutlich geringer und sollte mit einem Innendurchmesser-Mikrometer oder Messschieber gemessen werden; vergleichen Sie dies mit dem dünneren Lager). Ziel ist es einerseits, den Kontakt der Lageroberfläche mit der Spiegelplatte zu verbessern, andererseits, das „dicke“ Drucklager dünner zu machen. Es ist erforderlich, dass alle 8 Drucklager in ihrer Position guten Kontakt haben. Im Allgemeinen sind die Drucklager von horizontalen Kleinturbinen klein und die Belastung gering, sodass die Lageroberfläche nicht zerkratzt werden darf.
6. Feinabschaben. Nachdem das gesamte Lager eingebaut und der Beton ausgehärtet ist, wird axialer Schub aufgebracht, um es zu drehen. Anschließend werden die Lagerflächen entsprechend dem tatsächlichen Kontakt zwischen Lager- und Drucklager ausgebessert und abgeschabt, um die Anforderungen der Zeichnungen und Spezifikationen zu erfüllen.
An beiden Seiten der Gelenkfläche der Lagerbuchse bzw. einseitig (Ölzufuhrseite) ist eine Längsölnut anzubringen. An beiden Enden ist ein Mindestabstand von 8 mm einzusparen, um Schmierölverluste zu vermeiden. Der Öleinlass des Drucklagers ist üblicherweise 0,5 mm tiefer und ca. 6–8 mm breit. Lagerbuchse und Drucklager gelten erst nach dem Feinabschaben als qualifiziert.
Veröffentlichungsdatum: 13. Dezember 2021
