Wie ungeeignete Schraubensicherungen Körperschallemissionen beeinflussen

Bei Aufzuganlagen ohne Triebwerksraum mit Synchronantrieben ist die Übertragung von Körperschall in schutzbedürftige Räume der maßgebliche Faktor.

Kommen Schwingungsisolierungen zum Einsatz muss sichergestellt sein, dass durch geeignete Schraubensicherungen die Vorspannung der Schraubengarnitur nicht reduziert wird.

Messungen von Körperschallemissionen an der Aufzugschachtwand nach DIN 8989 lassen darauf schließen, dass die Veränderung der Vorspannkraft von Schraubenverbindungen einen direkten Einfluss auf erhöhte Schalldruckpegel in schutzbedürftigen Räumen haben.

Körperschall-, bzw. Schwingungsmessungen an Aufzuganlagen oder deren Komponenten zeigen, dass sich die Vorspannkraft von Schraubenverbindungen über die Betriebszeit reduziert, wenn ungeeignete Schraubensicherungen verwendet werden.

Verlust der Vorspannkraft

Wenn durch Schwingungen beanspruchte Schraubenverbindungen im Aufzugbau und bei der Befestigung von Aufzugkomponenten versagen, liegt es daran, dass sich selbstständig während des Betriebes gelöst haben. Das selbstständige Lösen von Schraubenverbindungen ist gleichbedeutend mit dem vollständigen oder teilweisen Verlust der Vorspannkraft. Dieser Verlust erhöht die Körperschallemissionen in die Aufzugschachtwand deutlich und kann einen Dauerbruch der Schraube zur Folge haben.

Besonders bei mehreren Trennfugen – etwa bei Schwingungsisolierungen, Schubbelastungen, exzentrischen betriebsbeanspruchten Schraubenverbindungen – kann eine zu niedrige Vorspannkraft eine Systemveränderung von Schrauben und verspannten Teilen hervorrufen, die zu einer unerwarteten Überbeanspruchung von Schraube und Mutter führen.

Bei Versuchen wurde unter schwellender axialer Zugbelastung ein partielles Losdrehen bei Schraubenverbindungen festgestellt. Das Losdrehen der Schraubenverbindung wird begründet mit der Verminderung des Reibschlusses durch radiale Gleitbewegungen zwischen den Gewindeflanken (Schraube–Mutter). Im Jahr 2003 wurden eine Reihe von Normen über Sicherungselemente zurückgezogen, die den Kategorien "Losdrehsicherungen" und "Setzsicherungen" zuzuordnen waren oder in der Praxis diesen fälschlicherweise zugeordnet wurden (siehe Kasten unten).

Wirkungsvolle Sicherungsmaßnahmen

Die Norm DIN 820-1 sagt, dass Normen den Stand der Wissenschaft und Technik berücksichtigen müssen. Dies war bei den oben genannten Normen für Sicherungselemente nicht mehr der Fall, so dass deren Zurückziehung zwingend war.

Sicherungen oder Sicherungsmaßnahmen gegen das Lockern von Schraubenverbindungen haben die Aufgabe, den durch die zu erwartenden Setzbeträge und/oder Kriechbeträge hervorgerufenen Vorspannkraftabfall so klein wie möglich zu halten. Dies ist in der Regel durch eine Vergrößerung der Nachgiebigkeit von Schrauben und/oder verspannten Teilen möglich.

Losdrehsicherungen verhindern selbst bei extremen dynamischen Belastungen das selbsttätige Losdrehen, sie halten mindestens 80 Prozent der ursprünglichen Vorspannkraft in der Schraubenverbindung aufrecht. Wirkungsvolle Sicherungsmaßnahmen sind beispielsweise Schrauben, Muttern oder Unterlegscheiben mit Verriegelungszähnen oder Sicherungsrippen (z.B. Ripplock).

Verkleben im Gewinde

Schrauben, Muttern und Scheiben, die solche Strukturen in der Auflagefläche aufweisen, sind zurzeit nicht genormt. Eine andere wirkungsvolle Möglichkeit, das Losdrehen zu verhindern, ist das Verkleben im Gewinde, wofür sich mikroverkapselte Klebstoffe (DIN 267-27) oder anaerob aushärtende Flüssigklebstoffe (DIN EN ISO 10123) anbieten.

Die Veränderung der Position des Fahrkorbes durch die Reduzierung der Vorspannkraft von Schrauben hat signifikante Auswirkungen auf die Körperschallemission über das Triebwerk und/oder Schienenbefestigungen in die Aufzugschachtwand.

Schwingungsisolierungen, die nicht sach- und fachgerecht (z.B. nach DIN EN 1299) ausgelegt werden und Schraubensicherungen, die mangelhaft sind, werden die Ziele in Bezug auf den Körperschall der DIN 8989 nicht erreichen.

Von Ulrich Nees

aufzugsystemeberatung.de

Diese Normen über Sicherungselemente wurden 2003 zurückgezogen:
– Federringe nach DIN 128 und DIN 6905
– Federscheiben nach DIN 137 und DIN 6904
– Fächerscheiben nach DIN 6798 und DIN 6907
– Zahnscheiben nach DIN 6797
– Sicherungsbleche nach DIN 93, DIN 432 und DIN 463
– Sicherungsnäpfe nach DIN 526
– Sicherungsmuttern nach DIN 7967