Drehzahl und Riementrieb beim Elektromotor für Walzenstühle in Getreidemühlen

Im Walzenstuhl einer Getreidemühle wird Weizen stufenweise gebrochen und vermahlen; die Welle jedes Walzenpaares muss mit einer im Mühlendiagramm festgelegten Drehzahl laufen. In den meisten Anlagen bestimmt nicht der Elektromotor selbst diese Drehzahl, sondern der Riementrieb zwischen Elektromotor und Walzenstuhl. Beim Austausch des Walzenstuhlmotors genügt der Blick auf die Kilowatt deshalb nicht: Nenndrehzahl, Riemenscheibendurchmesser und die Last, die der Riemen auf die Motorwelle bringt, sind gemeinsam zu betrachten. Diese drei Punkte erläutern wir im Folgenden nacheinander anhand der Graugussmodelle von HEM Motor.

Wer bestimmt die Walzendrehzahl: Elektromotor oder Riemenscheibe?

Der Hersteller des Walzenstuhls sieht für die schnelle und die langsame Walze bestimmte Wellendrehzahlen vor. Die Drehzahldifferenz zwischen den beiden Walzen wird meist durch ein Zahnrad- oder Riemensystem im Inneren der Maschine festgelegt. Aufgabe des Elektromotors ist es, der Eingangswelle der schnellen Walze die richtige Drehzahl und ausreichendes Drehmoment zu liefern. Das Riemenscheibenverhältnis zwischen Elektromotor und Walzenstuhl ist das letzte Glied, das diese Eingangsdrehzahl einstellt.

Der Grundzusammenhang ist einfach: Die Drehzahl der Walzenscheibe entspricht der Motordrehzahl multipliziert mit dem Verhältnis der Scheibendurchmesser. Als Formel: n_Walze = n_Motor × d_Motorscheibe / d_{Walzenscheibe}. Beachten Sie, dass der Riemen etwas schlupft und mit den wirksamen Durchmessern gerechnet wird; das Ergebnis ist ein Näherungswert, die endgültige Einstellung wird vor Ort mit einem Drehzahlmesser geprüft.

Die praktische Folge: Weicht die Nenndrehzahl des neuen Elektromotors von der des alten ab, ändert sich auch die Walzendrehzahl. Wird zum Beispiel ein Elektromotor mit 1450 U/min auf dem Typenschild durch ein Modell mit 1465 U/min Nenndrehzahl ersetzt, dreht die Walze mit denselben Scheiben etwa ein Prozent schneller. Dieser kleine Unterschied liegt meist innerhalb der Toleranz. Ersetzt man dagegen einen Elektromotor mit 1500 U/min durch ein 1000-U/min-Modell, ohne das Scheibenverhältnis zu ändern, bedeutet das einen inakzeptablen Drehzahlabfall.

Graugussmodelle für den Mühlenbereich

In Getreidemühlen wird der Walzenstuhl meist mit 4-poligen Elektromotoren, also mit 1500 U/min synchron, angetrieben; das Scheibenverhältnis wird auf diese Drehzahl berechnet. Die folgende Tabelle zeigt drei Graugussmodelle aus unserem Programm, die in den bei Walzenstuhlantrieben üblichen Leistungsbereich fallen. Welche Leistung nötig ist, hängt von Walzenlänge, Mahlpassage und Kapazität ab; die Tabelle ist keine Empfehlung, sondern eine Zusammenfassung der hinterlegten Werte.

Alle drei Modelle haben Schutzart IP55 und Isolationsklasse F und arbeiten mit 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz; am 400-V-Netz werden sie in Dreieck geschaltet. 160M und 160L haben dieselbe Achshöhe, unterscheiden sich aber in Gehäuselänge und Fußlochabstand; 180M ist die nächstgrößere Baugröße. Ob der Elektromotor auf den Motorsockel oder die Spannschiene unter dem Walzenstuhl passt, prüfen Sie anhand der 2D-Zeichnungen. Weitere Informationen zur Branche finden Sie auf der Seite Elektromotoren für Getreidemühlen.

Belastung der Motorwelle beim Riementrieb

Anders als beim Kupplungsantrieb überträgt die Motorwelle beim Riementrieb nicht nur das Drehmoment; die Riemenspannung wirkt zusätzlich als seitliche Kraft auf die Welle. Diese Radiallast beansprucht das vordere Lager des Elektromotors am stärksten und ist eine häufige Ursache dafür, dass nach einem Austausch früh Lagergeräusche auftreten.

Situationen, die die Radiallast erhöhen

• Zu kleine Motorscheibe: Um dasselbe Drehmoment über einen kleinen Durchmesser zu übertragen, muss der Riemen stärker ziehen. Statt die Motorscheibe zur Einhaltung des Verhältnisses stark zu verkleinern, ist es meist besser, die Walzenscheibe zu vergrößern.
• Riemenscheibe am Wellenende: Je weiter die Scheibe von der Wellenschulter entfernt sitzt, desto stärker wirkt die Kraft auf das Lager. Die Scheibe sollte so nah am Gehäuse sitzen, wie es die Wellenlänge erlaubt.
• Zu stark gespannter Riemen: Wer den Riemen übermäßig spannt, um Schlupf zu verhindern, verlagert das Problem ins Lager. Die Spannung wird nach Empfehlung des Riemenherstellers eingestellt.
• Fehlerhafte Ausrichtung: Liegen Motorscheibe und Walzenscheibe nicht in einer Ebene, verschleißt der Riemen an den Flanken, und die Vibration nimmt zu.

Eine eigene Prüfung ist, ob die Nabe der Riemenscheibe auf die Welle des neuen Elektromotors passt. Wellendurchmesser und Passfedermaß ändern sich mit der Baugröße; vergleichen Sie diese Maße nicht nach Schätzung, sondern anhand von Katalog und technischer Zeichnung.

Umgebung: Mehlstaub, Vibration und Dauerbetrieb

Auf dem Walzenboden laufen die Elektromotoren viele Stunden, oft wochenlang ohne Unterbrechung. Für die Auswahl ergeben sich daraus drei Schwerpunkte:

• Staub und Kühlung: Das IP55-Gehäuse ist gegen Staubeintritt geschützt. Sind Lüfterhaube und Kühlrippen jedoch mit Mehlstaub bedeckt, kann sich der Elektromotor nicht ausreichend kühlen. Regelmäßige Reinigung ist Voraussetzung dafür, dass er mit seinen Typenschildwerten arbeitet.
• Gehäusewerkstoff: Auf vibrierenden Walzenböden und im Dauerbetrieb wird das Graugussgehäuse wegen seiner Steifigkeit bevorzugt. Bis 11 kW bieten wir auch ein Aluminiumgehäuse an; die Wahl richtet sich nach der Konstruktion der Maschine und dem Einbauort.
• Staubexplosionsgefahr: Gibt es in Ihrer Anlage einen als explosionsfähige Staubatmosphäre eingestuften Bereich, ist ein speziell für diesen Bereich ausgelegter Elektromotor erforderlich. Ein Standard-Drehstrommotor mit IP55 ist für solche Zonen nicht vorgesehen; geben Sie die Zoneneinstufung unbedingt bei der Bestellung an.

Auch die Anlaufart ist wichtig. Läuft der Walzenstuhl leer an, ist Stern-Dreieck-Anlauf üblich; bei Anlauf unter Last oder häufigem Ein- und Ausschalten schildern Sie die Situation bitte bereits bei der Angebotsanfrage.

Angenommenes Beispiel: Erneuerung eines 15-kW-Walzenstuhlmotors

Dieser Abschnitt ist ein Rechenbeispiel und beschreibt keine reale Kundenanwendung. Angenommen, auf dem Typenschild des alten Walzenstuhlmotors stehen 15 kW und 1460 U/min, die Motorscheibe hat einen wirksamen Durchmesser von 200 mm und die Walzenscheibe von 500 mm.

• Aktuelle Walzendrehzahl: 1460 × 200 / 500 ≈ 584 U/min.
• Neuer Elektromotor: Bei gleicher Leistung und Polzahl das Modell 160L-4 Grauguss mit 1465 U/min Nenndrehzahl. Mit denselben Scheiben dreht die Walze mit ≈ 586 U/min; die Abweichung liegt unter einem halben Prozent und erfordert in der Praxis keinen Scheibenwechsel.
• Baugröße prüfen: Hat auch der alte Elektromotor Baugröße 160L, passen Spannschiene und Schraubenlöcher sehr wahrscheinlich. Bei abweichender Baugröße wird das Schienenmaß mit der Zeichnung verglichen.
• Riemenscheibennabe: Soll die alte Scheibe auf die neue Welle, werden Wellendurchmesser und Passfedernut verglichen; passen sie nicht, wird die Nabe nachgearbeitet oder eine neue Scheibe beschafft.
• Lastkontrolle: Nach der Inbetriebnahme wird der Strom während des Mahlens gemessen. Liegt er dauerhaft über dem Nennwert von 27,3 A, ist die Ursache nicht im Elektromotor, sondern in der Passagenlast oder der Riemeneinstellung zu suchen.

Das sollten Sie vor der Bestellung vorbereiten

Damit wir den Walzenstuhlmotor richtig zuordnen können, senden Sie uns bitte:

• Foto vom Typenschild des alten Elektromotors (Leistung, Nenndrehzahl, Spannung, Baugröße)
• Durchmesser von Motor- und Walzenscheibe sowie den Riementyp
• Bauform: Spannschiene mit Fußausführung oder eine andere Anbindung
• Netzspannung und Anlaufart
• Umgebungsbedingungen auf dem Walzenboden; gegebenenfalls die Einstufung der Staubzone

Alle Leistungs- und Drehzahlvarianten mit aktuellen Preisen finden Sie auf der Seite Elektromotor kaufen. Teilen Sie uns die Daten Ihres alten Elektromotors über die Seite zum Senden des Typenschilds mit, dann bestimmen wir gemeinsam das gleichwertige Modell. Für weitere Fragen nutzen Sie bitte die Seite Kontakt.