Wälzlagerkräfte messen. Schmierung überwachen.
Wälzlagerkräfte messen. Schmierung überwachen.

Lagerschaden: Ursachen frühzeitig erkennen & Lagerausfall vermeiden

Ein Lagerschaden kann viele Ursachen haben. Fluchtungsfehler, Unwucht, Schwingungen und Reibung werden vom Lager übertragen und können bis zum Lagerversagen führen.

Das Lager als Herzstück jeder Anlage zählt zu den wichtigsten Maschinenkomponenten. Ein Lagerschaden und damit ein Ausfall der Maschine kann zu kostspieligen Stillstandszeiten, Schäden an benachbarten Teilen und erheblichen Reparaturkosten führen.

Schäden an Wälz- oder Gleitlagern sind häufig langwierige Unterfangen. Selbst wenn keine Folgeschäden entstanden sind, und Ersatz vorrätig ist, muss in der Regel eine mehrstündige Reparatur, abhängig von der Komplexität der Maschine und des Einbauortes, eingeplant werden. Im schlimmsten Fall sind jedoch bereits Folgeschäden entstanden, dann wird die Reparatur entsprechend teuer und zeitintensiv.

Es ist deshalb sinnvoll den Zustand ihrer Maschine dauerhaft im Blick zu behalten. Das bedeutet Lagerschäden frühzeitig zu identifizieren und sich über deren Ursachen bewusst zu werden. Dieser Artikel soll Sie hierbei unterstützen.  

 

Inhaltsverzeichnis: Ein Überblick über Lagerschäden, deren Ursachen und Symptome

Was sind die typischen Ursachen eines Lagerschadens?

Ein Großteil aller vorzeitigen Lagerausfälle ist vermeidbar. Nach eingehenden Untersuchungen sind die Ursachen aller Lagerausfälle und deren Häufigkeit in vier Gruppen einzuteilen:

Ausfallursachen für Wälzlager (Quelle: Antriebstechnik 18 (1979) Nr. 3, 71-74).

 

  1. Mangelhafte Schmierung (ca. 55%)
  2. Umwelteinflüsse und Verschmutzung (ca. 25%)
  3. Einbau und Montagefehler (ca. 10%)
  4. Überlastung bzw. Ermüdung in der Betriebsbeanspruchung (ca. 10%)

In der Praxis wirken meist verschiedene äußere Faktoren in Kombination. In vielen Fällen werden auch mehrere Schadensmerkmale an einem Lager gleichzeitig zu beobachten sein. In einem solchen Fall ist es häufig schwierig, die primäre Ausfallursache zu ermitteln.

Wie erkennt man Symptome eines Lagerschadens frühzeitig?

Lagerschäden äußern sich in der Regel dadurch, dass sich das Betriebsverhalten im Laufe der Zeit verschlechtert. Je nach Betriebsbedingungen vergehen vom Beginn der Schädigung bis zum tatsächlichen Ausfall einige Minuten, unter Umständen sogar Monate.

In einigen Anwendungen von Wälzlagern genügt es zur Vermeidung größerer Schäden, wenn das Bedienpersonal auf unruhigen Lauf oder ungewöhnliche Geräusche der Lagerung achtet und die Temperatur des Lagers und Schmiermittels kontrolliert. Auffällige Schmiermittelproben z.B. mit erhöhtem Metallanteil oder starke Verfärbung des Schmiermittels können ein Anzeichen für einen Lagerschaden sein.

In vielen Anwendungen treten diese Symptome aber erst so spät auf, dass nicht mehr genug Vorwarnzeit bis zum Schaden bleibt.  Es empfiehlt sich daher der Einsatz zusätzlicher technischer Hilfsmittel, die Schäden detektieren, bevor sie sich für das Betriebspersonal erkennbar äußern. Siehe hierzu Kapital 4: Lagerschäden vorbeugen dieses Artikels. 

Welche Ursachen können hinter den Symptomen verbergen?

 

Eine überhöhte Lagertemperatur ist ein Anzeichen von erhöhter Reibung. Ein starker Anstieg
der Temperatur tritt bei allen Lagerschäden auf, sobald diese weit fortgeschritten sind, und kann deshalb ein Anzeichen für einen unmittelbar bevorstehenden Ausfall der Maschine sein. 

Leichte Temperaturabweichungen können z.B. durch zu wenig oder auch zu viel Schmiermitteleinsatz verursacht werden. Eine erhöhte Belastung des Lagers, oder Einbaufehler wie z.B. eine zu feste Passung oder Vorspannung können ebenfalls zu Temperaturerhöhungen im Lager führen.

Typische Ursachen für Lagerschäden (Quelle: Schadenserkennung und Begutachtung gelaufener Wälzlager, FAG, 12-13).

Auch eine verstärkte Geräuschentwicklung in Lagern ist ein eindeutiges Anzeichen für eine Schädigung des Lagers. Durch eine Analyse der Frequenzen kann die Schadensursache genauer eingegrenzt werden. In dem meisten Fällen treten solche Schäden durch Mangelschmierung aufgrund eines zu niedrigen Ölstandes, oder wegen eines ungeeigneten Schmiermittels auf. Auch eine Überlastung des Lagers und Einbaufehler sind häufige Schadensursachen.

Ein unruhiger Lauf äußert sich häufig durch stärker werdende Erschütterungen oder ein zunehmendes Flattern im Betrieb. Laufungenauigkeiten werden oft durch schwingende Betriebsbeanspruchungen verursacht oder können durch Verschmutzungen mit Staub und Schmutz, aber auch durch flüssige Verunreinigungen wie Wasser oder Umgebungsmedien hervorgerufen werden. 

Wie kann man Lagerschäden vorbeugen, ehe sie entstehen? Und wie kann die HCP Sense GmbH hier helfen?
Smartes Lager mit Auswerteelektronik und App Anwendung

HCP Sense bietet eine einzigartige, einfache und wirtschaftliche Messtechnik zur Überwachung von Kräften und Schmierstoffzuständen in Wälzlagern an.

Die in einer Maschine wirkenden Kräfte beinhalten höchst relevante Informationen über die Belastung einer Maschine. Die Messung dieser Kräfte bietet deshalb großes Potential, um beispielsweise Predictive Maintenance umzusetzen oder Condition Monitoring zu betreiben.

In Hinblick auf die Prävention von Lagerschäden können Überlastungen, beispielsweise wegen Montagefehler, unmittelbar detektiert und daraufhin Fehlermeldungen ausgegeben werden. Auch andere Fehlbelastungen auf das Lager werden schnell ersichtlich.

Durch die Messung der Belastung ist es außerdem möglich, die Restlebensdauer der Lager und anderer Komponenten, z.B. von Wellen und Verzahnungen, in Echtzeit zu berechnen. Dadurch kann die Wartung punktgenau zum berechneten Lebensdauerende durchgeführt werden, Wartungsintervalle werden verlängert und ungeplante Ausfälle reduziert.

Zusätzlich kann durch unser Sensorlager die Schmierung überwacht und dadurch die Hauptursache für Lagerschäden ausgeschlossen werden. Einerseits kann die Schmierstoffmenge im optimalen Bereich gehalten werden, andererseits wird der Zustand des Schmierstoffs überwacht. Dies ermöglicht eine Abkehr von starren Wartungsintervallen hin zur bedarfsgerechten vorausschauenden Wartung.

Dabei setzt HCP Sense auf den Einsatz von modifizierten Standard-Wälzlagern, die den gleichen Bauraum wie konventionelle Lager einnehmen. Für den Anwender ist unser Produkt deshalb sehr einfach auch in bestehende Konstruktionen integrierbar.

Rufen Sie uns an, wir beraten Sie gerne!

Mehr Informationen zu unseren Leistungen rund um das Thema Condition Monitoring finden Sie unter dem Reiter Produkte.

Rufen Sie uns unter +49 172 1805442 an, wenn Sie mit Dr. Tobias Schirra unserem Fachmann für Wälzlagermesstechnik sprechen möchten.

Wir freuen uns auf Ihre Kontaktaufnahme.