Lagerschäden sind in Maschinen ein wesentliches Thema.
Sie beeinträchtigen nicht nur die Effizienz der Maschine, sondern können auch zu einem vorzeitigen Lagerversagen führen, wenn sie nicht fachgerecht behoben werden.
In diesem Leitfaden beleuchten wir die Arten und Ursachen von Lagerschäden.
Außerdem geben wir Hinweise zur Auswahl des geeigneten Fetts, um vorzeitigen Lagerschäden und Lagersausfällen vorzubeugen.
Wir führen Sie durch die komplexe Welt von Verschleiß und Lösungsansätzen.
Arten von Wälzlager-Verschleiß
Lager zeigen im Betrieb unterschiedliche Verschleißbilder.
Wenn Sie diese Anzeichen kennen, verbessern Sie die Instandhaltung und stellen einen reibungslosen Maschinenbetrieb sicher.
Abrasiver Verschleiß
Abrasiver Verschleiß entsteht, wenn eine harte Oberfläche über eine weichere Gegenfläche gleitet und dabei Material abträgt. Dies zeigt sich besonders deutlich, wenn Fremdpartikel wie Sand oder Metallspäne in das Lagerschmierstoff.
Betroffene Bereiche: Bei Kugellagern oder Rollenlagern , sind vor allem die Laufbahnen, die Stirnflächen der Wälzkörper und die Bordringe betroffen. Dieser Verschleiß zeigt sich häufig in Form einer polierten Oberfläche und erhöht das innere Lagerspiel und kann die Lebensdauer des Lagers potenziell verkürzen.
Ursachen: Zu den Hauptursachen des abrasiven Verschleißes zählen unzureichende Schmierung, Fremdpartikel im Schmierstoff und eine mangelhafte Ausbildung des Schmierfilms.
Vorbeugemaßnahmen: Oberflächenbeschichtungen erhöhen die Bauteilhärte, und eine wirksame Schmierstofffiltration entfernt Verunreinigungen. Im Wear Debris Check System erfassen Sensoren Metallpartikel im Schmierstoff und ordnen sie zur frühzeitigen Verschleißerkennung ein.
Werkstoffpaarungsstrategie: Die Kombination einer harten mit einer weicheren Oberfläche kann den Verschleiß begrenzen, da sich abrasive Partikel in das weichere Material einbetten können.
Adhäsiver Verschleiß
Adhäsiver Verschleiß, häufig auch als „Schmieren“ bezeichnet, entsteht durch das Gleiten zweier miteinander in Wechselwirkung stehender Oberflächen und führt zu Materialübertragungen.
Dieser Verschleiß nimmt in der Regel mit Last und Gleitweg zu, verringert sich jedoch bei höherer Oberflächenhärte.
Ursachen
Dieser Verschleiß entsteht durch die Winkelbeschleunigung der Wälzkörper und führt zu Materialübertragungen zwischen den Laufbahnen der Ringe und den Wälzkörpern, die sich häufig als Fress- oder Riefenspuren zeigen.
Abhilfemaßnahmen
Verwenden Sie harte Werkstoffe oder setzen Sie Oberflächenbehandlungen wie Chrom- oder Vernickelung ein.
Prüfen Sie konstruktive Anpassungen: Ändern Sie Lagerarten oder setzen Sie andere Käfig-Ausführungen ein.
Setzen Sie Schwarzoxid-Beschichtungen auf Lagerbauteilen ein, um den Schutz zusätzlich zu erhöhen.
Passungsrost/Verschleißkorrosion
Passungsverschleiß, auch als „Tribokorrosion“ bezeichnet, tritt an den Laufbahnen von Wälzlagern infolge unzureichender Schmierung auf. Er führt zu metallischem Kontakt und deutlicher Oxidation, die sich häufig als rotes oder schwarzes Eisenoxid zeigt.
Ursachen
Mikrobewegungen zwischen passgefügten Bauteilen
Formabweichungen der Bauteile
Wellendurchbiegung oder Gehäuseverformungen
Fehlende Axialvorspannung
Abhilfemaßnahmen
Beachten Sie die Montagehinweise des Wälzlagerherstellers für die jeweils erforderliche Passung.
Erhöhen Sie die Steifigkeit von Welle oder Gehäuse.
Verwenden Sie möglichst enge Lagersitze.
Beschichten Sie die Lagersitze für zusätzlichen Schutz.
Falsches Brinelling
Falsches Brinelling entsteht bei Stillstand des Lagers durch geringe axiale Bewegungen der Wälzkörper. Dabei bilden sich verschleißähnliche Eindrücke auf der Laufbahn, ohne dass ein schützender Ölfilm vorhanden ist.
Schädigung
Die Verschleißspuren sind typischerweise korrosionsbedingt braun verfärbt und zeigen eine deutliche Verfestigung, insbesondere bei Kugellagern, mit klar abgegrenzten Übergängen zu den angrenzenden Oberflächen.
Abhilfemaßnahmen
Auch wenn falsches Brinelling in bestimmten Fällen unvermeidbar ist, etwa beim Seetransport von Maschinen, lassen sich durch geeignete Maßnahmen Auftreten und Ausmaß deutlich reduzieren:
Reduzierung von Bewegungen und statischer Belastung während des Transports.
Einsatz von Lagern mit größeren Radialluftwerten.
Auswahl von Schmierstoffen mit Verschleißschutzadditiven.
Zur Abgrenzung vom echten Brinelling ist die Verschleißspur zu betrachten: Beim falschen Brinelling wird die Oberflächenstruktur geglättet, beim echten bleibt sie erhalten.
Das geeignete Fett für Wälzlager auswählen
Um Lagerverschleiß zu vermeiden und die optimale Leistungsfähigkeit sowie Lebensdauer von Wälzlagern sicherzustellen, ist die richtige Schmierstoffauswahl entscheidend.
Eigenschaften und Klassifizierung von Schmierfett
Grundöltyp und Viskosität
Die Leistungsfähigkeit von Schmierfett wird maßgeblich vom Grundöltyp beeinflusst.
Diese Komponente bestimmt die Ausbildung des Schmierfilms.
Zu den häufig verwendeten Grundölen zählen Mineralöle und synthetische Öle.
Es ist wichtig zu beachten, dass synthetische Öle in verschiedenen Ausführungen vorliegen – etwa Polyalphaolefin, Polyglykol und Ester –, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
Verdicker
Verdicker spielen eine entscheidende Rolle für die Konsistenz von Schmierfett.
Metallseifen, Metallkomplexseifen sowie neuere organische oder polymerbasierte Verdicker wie Polyharnstoff sind typische Verdickungsmittel.
Additive
Alle Schmierfette enthalten Additive, die nach ihrer Wirkung eingeteilt werden.
Einige Additive wirken auf das Öl selbst, etwa Oxidationsinhibitoren und Detergenzien, während andere wie Verschleißschutzadditive und Korrosionsinhibitoren die Wälzlager- bzw. Metalloberfläche beeinflussen.
NLGI-Klassen
Schmierfette werden nach ihren Hauptbestandteilen klassifiziert: Verdicker und Grundöl.
Ihre Konsistenz wird anhand der NLGI-Klassen bestimmt, die auf der „Walkpenetration“ nach ISO 2137 basieren. Eine höhere NLGI-Klasse kennzeichnet ein härteres Schmierfett.
Für Wälzlager werden Schmierfette der NLGI-Klassen 1, 2 oder 3 bevorzugt.
Faktoren für die Schmierfettauswahl
Um den Lagerverschleiß zu verringern, ist die Auswahl des geeigneten Schmierfetts entscheidend.
Die Auswahl wird von verschiedenen betrieblichen und umgebungsbedingten Faktoren beeinflusst, die sich unmittelbar auf Lebensdauer und Effizienz des Lagers auswirken.
Lagertyp
Punktkontakt (Kugellager): Da nur ein kleiner Anteil des Fetts beansprucht wird, ist eine Grundölviskosität von ISO VG 68 bis 100 erforderlich.
Linienkontakt (Rollenlager): Aufgrund der höheren Belastung und möglicher Gleitanteile sind Fette mit höherer Viskosität (ISO VG 150-460) erforderlich.
Drehzahl
Stimmen Sie den Drehzahl Drehzahlparameter des Lagers auf das Fett ab. Hochgeschwindigkeitslager erfordern Fette mit entsprechenden Hochgeschwindigkeits-Eigenschaften und umgekehrt.
Temperatur
Der Temperatureinsatzbereich des Fetts sollte mit den Betriebstemperaturen des Lagers übereinstimmen.
Zu den maßgeblichen Faktoren zählen die obere und untere Gebrauchstemperatur des Fetts sowie sein Tropfpunkt.
Belastung
Bei hohen Belastungen, sind Fette mit höherer Grundölviskosität und Verschleißschutzadditiven unerlässlich, um Verschleiß zu vermeiden, insbesondere bei kombinierten radialen und axialen Belastungen.
Wasser und Feuchtigkeit
Wasserschäden können durch Fettalterung, Hydrolyse oder unterbrochene Schmierung entstehen.
In feuchten Umgebungen werden aufgrund ihrer Wasserbeständigkeit Fette auf Basis von Barium- und Calciumkomplexseifen bevorzugt.
Schwingungen, Stöße und Vibrationen: Schwingbeanspruchungen können die Konsistenz des Fetts beeinflussen und zu möglichen Problemen führen.
Es ist entscheidend, Fette mit nachgewiesener mechanischer Stabilität zu wählen, um Konsistenzveränderungen zu vermeiden.
Dichtungen
Fett kann die Abdichtung verbessern, indem es am Lagerdichtungeinen Fettkragen bildet, die Auswahl hängt jedoch vom Dichtungstyp ab.
Festere Fette verhindern das Eindringen von Verunreinigungen, während weichere Fette zu Leckagen führen können.
Einbaulage und benachbarte Komponenten
Bei vertikalen oder geneigten Achsen ist ein höherviskoses Fett erforderlich, damit es an Ort und Stelle verbleibt.
Liegen mehrere Schmierstellen nahe beieinander, ist auf die Verträglichkeit der Schmierstoffe zu achten oder ein einheitliches, kompatibles Fett einzusetzen.
Fazit
In diesem Blog haben wir die komplexen Zusammenhänge des Lagerverschleißes näher betrachtet, typische Verschleißbilder analysiert und zur vertieften Einordnung eine Tabelle zum Lagerverschleiß herangezogen.
Ein fundiertes Verständnis des Lagerverschleißes ist unerlässlich, um bei der Schmierung sachgerechte Entscheidungen treffen zu können.
Die Auswahl des geeigneten Fetts ist entscheidend, um den Verschleiß zu reduzieren und die Betriebssicherheit der Maschine zu gewährleisten.
Lily-bearing hat sich verpflichtet, zuverlässige Lager bereitzustellen, die diesen Anforderungen gerecht werden.
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