Lagerverschleiß verstehen
Definition: Was ist Lagerverschleiß?
Lagerverschleiß ist der fortschreitende Materialverlust von Lageroberflächen (Laufringe, Wälzkörper und Käfig) durch mechanische Prozesse wie Abrieb, Adhäsion, Korrosion oder Oberflächenermüdung. Im Gegensatz zu plötzlichen Ausfällen durch Ermüdungsabplatzungen ist Lagerverschleiß ein allmählicher Abbauprozess, der zunimmt Lagerspiele, verringert die Präzision und führt letztendlich zu Funktionsausfällen, wenn die Abstände zu groß werden oder die Oberflächenschäden schwerwiegend sind.
Lagerverschleiß ist erkennbar durch Vibration Überwachung (zunehmender Hochfrequenzanteil und Gesamtpegel), Temperaturüberwachung (Änderungen der Reibung) und physikalische Inspektion (sichtbare Verschleißmuster, erhöhtes Spiel). Das Verständnis der Verschleißmechanismen ermöglicht die richtige Lagerauswahl, Schmierverfahren und Wartungsstrategien.
Mechanismen des Lagerverschleißes
1. Abrasiver Verschleiß
Der häufigste Verschleißmechanismus bei Industrielagern:
- Ursache: Harte Partikel (Schmutz, Metallspäne, Abriebpartikel) dringen in das Lager ein
- Prozess: Zwischen Wälzkörpern und Laufringen eingeschlossene Partikel wirken wie Schleifmittel
- Ergebnis: Material, das von weicheren Oberflächen (normalerweise Laufbahnen) entfernt wird, wodurch Rillen oder polierte Verschleißspuren entstehen
- Rate: Proportional zum Verschmutzungsgrad und zur Partikelhärte
- Verhütung: Wirksame Abdichtung, Filterung, saubere Montageverfahren
2. Adhäsiver Verschleiß (Abrieb)
Tritt unter Grenzschmierung oder Trockenkontaktbedingungen auf:
- Ursache: Unzureichende Schmierung, die einen Metall-Metall-Kontakt ermöglicht
- Prozess: Mikroskopische Verschweißungen und Risse an Kontaktstellen
- Ergebnis: Raue, verfärbte Oberflächen; Materialübertragung zwischen Laufringen und Wälzkörpern
- Progression: Kann nach der Einleitung schnell eskalieren
- Verhütung: Ausreichende Schmiermenge und -qualität
3. Passungsverschleiß (Falsches Brinelling)
Tritt bei stationären oder oszillierenden Lagern auf:
- Ursache: Schwingungsbewegungen mit geringer Amplitude bei stehendem Lager (Vibrationen während Transport oder Lagerung)
- Prozess: Mikroschlupf zwischen Wälzkörpern und Laufringen erzeugt Oxidrückstände
- Ergebnis: Rötlich-braune Ablagerungen in Kontaktbereichen, flache Vertiefungen
- Visuell: Aussehen ähnlich wie echtes Brinelling, jedoch ohne bleibende Verformung
- Verhütung: Schwingungsisolierung bei Lagerung/Transport, leichte Lagerdrehung oder ausreichende Vorspannung
4. Korrosiver Verschleiß
- Ursache: Feuchtigkeit, Chemikalien oder aggressive Umgebungen
- Prozess: Chemischer Angriff, der Lochfraß und Oberflächenrauheit verursacht
- Ergebnis: Rostfarbene Ablagerungen, raue Oberflächen, Materialverlust
- Häufig in: Lebensmittelverarbeitung, Meeresumwelt, Chemieanlagen
- Verhütung: Korrosionsbeständige Lager, wirksame Abdichtung, richtige Schmierstoffauswahl
5. Erosiver Verschleiß
- Ursache: Hochgeschwindigkeits-Flüssigkeitsstrom mit Partikeln
- Häufig in: Verunreinigte Schmierstoffe bei Umlaufsystemen
- Ergebnis: Glatt erodierte Oberflächen, Materialabtrag
- Verhütung: Filtration, saubere Schmiermittel, richtiges Dichtungsdesign
Vibrationssymptome bei Lagerverschleiß
Allmähliche Veränderungen
Verschleiß führt zu charakteristischen fortschreitenden Schwingungsänderungen:
- Steigendes Gesamtniveau: Die gesamte RMS-Schwingung nimmt allmählich zu
- Hochfrequenzinhalt: Mehr Energie im Hochfrequenzbereich (> 1000 Hz)
- Breitbandrauschen: Erhöhtes Grundrauschen über das gesamte Spektrum
- Mehrere kleine Peaks: Anstatt einer einzelnen dominanten Fehlerhäufigkeit
- Verlust der Sendungsverfolgung: 1×-Spitze kann im Verhältnis zu höheren Frequenzen weniger ausgeprägt sein
Abnutzung von Defekten unterscheiden
| Merkmal | Lokalisierter Defekt (Abplatzungen) | Allgemeine Kleidung |
|---|---|---|
| Fehlerhäufigkeiten | Klare BPFO-, BPFI- und BSF-Peaks | Keine eindeutigen Fehlerhäufigkeiten |
| Spektrum-Erscheinungsbild | Diskrete Spitzen mit Harmonischen | Breiter, erhöhter Geräuschpegel |
| Progression | Exponentielles Amplitudenwachstum | Allmähliche lineare Erhöhung |
| Hüllkurvenanalyse | Starke Resonanz, klare Spitzen | Moderater Breitbandausbau |
| Zeit bis zum Ausfall | Wochen bis Monate nach der Erkennung | Monate bis Jahre allmählicher Verschlechterung |
Nachweismethoden
Schwingungsüberwachung
- Trend der gesamten RMS-Werte im Zeitverlauf
- Überwachung der Hochfrequenzbeschleunigung (HFD – High Frequency Defect Indicator)
- Crest-Faktor kann relativ normal bleiben (im Gegensatz zum Abplatzen, wo es zunimmt)
- Kurtosis zeigt keine dramatischen Veränderungen (verteilter Verschleiß vs. einzelne Stöße)
Temperaturüberwachung
- Lagertemperaturtrend
- Verschleiß führt häufig zu Temperaturanstiegen durch höhere Reibung
- Ein allmählicher Anstieg (2-5°C/Jahr) weist auf fortschreitenden Verschleiß hin
- Plötzliche Sprünge deuten auf einen Übergang zu schwereren Schäden hin
Ultraschallüberwachung
- Die Ultraschallemissionen nehmen mit zunehmender Oberflächenrauheit zu
- Wirksam zur Erkennung von Verschleiß im Frühstadium
- Tragbare Ultraschallgeräte für routenbasierte Inspektionen
Ölanalyse
- Verschleißpartikel in Ölproben
- Partikelzählung und -analyse
- Ferrographie zeigt die Eigenschaften von Verschleißpartikeln
- Steigende Partikelkonzentration deutet auf fortschreitenden Verschleiß hin
Ursachen und beitragende Faktoren
Schmierungsbezogen
- Unzureichende Schmierstoffmenge (Mangel)
- Falsche Schmierstoffviskosität für Betriebsbedingungen
- Verunreinigtes Schmiermittel (Partikel, Wasser, Chemikalien)
- Abgebauter Schmierstoff (Oxidation, Verlust von Additiven)
- Unsachgemäße Nachschmierintervalle
Betriebsbedingungen
- Übermäßige Lagerbelastungen (statisch oder dynamisch)
- Hohe Betriebstemperaturen
- Kontaminierte Umwelt
- Unzureichende Abdichtung, die das Eindringen von Partikeln ermöglicht
- Vibrationen von externen Quellen (Geräte in der Nähe)
Installation und Wartung
- Unsachgemäße Installation führt zu Fehlausrichtung
- Falsche Lagerspielauswahl
- Kontamination während der Installation
- Beschädigte Dichtungen, durch die Verunreinigungen eindringen können
Prävention und Lebensverlängerung
Bewährte Verfahren zur Schmierung
- Verwenden Sie den richtigen Schmierstofftyp und die richtige Schmierstoffsorte für die Anwendung
- Halten Sie den richtigen Schmiermittelstand aufrecht (nicht zu viel und nicht zu wenig).
- Legen Sie geeignete Nachschmierintervalle fest
- Überwachen Sie den Zustand des Schmiermittels und ersetzen Sie es, wenn es sich verschlechtert.
- Verwenden Sie saubere Verfahren beim Schmieren
Kontaminationskontrolle
- Wirksame Abdichtung gegen Partikeleintritt
- Saubere Installationspraktiken
- Gefilterte Schmiersysteme, falls zutreffend
- Umweltkontrollen (Gehäuse, Überdruck)
- Regelmäßige Inspektion und Dichtungswechsel
Betriebszustandsmanagement
- Betrieb innerhalb der Lagerkonstruktionsgrenzen (Last, Geschwindigkeit, Temperatur)
- Gute Pflege Gleichgewicht zur Minimierung dynamischer Belastungen
- Sorgen Sie für Präzision Ausrichtung um Kantenbelastungen zu vermeiden
- Kontrollieren Sie die Betriebstemperaturen bei Bedarf durch Kühlung
Lagerverschleiß ist zwar schleichend und weniger dramatisch als plötzliche Abplatzungen, stellt aber dennoch einen erheblichen Anteil der Lagerabnutzung im Industriebetrieb dar. Durch ordnungsgemäße Schmierung, Kontaminationskontrolle und Zustandsüberwachung lassen sich Lagerverschleiß frühzeitig erkennen und planmäßig austauschen, bevor der Verschleiß zu Funktionsausfällen führt. Dies optimiert sowohl die Zuverlässigkeit der Anlage als auch die Wartungskosten.
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