Was ist Abplatzen in Wälzlagern? • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren Was ist Abplatzen in Wälzlagern? • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren

Was ist Abplatzen in Wälzlagern?

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Abplatzungen in Wälzlagern verstehen

Definition: Was ist Abplatzen?

Abplatzungen (auch Abplatzungen, Absplitterungen oder Lochfraß genannt, wenn sie klein sind) ist das örtlich begrenzte Abplatzen, Absplittern oder Brechen von Material von der Oberfläche von Lagerringen oder Wälzkörpern aufgrund von Wälzkontaktermüdung. Eine Abplatzung erscheint als Krater, Vertiefung oder Splitter, wo sich ein Stück Material von der Oberfläche gelöst hat und eine raue, beschädigte Stelle hinterlässt. Wenn Wälzkörper über eine Abplatzung laufen, erzeugen sie Aufprallkräfte, die charakteristische Vibration bei bestimmten Lagerfehlerfrequenzen.

Abplatzungen sind die häufigste und normalste Lagerausfallart und stellen das Ende der Ermüdungslebensdauer eines Lagers dar. Sie unterscheiden sich von tragen (gradueller Materialabtrag) oder Lochfraß (korrosionsbedingte Oberflächenschäden). Abplatzungen sind erkennbar durch Schwingungsanalyse Monate, bevor das Lager vollständig ausfällt, was es zu einem wichtigen Ziel für vorausschauende Wartungsprogramme macht.

Physikalischer Mechanismus des Abplatzens

Rollkontakt-Ermüdungsprozess

Abplatzungen entstehen durch einen fortschreitenden Ermüdungsprozess:

  1. Zyklische Belastung: Jedes Mal, wenn ein Wälzkörper einen Punkt auf der Laufbahn passiert, entsteht eine Hertzsche Kontaktspannung (typischerweise 1000–3000 MPa).
  2. Scherspannung unter der Oberfläche: Die maximale Scherspannung tritt knapp unterhalb der Oberfläche auf (typischerweise 0,2–0,5 mm Tiefe).
  3. Rissbildung: Nach Millionen oder Milliarden von Zyklen entstehen mikroskopische Risse an der Spannungskonzentration unter der Oberfläche
  4. Rissausbreitung: Der Riss wächst parallel zur Oberfläche, verzweigt sich dann zur Oberfläche hin und tiefer in das Material hinein
  5. Materialtrennung: Rissnetzwerk isoliert ein Stück Material
  6. Abplatzungen: Isoliertes Material löst sich und hinterlässt Krater oder Gruben

Typische Abplatzeigenschaften

  • Größe: Anfangs 1–5 mm Durchmesser, kann auf 10–20 mm oder mehr anwachsen
  • Tiefe: 0,2–2 mm tief in die gehärtete Hülle
  • Form: Unregelmäßiger Krater mit rauem Boden und rauen Kanten
  • Standort: Meistens am Außenring in der Lastzone
  • Aussehen: Metallische, helle Oberfläche mit anfänglich scharfen Kanten; dunkelt bei fortgesetztem Betrieb nach

Ursachen und beitragende Faktoren

Normale Ermüdungslebensdauer

  • Alle Lager haben eine begrenzte Ermüdungslebensdauer (L10-Lebensdauer – 90% überlebt bis zu diesem Punkt)
  • Abplatzungen sind die erwartete Ausfallart am Ende der Lebensdauer
  • Die richtige Lagerauswahl gewährleistet eine ausreichende Lebensdauer für die Anwendung
  • Kein Defekt, wenn das Auftreten während oder nach der berechneten Lebensdauer L10 erfolgt

Ursachen für vorzeitiges Abplatzen

  • Überlastung: Belastungen, die die Lagernennleistung überschreiten, verkürzen die Lebensdauer drastisch (Lebensdauer ∝ 1/Last³)
  • Schlechte Schmierung: Unzureichende Filmdicke erhöht die Oberflächenspannung
  • Kontamination: Partikel, die Spannungserhöher erzeugen, die Risse verursachen
  • Fehlausrichtung: Kantenbelastung erzeugt hohe lokale Spannungen
  • Falsche Installation: Schäden bei der Montage führen zu frühzeitigen Ausfällen
  • Korrosion: Oberflächengruben, die als Rissbildungsstellen fungieren
  • Sachmängel: Einschlüsse in Lagerstahl

Schwingungserkennung von Abplatzungen

Frühes Stadium (Mikroabsplitterungen)

  • Abplatzungen < 1-2 mm Durchmesser
  • Kleine Spitzen bei Lagerfehlerfrequenzen in Hüllkurvenspektrum
  • Im Standard möglicherweise nicht sichtbar FFT Spektrum
  • Amplitude in der Hülle: 0,5–2 g
  • Restlebensdauer: typischerweise 6–18 Monate

Mittelschweres Stadium

  • Abplatzungen 2-10 mm Durchmesser
  • Klare Fehlerfrequenzspitzen sowohl in FFT- als auch in Hüllkurvenspektren
  • 2-3 Obertöne sichtbar
  • Anfang Seitenband Bildung
  • Amplitude: 2-10 g
  • Restlebensdauer: 2-6 Monate

Fortgeschrittenes Stadium

  • Abplatzungen > 10 mm, möglicherweise mehrere Abplatzungen
  • Fehlerfrequenzspitzen mit sehr hoher Amplitude
  • Zahlreiche Obertöne (4-8 oder mehr)
  • Komplexe Seitenbandstruktur
  • Erhöhtes Grundrauschen
  • Amplitude: > 10 g
  • Verbleibende Lebensdauer: Tage bis Wochen

Schweres/kritisches Stadium

  • Starke Abplatzungen, zahlreiche Defekte
  • Breitbandrauschen dominiert
  • Einzelne Fehlerfrequenzen können verdeckt werden
  • Sehr hohe Gesamtvibration
  • Hörbares Geräusch vom Lager
  • Erhöhte Temperatur
  • Drohender Ausfall – sofortiger Austausch erforderlich

Fortschreiten und Sekundärschäden

Abplatzungen

Einmal entstanden, werden Abplatzungen immer größer:

  • Stoßbelastung an Abplatzkanten erzeugt hohe Spannungen
  • Angrenzendes Material ermüdet schneller
  • Abplatzungen wachsen nach außen und tiefer
  • Exponentielle Wachstumsrate – kleine Abplatzungen können innerhalb von Wochen groß werden

Sekundärschaden

Durch Abplatzungen entstehen Trümmer, die einen Kaskadenschaden verursachen:

  • Schutterzeugung: Metallpartikel aus Absplitterungen zirkulieren im Lager
  • Dreikörperabrieb: Schmutz wirkt als Läppmittel
  • Sekundäre Absplitterungen: Trümmerpartikel lösen in anderen Bereichen neue Absplitterungen aus
  • Schnelle Verschlechterung: Sobald mehrere Absplitterungen vorhanden sind, beschleunigt sich der Ausfall
  • Kompletter Fehler: Irgendwann verliert das Lager seine gesamte Tragfähigkeit

Reaktion und Korrekturmaßnahmen

Bei Erkennung

  1. Diagnose bestätigen: Überprüfen Sie, ob die Fehlerfrequenz mit der Lagergeometrie übereinstimmt
  2. Schweregrad einschätzen: Bestimmen Sie die Stufe anhand der Amplitude und der Harmonischen
  3. Überwachung verstärken: Je nach Schweregrad von monatlich auf wöchentlich oder täglich umstellen
  4. Zeitplan-Ersatz: Planen Sie den Lagerwechsel während angemessener Ausfallzeiten
  5. Lager beschaffen: Ersatz bestellen (überprüfen Sie, ob das Modell und die Spezifikationen korrekt sind)

Notfallindikatoren

Eine sofortige Abschaltung wird empfohlen, wenn:

  • Verdoppelung der Schwingungsamplitude in weniger als einer Woche
  • Schnell steigende Lagertemperatur (> 5 °C in einer Schicht)
  • Hörbares Schleifen, Quietschen oder Rauheit vom Lager
  • Mehrere Lagerfrequenzen vorhanden (mehrere Defekte)
  • Schmiermittelverlust oder sichtbare Verschmutzung

Prävention durch Design und Wartung

Entwurfsphase

  • Wählen Sie Lager mit ausreichender Lebensdauer (L10 > erforderliche Lebensdauer)
  • Sorgen Sie für ein geeignetes Schmiersystem
  • Entwerfen Sie eine wirksame Abdichtung
  • Sorgen Sie für ausreichende Kühlung für die Betriebsbedingungen

Installationsphase

  • Saubere Installationspraktiken
  • Richtiges Montagewerkzeug (verhindert Schäden bei der Installation)
  • Überprüfen Sie das korrekte Lagerspiel
  • Präzise Ausrichtung

Betriebsphase

  • Schwingungsüberwachungsprogramm mit Hüllkurvenanalyse
  • Schmierprogramm (Intervalle, Mengen, Qualität)
  • Temperaturüberwachung
  • Gute Auswuchtqualität zur Minimierung dynamischer Belastungen

Abplatzungen sind das unvermeidliche Ende der Lagerermüdungslebensdauer. Durch die richtige Auswahl, Installation, Schmierung und Zustandsüberwachung der Lager kann die Lagerlebensdauer jedoch maximiert und Ausfälle frühzeitig erkannt werden, um Folgeschäden zu verhindern und eine geplante, kostengünstige Wartung zu ermöglichen.

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