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Überprüfung und Überwachung

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Dieser Abschnitt beschreibt verschiedene Aspekte der Überprüfung und Überwachung von Lagern im Betrieb zur Verhinderung von Störungen. Er enthält zudem eine Einführung in die Fehlerbehebung und Links zu detaillierten Fehlerbehebungsverfahren.

Überprüfung im laufenden Betrieb
Durch die frühzeitige Erkennung von Lagerschäden noch vor einem Ausfall ist es möglich, Lager bereits bei planmäßigen Routinewartungen auszutauschen So lassen sich kostspielige ungeplante Maschinenstillstände von vornherein vermeiden. Wichtige Messparametern für die Überwachung des Maschinenzustands sind Betriebsgeräusch, Temperatur und Schwingungen.

Verschlissene oder beschädigte Lager weisen meist eindeutige Symptome auf (→ Fehlerbehebung, nachstehend). Es können mehrere mögliche Ursachen vorliegen, und dieser Abschnitt will Hilfestellung leisten bei ihrer Identifizierung.

In der Praxis können meist nicht alle Maschinen bzw. Maschinenfunktionen mit modernen Systemen überwacht werden. In diesen Fällen lassen sich vielfach Störungshinweise auch durch akustische oder optische Überwachung feststellen. Wenn jedoch ein Schaden so weit fortgeschritten ist, dass er durch Abhören oder Beobachten erkannt werden kann, ist es vielleicht schon zu spät. Mit Hilfe objektiver Technologien wie z.B. der modernen Schwingungsanalyse, lassen sich Störungen erkennen, noch bevor sie größere Auswirkungen haben (Diagramm 1). Durch den Einsatz von Zustandsüberwachungsgeräten und der SKF Technologie für Hüllkurvenbeschleunigungs-Technik kann die Vorwarnzeit optimiert werden.

Bild 1 zeigt beispielhaft die fortschreitenden Stadien eines Lagerschadens, und in Diagramm 1 werden diese Stadien begrifflich erläutert. Das Senario eines Lagerschadens kann wie folgt ablaufen:
  1. Erste Anzeichen von Werkstoffermüdung zeigen sich.
  2. Erste Erkennung der Werkstoffermüdung mittels der SKF Technologie Hüllkurvenbeschleunigung möglich.
  3. Die Schälung ist so weit fortgeschritten, dass ihre Erkennung durch konventionelle Schwingungsüberwachung möglich ist.
  4. Fortschreitende Schälung führt zu starker Schwingungs- und Geräuschentwicklung sowie einem Anstieg der Betriebstemperatur.
  5. Schwere Lagerschäden treten auf, z.B. in Form eines Ermüdungsbruchs am Innenring.
  6. Lagerkomplettausfall mit Folgeschäden an anderen Bauteilen.

Geräusch- und Schwingungsüberwachung

Eine gängige Methode zur Erkennrung von Verschleiß oder Schäden an einem Lager ist das bloße Abhören. Lager in gutem Zustand verursachen ein leicht schnurrendes Geräusch. Schleifen, Pfeifen und andere ungewöhnliche Geräusche sind typische Anzeichen dafür, dass Lager in schlechtem Zustand sind oder ein anders geartetes Problem vorliegt. Eine Geräuschüberwachung ist jedoch nur begrenzt geeignet. SKF empfiehlt daher die Schwingungsüberwachung. Sie ist genauer und ermöglicht eine bessere Überwachung von Lagern und sonstigen umlaufenden Maschinenteilen.

Die Schwingungsüberwachung ist aus drei Gründen sinnvoll:
  • Alle Maschinen vibrieren.
  • Das erste Anzeichen für ein mechanisches Problem ist meist ein ansteigender Schwingungspegel.
  • Die Ursache einer Störung lässt sich aus der Schwingungscharakteristik bestimmen.

Temperaturüberwachung

Es ist wichtig, die Betriebstemperatur an den Lagerstellen zu überwachen. Bei unveränderten Betriebsbedingungen sind plötzliche Temperaturerhöhungen häufig ein Anzeichen für die Entwicklung eines Lagerschadens und einen möglicherweise bevorstehenden Lagerausfall. Dabei ist jedoch bei Fettschmierung zu beachten, dass eine Temperaturerhöhung unmittelbar nach Inbetriebnahme der Maschine und nach jeder Nachschmierung normal ist und ein bis zwei Tage andauern kann.

Überprüfung der Schmierbedingungen

Lager können nur mit ausreichender Schmierung ihre maximale Leistungen erreichen. Die Schmierbedingungen eines Lagers sollten daher sehr genau überwacht werden. Der Zustand des Schmierstoffs selbst sollte ebenfalls regelmäßig kontrolliert werden, vorzugsweise durch Entnahme von Proben und deren Analyse.

SKF empfiehlt für schmierungsbezogene Inspektionen die folgenden allgemeinen Richtlinien:
  • Die Bereiche um die Lagerstellen herum sollen auf Schmierstoffreste überprüft werden.
  • Bei Schutzmanschetten und Labyrinthdichtungen darauf achten, dass diese stets mit Schmierfett gefüllt sind, damit sie einen guten Schutz bieten.
  • Automatische Schmiersysteme auf ordnungsgemäße Funktion und auf Abgabe der richtigen Schmierstoffmenge an die Lager hin zu überprüfen.
  • Den Ölstand in Sümpfen und Sammelbehältern überprüfen und gegebenenfalls. Öl nachfüllen.
  • Bei manueller Fettschmierung die Schmierfristen einhalten.
  • Bei Ölschmierung den Ölwechsel fristgerecht vornehmen.
  • Stets den vorgeschriebenen Schmierstoff verwenden.
Überprüfung während der Stillstandszeiten
Bei stillstehender Maschine bietet sich die Gelegenheit, den Zustand der Lager, Dichtungen, Dichtungsgleitflächen, Gehäuse und des Schmierstoffs zu überprüfen. Für eine allgemeine Überprüfung muss häufig lediglich ein Gehäusedeckel abgenommen werden. Sollte ein Lager beschädigt wirken, ist es auszubauen und eingehend zu überprüfen.

Die Wellen- und Riemenausrichtung sowie eine aufmerksame Fundament- und Außenprüfung der Maschine sind ebenfalls während eines Maschinenstillstands möglich.

Jede Unregelmäßigkeit, auch wenn nur eine Abstandsscheibe fehlt oder das Fundament kleinere Schäden aufweist, kann sich negativ auf den Maschinenbetrieb auswirken. Je früher ein Problem erkannt wird, desto schneller kann es auch behoben werden. Der Austausch eines Lagers und eventueller Umbauteile während einer geplanten Abschaltung ist deutlich kostengünstiger, als anlässlich eines ungeplanten Ausfalls, der den Betriebsstillstand der Maschine verursacht.

Überprüfung der Lager

Lager sind nicht immer leicht zugänglich. Teilweise oder vollständig freiliegende Lager können jedoch einer Sichtprüfung unterzogen werden. Der günstigste Zeitpunkt für eine Überprüfung der Lager ist die während der Routine-Instandhaltung.

SKF empfiehlt die folgenden allgemeinen Richtlinien zur Überprüfung eingebauter Lager:
  • Vorbereitung
    • Die Außenflächen der Maschine reinigen.
    • Den Gehäusedeckel bzw. das Gehäuseoberteil abnehmen und das Lager freilegen.
    • Schmierstoffproben zur Analyse entnehmen. Bei Ölschmierung Proben aus dem Ölvorratsraum im Gehäuse bzw. dem Ölsammelbehälter entnehmen. Bei fettgeschmierten offenen Lagern mehrere Proben aus unterschiedlichen Bereichen des Lagers und des Umfelds entnehmen. Den Zustand des Schmierstoffs überprüfen. Häufig lassen sich Verunreinigungen feststellen, in dem man einen dünnen Schmierfilm auf ein Blatt Papier aufträgt und diesen unter Licht begutachtet.
    • Die ungeschützten Außenflächen des Lagers mit einem nicht fusselndem Tuch reinigen.

  • Überprüfung
    • Die ungeschützten Außenflächen des Lagers auf Korrosion überprüfen. Die Lagerringe auf unnormale Anzeichen untersuchen.
    • Bei abgedichteten Lagern die Dichtungen auf Verschleiß oder Schäden überprüfen.
    • Sofern möglich, die Welle sehr langsam drehen und prüfen, ob der Drehwiderstand im Lager konstant bleibt. Unbeschädigte Lager drehen sich gleichmäßig.

  • Eingehende Überprüfung fettgeschmierter Lager
    Fettgeschmierte offene Lager in geteilten Stehlagergehäusen können wie folgt einer eingehenderen Vor-Ort-Inspektion unterzogen werden:
    • Das Schmierfett aus dem Umfeld des Lagers entfernen.
    • Mit einem nichtmetallischen Schaber so viel Schmierfett wie möglich aus dem Lager kratzen.
    • Lager mit einem mineralölbasierten Lösungsmittel reinigen. Dazu das Lösungsmittel in das Lager sprühen. Die Welle sehr langsam drehen und dabei das Lösungsmittel weitersprühen, bis das Lösungsmittel keine Spuren von Schmutz und Fett mehr enthält. Große Lager, die Ablagerungen stark oxidierten Schmierstoffs enthalten, mit einer hochkonzentrierten alkalischen Lösung (10 % Natriumhydroxid und 1 % Netzmittel) reinigen.
    • Das Lager und die Umbauteile mit einem nichtfaserndem Tuch abwischen oder mit sauberer, trockener Druckluft trocknen (das Lager dabei jedoch nicht drehen).
    • Lagerlaufbahnen, Käfig(e) und Wälzkörper auf Schälungen, Riefen, Kratzer, Schlieren, Verfärbungen und blanke (verspiegelte) Bereiche überprüfen. Sofern möglich, die radiale Lagerluft messen (um festzustellen, ob Verschleiß vorliegt) und überprüfen, ob sie innerhalb des zulässigen Bereichs liegt.
    • Bei zufriedenstellendem Zustand des Lagers dieses und das Gehäuse sofort mit geeignetem Fett befüllen und das Gehäuse schließen. Bei offensichtlichem Lagerschaden das Lager ausbauen und vor Korrosion schützen. Anschließend eine umfassende Lageranalyse durchführen.

  • Allgemeine Empfehlungen
    • Bei den einzelnen Überprüfungen sollten immer Fotos gemacht werden, um den Zustand des Lagers, des Schmierstoffs und der Maschine zu dokumentieren.
    • Den Zustand des Schmierfetts an verschiedenen Stellen überprüfen und mit frischem Fett vergleichen (Bild 2). Eine repräsentative Probe des Schmierfetts zur späteren Analyse zurückbehalten.
    • Bestimmte große und mittlere Lager sind für eine Rekonditionierung geeignet. Weiterführende Informationen enthalten das SKF Service-Handbuch und in der Druckschrift SKF Rekonditionierungs-Services.

Überprüfung der Dichtungsgleitflächen

Die Gegenlaufflächen von Dichtlippen müssen glatt sein, um eine wirksame Abdichtung sicherzustellen. Bei verschlissener oder beschädigter Fläche, kann die Dichtlippe nicht korrekt funktionieren.

Bei der Überprüfung der Gegenlauffläche sollte auch auf Anzeichen von Korrosion, Wellenverschleiß, Kratzer, Dellen, Dichtlippenverschleiß und -risse usw. geachtet werden. Leichte Korrosion kann mit feinem Nassschleifpapier entfernt werden. Anschließend sind sämtliche Rückstände zu entfernen. Verschlissene Dichtungsgleitflächen auf der Welle können mithilfe von SKF Speedi-Sleeve repariert werden.

WARNUNG

Beim Umgang mit Lösungsmitteln und alkalischen Lösungen sind der Kontakt, das Einatmen oder Verschlucken zu vermeiden. Diese Stoffe können Verätzungen von Haut und Augen verursachen sowie Atemwege und Verdauungstrakt schädigen. In Zweifelsfällen ist immer ein Arzt aufzusuchen.
Schadensdiagnose
Nicht ordnungsgemäß funktionierende Lager weisen in der Regel eindeutige Symptome auf. Die beste Möglichkeit, um diese Symptome zu erkennen und frühzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen zu können, bietet ein anlagenweite Zustandsüberwachungsprogramm.

Sollte keine Zustandsüberwachungstechnik verfügbar oder implementierbar sein, gibt der Abschnitt „Schadensdiagnose“ im SKF Service-Handbuch einige wertvolle Tipps für die Erkennung der häufigsten Symptome und ihrer möglichen Ursachen. Wann immer möglich werden dort auch praktische Lösungen aufgezeigt. Abhängig vom Grad des Lagerschadens können einige Symptome irreführend sein, da sie in vielen Fällen das Ergebnis von Folgeschäden sind. Um Lagerstörungen effektiv beheben zu können, sind die Symptome nach den Anzeichen zu analysieren, die zuerst in der Lagerung beobachtet wurden. Wertvolle Informationen hierzu enthält die Druckschrift Analyse von Lagerschäden und -ausfälle.

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