23/05/2021
Lager sind das Herzstück vieler mechanischer Anlagen. Sie ermöglichen reibungslose Bewegungen und tragen Lasten unter oft extremen Bedingungen. Doch trotz ihrer Robustheit sind Lager anfällig für Schäden, die zu teuren Stillständen, Produktionsausfällen und kostspieligen Reparaturen führen können. Ein Lagerschaden ist selten ein plötzliches Ereignis; oft kündigt er sich an oder ist die Folge langfristiger Belastungen und suboptimaler Betriebsbedingungen. Das Verständnis der Ursachen ist der erste Schritt zur Vermeidung.
Warum Lager vorzeitig versagen
Wenn ein Lager ausfällt, liegt die Vermutung eines Produktionsfehlers nahe. Die Realität zeigt jedoch, dass dies nur in sehr seltenen Fällen der Fall ist. Die überwiegende Mehrheit der vorzeitigen Lagerausfälle – statistisch gesehen sogar 99% – ist auf Anwendungsfehler zurückzuführen. Diese Fehler treten typischerweise während der Montage, der Instandhaltung oder im Betrieb auf. Natürliche Materialermüdung führt erst nach Überschreiten der berechneten Lebensdauer zum Ausfall. Ein vorzeitiger Ausfall hingegen ist in der Regel vermeidbar, wenn die richtigen Praktiken befolgt werden.
Die Hauptursachen für Lagerschäden
Die Gründe für Schäden an Wälz- oder Gleitlagern sind vielfältig und können oft miteinander verknüpft sein. Das Erkennen der spezifischen Schadensbilder kann helfen, die zugrunde liegende Ursache zu identifizieren.
Handling- und Montagefehler
Eine unsachgemäße Montage ist eine der häufigsten Ursachen für frühzeitige Lagerschäden. Wenn Lager nicht korrekt ausgerichtet oder mit dem falschen Anzugsmoment eingebaut werden, entstehen erhöhte Belastungen, die zu vorzeitigem Verschleiß und Ausfall führen können. Auch physische Verformungen wie Eindrücke, Risse oder Brüche können durch grobe Behandlung während der Montage verursacht werden. Warnsignale für Montagefehler können erhöhte Betriebstemperaturen oder ungewöhnliche Geräusche sein.
Verunreinigung
Das Eindringen von Verunreinigungen wie Staub, Schmutz, Metallspänen oder Flüssigkeiten ist extrem schädlich für Lager. Diese Partikel können den wichtigen Schmierfilm durchbrechen, Oberflächen beschädigen und abrasiven Verschleiß beschleunigen. Abrasiver Verschleiß tritt auf, wenn harte Partikel die Laufflächen abschmirgeln. Dies führt zu Materialabtrag und beeinträchtigt die Funktion des Lagers, bis es schlussendlich ausfällt. Fremdkörper im Lager oder unregelmäßige Eindrücke und Korrosion an der Laufbahn sind deutliche Anzeichen für Verunreinigungen. Eine saubere Arbeitsumgebung und der Einsatz geeigneter Dichtungen sind essenziell.
(Übermäßige) Belastung
Jedes Lager ist für eine bestimmte maximale Belastung ausgelegt, die vom Hersteller angegeben wird. Wird diese Grenze überschritten, kann es zu Verschleiß, Rissen, Materialausbrüchen, Ermüdung oder Verformungen kommen. Übermäßige Belastung kann auch die Folge einer falsch ausgerichteten Last oder unzureichender Schmierung sein. Die regelmäßige Überprüfung der Belastungsgrenzen und die Einhaltung der Herstellervorgaben sind entscheidend, um solche Schäden zu vermeiden.
Vibrationen
Vibrationen und Stoßbelastungen, oft verursacht durch fehlerhafte Maschinenausrichtung, unsachgemäße Installation oder Unwucht, können den Verschleiß am Lager erhöhen und umliegende Komponenten beschädigen. Regelmäßige Überprüfung der Ausrichtung und der Einsatz vibrationsdämpfender Elemente helfen, das Risiko von Lagerschäden durch Vibrationen zu minimieren. Mikrobewegungen durch Vibrationen können auch zu sogenannten Stillstandsmarkierungen oder Riffelbildungen auf den Laufflächen führen.
Schmierungsprobleme
Die richtige Schmierung ist von entscheidender Bedeutung für die Lebensdauer eines Lagers. Unzureichende, übermäßige oder unregelmäßige Schmierung sowie die Verwendung falscher Schmierstoffe erhöhen die Reibung und führen zu Überhitzung. Dies begünstigt adhäsiven Verschleiß, bei dem Material von einer Oberfläche auf die andere übertragen wird, insbesondere wenn der Schmierfilm abreißt. Dies kann Risse oder Brüche verursachen. Das Mischen unterschiedlicher Schmierstoffe mit inkompatiblen chemischen Zusammensetzungen kann ebenfalls die Lagerleistung mindern oder Schäden verursachen. Es ist daher unerlässlich, die vom Hersteller empfohlenen Schmierstoffe und Schmierintervalle einzuhalten.
Korrosion
Korrosion, meist ausgelöst durch Feuchtigkeit, führt zur Rostbildung auf Stahlteilen. Dies geschieht durch eine chemische Reaktion mit Sauerstoff und Wasser oder anderen oxidierenden Substanzen. Falsche Lagerung, feuchte Einsatzorte, mangelhafte Abdichtung oder unzureichender Korrosionsschutz können Korrosion begünstigen. Auch der Kontakt mit ungeschützten Händen kann den schützenden Ölfilm durchbrechen und Korrosion (erkennbar als Fingerabdrücke) verursachen. Das Tragen von Handschuhen beim Umgang mit Lagern wird dringend empfohlen.
Eine spezielle Form ist der Passungsrost oder Reibkorrosion, der an den Passungsflächen auftritt und durch eine Kombination aus Feuchtigkeit, Korrosion und Reibung entsteht. Stillstandsmarkierungen können ebenfalls durch Schwingungskorrosion in den Wälzkontakten verursacht werden.
Stromdurchgang (Elektroerosion)
In Anwendungen wie Elektromotoren oder Generatoren können schädigende elektrische Ströme durch das Lager fließen. Dies führt zu konzentrierten elektrischen Entladungen, die Material abtragen und kleine Krater auf den Laufflächen hinterlassen – die sogenannte Elektroerosion. Dies kann durch den Einsatz elektrisch isolierender Lager vermieden werden, beispielsweise durch Keramikbeschichtungen oder Wälzkörper aus Keramik.
Verschiedene Lagertypen im Überblick
Es gibt eine Vielzahl von Lagertypen, die für unterschiedliche Anwendungen optimiert sind. Zwei häufige Typen sind Wälzlager und Gleitlager. Innerhalb der Wälzlager gibt es wiederum viele Varianten, wie zum Beispiel Pendelrollenlager oder Zylinderrollenlager.
Pendelrollenlager
Pendelrollenlager sind Wälzlager, die sich durch ihre hohe Belastbarkeit und die Fähigkeit, kombinierte Radial- und Axialbelastungen aufzunehmen, auszeichnen. Ihr wesentlicher Vorteil liegt in der Fähigkeit, Fluchtungsfehler auszugleichen (bis zu 2° Schiefstellung), was durch sphärisch geschliffene Laufbahnen ermöglicht wird. Sie eignen sich für stoßartige Belastungen und sind aufgrund ihrer Vielseitigkeit weit verbreitet, auch in anspruchsvollen Anwendungen wie Papier- und Druckmaschinen. Ein Nachteil ist ihre begrenzte Eignung für sehr hohe Drehzahlen und reine Axialbelastungen.
Wälzlager vs. Gleitlager
Wälzlager (zu denen Pendelrollen- und Zylinderrollenlager gehören) unterscheiden sich grundlegend von Gleitlagern. Hier sind einige allgemeine Vergleiche basierend auf den bereitgestellten Informationen:
| Merkmal | Wälzlager | Gleitlager |
|---|---|---|
| Verhalten bei niedrigen Drehzahlen | Arbeiten ohne erhöhten Verschleiß (Anlauf, Auslauf, pendelnde Bewegung) | Können erhöhten Verschleiß aufweisen |
| Reibmoment beim Anlaufen | Kein erhöhtes Reibmoment | Kann erhöht sein |
| Kosten (mittlere Beanspruchung, Massenproduktion) | Meist preisgünstiger (genormte Bauteile) | Kann teurer sein |
| Konstruktionsaufwand | Meist geringer (standardisierte Einbaubedingungen) | Kann höher sein |
| Wartung (mittlere Belastung, Fettschmierung) | Oft wartungsfrei für die gesamte Lebensdauer | Kann regelmäßige Wartung erfordern |
| Wärmeentwicklung (durch Reibung) | Gering (geringes Reibmoment), selten zusätzliche Kühlung nötig | Kann höher sein, ggf. zusätzliche Kühlung nötig |
| Geräuschpegel | Höher (Abrollgeräusch der Wälzkörper) | Niedriger |
| Empfindlichkeit gegen Stoßbelastung | Empfindlicher (hohe Materialbeanspruchung durch Punkt-/Streckenlast) | Kann robuster sein |
| Bauvolumen | Größer | Kleiner |
| Drehzahlbegrenzung | Ja (durch Trägheitskräfte der Rollkörper) | Kann höhere Drehzahlen zulassen |
| Führungsgenauigkeit | Geringer | Kann höher sein |
| Teilung zur Montageerleichterung (insb. große Lager) | Schwierig | Kann einfacher sein |
| Auslegung | Prinzipiell für eine begrenzte Lebensdauer ausgelegt | Kann für unbegrenzte Lebensdauer ausgelegt werden (bei korrekter Hydrodynamik) |
Es ist wichtig zu beachten, dass durch Sonderausführungen Nachteile bei beiden Lagertypen gemindert oder beseitigt werden können.
Vorbeugung und Früherkennung
Die Vermeidung von Lagerschäden ist oft einfacher und kostengünstiger als die Behebung. Eine ordnungsgemäße Montage nach Herstellervorgaben mit geeignetem Werkzeug ist grundlegend. Ebenso wichtig sind eine saubere Arbeitsumgebung, der Einsatz geeigneter Dichtungen und der Schutz vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen. Die Einhaltung der vorgeschriebenen Schmierintervalle und die Verwendung der empfohlenen Schmierstoffe sind unerlässlich. Regelmäßige Inspektionen des Maschinenzustands, inklusive der Überprüfung auf ungewöhnliche Geräusche, Vibrationen oder erhöhte Temperaturen, können helfen, Schäden frühzeitig zu erkennen. Die Überwachung der Belastungsgrenzen und die Minimierung von Stoßbelastungen tragen ebenfalls zur Verlängerung der Lagerlebensdauer bei.
Häufig gestellte Fragen zu Lagerschäden
Sind Produktionsfehler eine häufige Ursache für Lagerschäden?
Nein, laut Statistik sind Produktionsfehler nur in den seltensten Fällen die Ursache für vorzeitige Lagerausfälle. Fast immer sind Anwendungsfehler, insbesondere bei Montage und Instandhaltung, verantwortlich.
Wie kann ich Verunreinigungen im Lager vermeiden?
Eine saubere Arbeitsumgebung bei der Montage und Wartung ist entscheidend. Der Einsatz geeigneter Dichtungen oder Abdeckungen hilft, das Eindringen von Staub, Schmutz und Feuchtigkeit während des Betriebs zu verhindern.
Kann ich verschiedene Schmierstoffe mischen?
Es wird generell nicht empfohlen, unterschiedliche Schmierstoffe zu mischen, da ihre chemischen Zusammensetzungen inkompatibel sein und die Leistung des Lagers negativ beeinflussen oder sogar Schäden verursachen können. Halten Sie sich immer an die Empfehlungen des Lagerherstellers.
Wie erkenne ich, ob mein Lager von Korrosion betroffen ist?
Korrosion zeigt sich oft als Rost auf den Stahlteilen des Lagers. Bei Passungsrost treten Verfärbungen an den Passungsflächen auf. Auch Fingerabdrücke auf dem Außenring können ein Hinweis auf Korrosion durch unsachgemäßes Handling sein.
Was sind die Folgen von übermäßiger Belastung?
Übermäßige Belastung kann zu vorzeitigem Verschleiß, Rissen, Materialausbrüchen, Ermüdung und Verformungen am Lager führen. Dies beeinträchtigt die Funktion und kann zum Ausfall führen.
Fazit
Lagerschäden sind ein ernstes Problem, das erhebliche Kosten verursachen kann. Die meisten vorzeitigen Ausfälle sind jedoch vermeidbar. Durch das Verständnis der Hauptursachen – von unsachgemäßer Montage und Verunreinigung über Überlastung und Vibrationen bis hin zu Problemen mit Schmierung, Korrosion und elektrischem Stromdurchgang – können gezielte Präventionsmaßnahmen ergriffen werden. Regelmäßige Inspektionen und eine gewissenhafte Instandhaltung sind der Schlüssel zur Verlängerung der Lebensdauer von Lagern und zur Gewährleistung eines zuverlässigen Betriebs. Bei auftretenden Schäden können die spezifischen Schadensbilder wertvolle Hinweise auf die zugrunde liegende Ursache geben und bei der Fehleranalyse unterstützen.
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