← Zurück zur Kategorie Lager

Identifizieren der Ursachen von Lagerschaden und -ausfall

Lager fallen nicht oft aus - aber wenn sie dies tun, kann eine gründliche visuelle Inspektion des Schadens Einzelheiten über die Betriebsbedingungen der Maschine aufdecken und mögliche Gegenmaßnahmen vorschlagen, wie Phil Burge, Leiter Marketing und Kommunikation bei SKF, erklärt.

Phil Burge

Phil Burge, Leiter Marketing & Kommunikation, SKF

Während Lagerscheitern in der Industrie eine häufige Angst ist, passiert es nur in einem winzigen Teil der Fälle. Eine erstaunliche 90% der Lager überstehen die Maschine, in der sie installiert sind.

Nur geschätzte 0.5% scheitern tatsächlich im Dienst. Die Hauptgründe sind Ermüdung und schlechte Schmierung, aber auch Verschmutzung und schlechte Installation können eine Rolle spielen. Die verbleibenden 9.5% der Lager werden vor dem Ausfall aus Sicherheitsgründen ausgetauscht.

Wenn Fehler auftreten, ist es wichtig zu verstehen, was schiefgelaufen ist. Wenn ein Lager im Betrieb weiterhin versagt, ist wahrscheinlich eine Ursache dahinter. Eine sorgfältige Analyse des beschädigten Lagers kann entscheidende Details über die zugrunde liegende Ursache des Versagens aufdecken, um es in Zukunft zu korrigieren.

Unter Verwendung der im internationalen Standard ISO 15243: 2004 beschriebenen Methodik - die sechs Hauptschadens / Versagensarten in 14-Unterkategorien unterteilt - ist es möglich, die Ursache des Fehlers zu lokalisieren und die Maschinenbedingungen entsprechend zu ändern, um das Problem zu überwinden .

Lagerprüfstandard


Die Norm beruht auf einer Sichtprüfung des Wälzkontakts und anderer funktioneller Oberflächen - wie z. B. Laufbahnen -, die auf die Mechanismen hinweisen, die bei jeder Art von Beschädigung oder Versagen auftreten. Die Hauptursachen für Lagerschäden können mit sechs Hauptschadens- / Fehlermodi zusammenhängen:

  • Müdigkeit;
  • Tragen;
  • Korrosion;
  • elektrische Erosion;
  • Plastische Verformung; und,
  • Bruch / Rissbildung

Weitere Untersuchungen werden helfen zu bestimmen, welcher Untermodus für das Versagen verantwortlich ist, was letztendlich die wahrscheinliche Ursache - und ihre Lösung - aufdecken wird.
Während Schaden in sechs Modi unterteilt werden kann, kann die Art und Weise, in der dies geschieht, variiert werden.

Zum Beispiel ermöglichen unwirksame Dichtungen das Eindringen von Verunreinigungen in das Lager. Diese Verunreinigungspartikel können dann von den Wälzkörpern überrollt werden, wodurch Vertiefungen in den Laufbahnen entstehen. Harte Partikel können zu Einkerbungen mit scharfen Kanten führen.

Sobald der Bereich um die Einkerbung herum zyklischen Belastungen von den Wälzkörpern ausgesetzt ist, kann sich Oberflächenermüdung einstellen, was dazu führt, dass Metall von der Laufbahn abreißt, was als Abplatzen bezeichnet wird. Sobald die Abplatzungen begonnen haben, wird sich der Schaden verschlechtern, bis das Lager schließlich versagt.

Lagerschaden

Abplatzende Flächen

Ein Ermüdungsversagen kann in Form von Mikrorissen unterhalb der Oberfläche - die gewöhnlich als Folge von abnormalen Langzeitbelastungen auftreten - oder als Abplatzen von Laufbahnoberflächen beobachtet werden, was auf Probleme mit der Schmierung hindeuten kann. Hier ist die Ermüdung der primäre Fehlermodus, unterteilt in Unteroberflächen- oder Oberflächenerscheinungen der Ermüdung - von denen beide die zugrunde liegende Ursache des Versagens identifizieren.

Schäden an Käfigen und Laufbahnen werden üblicherweise durch Verunreinigungen verursacht, die entweder durch das Schmiermittel oder als Folge einer schlechten oder unzureichenden Abdichtung gegen widrige Betriebsumgebungen in das Lager gelangt sind.

Eine unzureichende Schmierung kann auch einen "adhäsiven" Verschleiß verursachen: Materialübergänge von einer Passfläche zu einer anderen aufgrund der erhöhten Reibung zwischen ihnen. Dies wird manchmal durch Tempern oder erneutes Aushärten der Oberflächen begleitet, was zu lokalen Spannungskonzentrationen und potentiellem Abplatzen der Kontaktflächen führt.

Lagerschäden können leicht oder schwer sein, und eine gründliche Inspektion kann die Ursache des Problems identifizieren. Der Schlüssel ist, auf der Laufbahn nach Mustern zu suchen - insbesondere nach Pfadmustern. Einige Muster sind normal, aber andere können auf ein Problem hinweisen.

Verschiedene Arten von Lagern weisen unterschiedliche "Problem" -Muster auf. Ein erfahrener Ingenieur kann jedoch einen Fehlermodus identifizieren, indem er den Oberflächenschaden untersucht. Zum Beispiel wird in einem Radiallager, das unter normalen Bedingungen arbeitet, das Verschleißmuster auf die Mitte der Laufbahnen beschränkt und wird gleichmäßig verteilt. Wenn eine axiale Last auf das Lager ausgeübt wird, wird das Verschleißmuster exzentrisch oder außermittig. Je komplexer die Probleme werden, umso größer sind auch die Oberflächenverschleißmuster.

Wahrscheinliche Lagerausfallursache finden


In einem Fehlermodus können verschiedene Ursachen zum selben Effekt führen. Die Identifizierung der wahrscheinlichsten Ursachen - oder der Kombination von Ursachen - ist jedoch das Ziel eines Untersuchungsprozesses, der sogenannten Ursachenanalyse (RCA).

RCA arbeitet nach der Theorie, dass jeder Fehler auf mindestens eine der drei grundlegenden Ursachen zurückzuführen ist: physisch oder technisch; organisatorisches Versagen in Bezug auf Systeme, Verfahren und Entscheidungsprozesse; und menschliche Fehler der Unterlassung oder der Kommission.

Nachdem eine Peilung fehlgeschlagen ist, muss RCA zuerst eine oder mehrere der drei grundlegenden Ursachen identifizieren, die das Problem verursacht haben. Die Ursache wird dann definiert, indem der Fehlermodus und seine Untermodi mit den Betriebsbedingungen ab dem Zeitpunkt des Versagens abgeglichen werden - basierend auf detaillierten visuellen Inspektionen der Lageroberflächen und Unteroberflächen. Der untersuchende Ingenieur muss dann eine Lösung entwickeln und anwenden und deren Wirksamkeit überwachen.

Es ist nicht einfach, die Ursache für den Fehler zu finden - wie es oft unter einer Reihe von "sekundären Effekten" versteckt ist. Die Untersuchung eines Lagers, das seit einiger Zeit läuft, wird eine Reihe von Veränderungen offenbaren: stumpfe oder sogar glänzende Bereiche auf Laufbahnen und Wälzkörpern; verfärbte innere und äußere Ringsitze; Hinweise auf Käfigabnutzung; und Reibkorrosion an der inneren Ringbohrung oder äußeren Außenfläche des Außenrings. Durch sorgfältige Analyse der Beweise - in Form von Schadensmustern auf der Oberfläche - kann ein erfahrener Ingenieur die Ursache aufspüren.

Es ist nicht immer eine einfache Diagnose. Bei der Suche nach einer Antwort benötigen die Nachforschungsingenieure alle relevanten Daten. Dazu gehören unter Umständen auch die Überprüfung des Wartungsverlaufs der Geräte und die Maßnahmen, die als Reaktion auf ähnliche Fehler in der Vergangenheit ergriffen wurden.

Das Verständnis der Wartungsverfahren, die zum Zeitpunkt des Versagens vorhanden waren - und die genauen Bedingungen, die dazu geführt haben - ist ebenfalls ein entscheidender Teil der Lösung des Rätsels.

Lagerschäden erkennen

Elektrisches Problem

In einem Fall erlitt ein Elektromotor mit variabler Geschwindigkeit - der in der Rollensektion einer Tissuepapiermaschine in einer Papierfabrik verwendet wurde - nach nur 1-2 Monaten einen Lagerausfall. Das Zylinderrollenlager war schwer beschädigt (aber keines am Kugellager). Die Maschine wurde aufgrund von starken Vibrationen gestoppt.

Die Laufbahn des Innenrings wies einen schweren, unregelmäßigen Verschleiß auf. Einige Wohnungen wurden beobachtet, und es war matt grau in der Farbe. Der äußere Ring hatte eine ähnliche Erscheinung und wies auch Markierungen ähnlich denen auf, die durch Vibration verursacht wurden.

Die Anfangsdiagnosen deuteten zwei mögliche Ursachen an: übermäßige Vibration; oder Strom durch die Lager - obwohl der Kunde darauf bestand, dass die Lager isoliert waren.

Das Lager wurde aufgeschnitten und mikroskopisch untersucht, wodurch Mikrokrater auf der Laufbahnoberfläche sichtbar wurden. Diese wurden durch Leckströme verursacht. Dies führte dann zu Vibrationen, die ein verräterisches "Waschbrettmuster" erzeugten.

Da die Stromleckage als das zugrunde liegende Problem identifiziert wurde, inspizierte der Kunde das elektrische System, welches zeigte, dass ein Erdungskabel während Reparaturen von dem Motor getrennt wurde und nicht wieder verbunden wurde. Sobald dies behoben war, kehrten die Probleme nicht zurück.

Bei der Überprüfung des Lagers und der Identifizierung seiner Fehlerarten ist das ultimative Ziel von RCA die Verlängerung der Lebensdauer. Im obigen Beispiel wurde ein Fehler im elektrischen System korrigiert. In anderen Fällen können für die langfristige Lösung andere Maßnahmen erforderlich sein, wie z. B. Überholung von Wartungsmaßnahmen, Einführung einer automatischen Schmierung oder Installation eines Zustandsüberwachungssystems.

In der Tat ist eine erfolgreiche Diagnose des Problems wirklich nur der Anfang der Lösung. Sobald die zugrundeliegende Ursache erkannt wurde, ist es wichtig, ein Überwachungssystem einzuführen, um sicherzustellen, dass sich die Probleme nicht wiederholen - weil das Ersetzen eines Lagers im Voraus dem Austausch nach einem Stillstand vorzuziehen ist.

Prozessindustrie Informer

Weitere Nachrichten

Hinterlasse einen Kommentar

Ihre E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. erforderliche Felder sind markiert *

Diese Seite verwendet Akismet, um Spam zu reduzieren. Erfahren Sie, wie Ihre Kommentardaten verarbeitet werden.