16.12.2021

Instandhaltungsprozesse für Wälzlager während des Betriebs

Ein reibungsloser Produktionsbetrieb ohne Ausfallzeiten ist die Wunschvorstellung eines jeden Unternehmers. Kleine Ursachen wie ein defektes Wälzlager können grosse Probleme bereiten. Gibt es Möglichkeiten, den Instandhaltungsprozess für Wälzlager während des Betriebs durchzuführen? In diesem Artikel zeigen wir Ihnen, worauf Sie achten müssen.

Moderne Produktionsbetriebe, die nach dem Industriestandard 4.0 arbeiten, sind rund um die Uhr einsatzbereit. Das erfordert einen reibungslosen Ablauf. Störungen oder Wartungsarbeiten führen zu Stillstand. In Produktionsanlagen sind bewegliche Teile in Maschinen besonders empfindlich. Im Zentrum einer jeden rotierenden Anlage steht die Lagerung. So ist beispielsweise die Instandhaltung von Wälzlagern ein wichtiger Faktor für eine effiziente Produktion. Doch wie erreichen Sie die perfekte Wartung und Lagerschmierung, um Ausfälle zu vermeiden?

Bereits der Ausfall eines Wälzlagers in einer komplexen Maschine kann zum Stillstand der gesamten Produktionsstrasse führen. Aus diesem Grund muss der passende Zeitpunkt für die Instandhaltung ermittelt werden, um kostspielige Reparaturen zu vermeiden. Damit jede Lagerung perfekt funktioniert, sind diese Fragen und Abläufe bedeutsam:

  • Was sind die Anzeichen für Verschleiss?
  • Woher wissen Sie, wann ein Lager ausgetauscht werden muss?
  • Wartungsplan für verschiedene Wälzlager
  • Strategien für einen effektiven Wartungsprozess

Wir möchten die einzelnen Aspekte näher beleuchten. Doch zunächst widmen wir uns der Frage:

Was ist ein Wälzlager?

Lageraufbau

Das Wälzlager ist ein bedeutsamer Teil in jeder Maschine, wenn es um die Übertragung von Kraft und Bewegung geht. Zwischen einem Innen- und einem Aussenring sorgen rollende Körper dafür, dass der Reibungswiderstand verringert wird. Damit können Wellen und Achsen fixiert werden. Durch Kraftübertragung werden die Wellen oder Achsen in Rotation oder Bewegung versetzt. Optimale Schmierung der Rollkörper im Innen- und Aussenring sorgen für geringfügige Reibung.

Ein winzig kleines Wälzlager kann die Ursache dafür sein, dass Ihr gesamter Produktionsbetrieb still steht. Damit Sie das verhindern, sind Instandhaltungsprozesse für Wälzlager während des Betriebs zusammen mit einer guten Schmierung ein Garant für eine erfolgreiche Produktion!

Was sind die Anzeichen für Verschleiss?

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Zu den Ursachen für einen Lagerschaden gehören Schwingungen, Reibung, Unwucht oder Fluchtungsfehler. Diese Auslöser werden vom Lager übertragen und sind durch Geräusche hörbar, bevor ein Lagerschaden entsteht. Dazu kommt der natürliche Verschleiss, der trotz sorgfältiger Beobachtung und Überwachung nur schwer vorhergesagt werden kann. Ursache hierfür sind unter anderem bei Wälzlagern:

  • Korrosion
  • Mangelschmierung
  • Schleifpartikel
  • Schwenkbewegungen
  • Verunreinigungen

Bei Auftreten eines dieser Phänomene kann sich das Laufbandprofil des Lagers verändern und es entsteht ein ungleichmässiges Gleitverhalten. Das führt im Laufe der Zeit zu Spannungskonzentrationen in den Lastzonen. Die Folge davon sind Materialermüdung bis hin zum kompletten Lagerschaden durch Ermüdungsbruch. Was können Sie im Rahmen der Früherkennung unternehmen?

Condition-Monitoring durch Schallanalyse zur Ermittlung von Lagerverschleiss

Die Ultraschalltechnik als Frühwarnsystem zur Ermittlung von Lagerverschleiss hat sich bewährt. Ab einem Anstieg vom Messpegel beim Ultraschall um 8 dB über normal liegt der Verdacht auf Schmiermittelmangel oder ersten Anzeichen von Verschleiss vor. Das geht über mehrere Warnstufen bis zu einem erhöhten Pegel von 35 bis 50 dB über normal. Ist dieser Grenzwert erreicht, ist mit kurzfristigem Ausfall des betroffenen Lagers zu rechnen.

Woher wissen Sie, wann ein Lager ausgetauscht werden muss?

Condition monitoring2

Am Beispiel eines Kugellagers erklären wir eindeutige Hinweise, die zum Wechsel des betroffenen Lagers führen:

  • Lagerspiel hat Toleranzgrenzen überschritten und führt zum „Schlackern“ der Welle
  • Herausfallen des verschlissenen Käfigs steht unmittelbar bevor
  • Zu hohe Stosskräfte haben die Lagerringe durchbrochen
  • Beschädigte Laufflächen in den Lagerringen
  • Grobe Verschmutzung blockiert die Funktion des Kugellagers
  • Bruch der Kugel innerhalb des Lagers
  • Erhöhter Geräuschpegel während der Betriebszeit
  • Ablagerungen auf der Kugel verhindern einen ordnungsgemässen Arbeitsprozess

Manchmal kann durch Ausspülen, Ausblasen oder Reinigen des Lagers und seiner Bestandteile ein Austausch verhindert werden. Wenn es sich herausstellt, dass Lagerringe oder Kugel beschädigt sind, ist der Wechsel des Lagers unausweichlich. Entscheidend ist in jedem Fall, dass eine ausreichende Schmierung des Kugellagers vorhanden ist.

Erhöhter Widerstand beim Drehen des Lagers

In vielen Bauteilen kommt es in der Produktion auf Präzision und Positionsgenauigkeit an. Wenn sich beim Instandhaltungsprozess ein erhöhter Widerstand beim Drehen des Lagers ergibt, sollte in jedem Fall ein Austausch erfolgen. Hier sind gleichzeitig die Wartungsintervalle in kurzen Abständen zu halten, damit ein möglicher Schaden durch Verschleiss frühzeitig erkannt wird. Regelmässige Wartungsarbeiten erhöhen die Lebensdauer der empfindlichen Kugellager.

Wartungsplan für verschiedene Wälzlager

Zum Wartungsplan von Wälzlagern gehört eine regelmässige Überprüfung, um auftretende Probleme rechtzeitig zu erkennen. Teil dieser Wartung ist:

  • Überprüfung des Betriebsgeräusches
  • Feststellung der Lagertemperatur
  • Schwingungsmessung
  • Schmierstoffzustand

Hier eine Übersicht über die wichtigsten Tätigkeiten bei der Wartung:

Überprüfung des Betriebsgeräusches:
Ein erfahrener Mitarbeitender der Firma ist in der Lage, mit einem gewöhnlichen Stethoskop eine geringfügige Abweichung vom normalen Betriebsgeräusch zu erfassen. Ursache dafür kann eine leichte Beschädigung der Laufbahn innerhalb des Lagers sein.

Feststellung der Lagertemperatur:
In vielen Fällen genügt die Berührung der Gehäuseabdeckung, um grobe Temperaturunterschiede zu erkennen. Exakter ist die Messung mit einem Thermometer. Hierfür kann die Bohrung zum Nachfüllen von Schmiermaterial am Lager genutzt werden.

Schwingungsmessung:
Vibrationen erkennen Sie meist durch untypische Geräusche während des Normalbetriebes.

Schmierstoffzustand:
Die Untersuchung des Schmiermittels auf Feuchtigkeit und Fremdkörper während des Betriebes sorgt für Aufschluss über den Zustand des Lagers. Bei einer Abweichung vom Normalzustand des Schmierstoffs sollte das betreffende Wälzlager einer näheren Untersuchung unterzogen werden.

Wartungsfreiheit als Ziel für Industrie 4.0 Produktion

Industrie 6.0

Einige Gleitlager können heute geschmiert und abgedichtet ausgeliefert werden. Das ermöglicht Wartungsfreiheit in Bereichen mit niedrigem bis mittlerem Verschmutzungsgrad. Ein weiteres zukunftsweisendes System mit TS-Dichtung (Tripple Seal) sorgt für eine um bis zu 50 Prozent höhere Lebensdauer. Zwei äussere Dichtlippen halten Schmutz und Feuchtigkeit vom Wälzlager fern. Der Schmierstoff im Inneren des Lagers wird durch die innere Lippe nach aussen hin abgeschirmt.

Strategien für einen effektiven Wartungsprozess

Jede Produktionsanlage unterliegt dem Verschleiss und Wartungsarbeiten gehören zum Alltag. Es ist für den Unternehmer ein Ärgernis, wenn Instandhaltungsarbeiten zu längerem Stillstand mit Produktionsausfall führen. Die vorausschauende Wartung ist eine proaktive Strategie, mit der sich Stillstandszeiten planen oder sogar vermeiden lassen. Kernpunkt dieser Strategie ist die laufende Analyse von Maschinendaten. Anhand des Zustands beispielsweise eines Wälzlagers lässt sich ermitteln, wann mit Ermüdung des Teiles oder eines kompletten Ausfalls zu rechnen ist.

Damit können mithilfe digital vernetzter Anlagen über das IoT Zustandsinformationen aller sensiblen Bauteile im Maschinenpark gesammelt werden. Ziel ist es, Wartungsarbeiten laufend durchzuführen oder den günstigsten Zeitpunkt für ein Anhalten der Produktion für eine Generalüberholung festzulegen.

Welche Vorteile bietet vorausschauende Wartung?

Aus Sicht des Unternehmers bedeutet proaktive Instandhaltung ein geringeres Risiko von ungeplanten Ausfallzeiten. Weil Wartungen zielgenau geplant werden können, verringert sich der Aufwand an Arbeitszeit und Personalkosten. Die Dauer der Instandhaltung verkürzt sich, weil nicht erst nach einem möglichen Fehler gesucht werden muss. Über die angeschlossene Firmendatenbank können historische Lebenszyklen beispielsweise eines Wälzlagers ermittelt und analysiert werden.

Kleine Dinge verursachen manchmal ein grosses Desaster. So kann beispielsweise ein defektes Wälzlager die Ursache dafür sein, dass Ihre gesamte Produktion zum Stillstand kommt. Moderne Maschinenparks auf Basis Industriestandard 4.0 können sich solche Ausfälle nicht mehr leisten. Mit einem vorausschauenden Instandhaltungsprozess gelingt es mögliche Fehler in der Produktion vor dem Entstehen zu erkennen. Proaktiv durchgeführte Wartungsarbeiten sorgen für einen reibungslosen Betrieb und sparen dazu Kosten.

Fazit

Verschleiss, Wartungsarbeiten und Instandhaltunsprozesse gehören auch in modernen Produktionsbetrieben zum Alltag. Der Unterschied zu früher ist, dass Sie nicht erst reagieren, wenn Verschleiss zum Stillstand einzelner Maschinen führt, sondern möglichst proaktiv handeln. Wichtig ist zu analysieren, was die Anzeichen für Abnutzung sind. Wenn Sie beispielsweise wissen, wann ein Wälzlager ausgetauscht werden muss, können Sie die Instandsetzung planen. Vorausschauende Wartung ist die beste Strategie für einen effektiven Instandhaltungsprozess und spart Ihrem Unternehmen gleichzeitig Kosten.

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