Messung von Verschleiß und Defekten bei Lagern

Arten von Lagern

Es gibt zwei Hauptarten von Lagern: Lager mit Wälzkörpern, wie Rollen- und Kugellager, und Gleitlager, die anstelle der Wälzkörper ein Schmiermittel verwenden.

Kugellager, Rollenlager und Nadellager:

Diese Lager stützen eine Welle mit Kugeln oder zylindrischen Rollen. Lager, die Kugeln verwenden, werden Kugellager genannt. Lager, die Rollen verwenden, werden Rollenlager oder Nadellager genannt. Rollenlager und Nadellager haben eine hohe Tragfähigkeit und können dünner sein als Kugellager.

Gleitlager:

Gleitlager werden manchmal auch als Metall-Lager bezeichnet, da die Welle direkt mit der Lageroberfläche in Berührung kommt. Gleitlager enthalten ein Schmiermittel, um die Reibung zu verringern. Der Schmierfilm hemmt die Drehung der Welle zu Beginn der Rotation. Sobald sich die Rotation jedoch stabilisiert hat, verringert sich der Widerstand, da kein mechanischer Kontakt mehr besteht. Da es keine Kontaktfläche gibt, während sich die Welle dreht, rotiert diese Lagerart leise und kann hohen Drehzahlen und Stoßbelastungen standhalten.

Lagerbelastungen

Die auf die Lager einwirkenden Kräfte werden in Radial-, Axial- und Momentbelastungen eingeteilt.

Radialbelastung:

Eine Radialbelastung wird in der Richtung senkrecht zur Mittellinie des Lagers (der Laufbahnrichtung des rotierenden Körpers) aufgebracht.

Axialbelastung:

Die Axialbelastung wird auch als Schublast bezeichnet. Diese Belastung wird in der Richtung parallel zur Mittellinie des Lagers (der axialen Richtung des rotierenden Körpers) aufgebracht.

Momentbelastung:

Diese Belastung wird durch den Rundlauf des Lagers oder der Welle erzeugt. Wenn ein Lager einer Momentbelastung ausgesetzt ist, wird seine Lebensdauer drastisch verkürzt.

Verschleiß

Verschleiß kann durch viele verschiedene Faktoren verursacht werden und sich in einem breiten Spektrum von Lagerphänomenen manifestieren.

Beschädigungsbedingungen:

Die Oberfläche wird abgenutzt, wodurch sich die Abmessungen ändern. Die Oberfläche ist rau oder zerkratzt.

Ursachen:

• Ein fester Fremdstoff ist in das Schmiermittel gelangt.
• Die Schmierung ist unzureichend.
• Der Abstand zwischen den Eingriffsflächen ist nicht ausreichend.

Gegenmaßnahmen:

• Filtern des Schmiermittels bzw. verbessern der Qualität des Schmiermittels oder der Schmiermethode.
• Verbessern Sie die Dichtungsleistung.
• Abstand zwischen den Eingriffsflächen.

Abblätterungen

Abblätterungen sind eine Art des Schälens. Dieses Problem tritt auf den Laufbahn- oder Rollflächen auf, wenn das Lager das Ende seiner Betriebsdauer erreicht hat. Wenn dieses Problem jedoch in einer früheren Phase auftritt, ist es notwendig, die Ursache sofort zu erkennen und Gegenmaßnahmen zu ergreifen.

Beschädigungsbedingungen:

Vom gesamten Umfang der Laufbahn lösen sich schuppige Stücke ab. Dies hinterlässt Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der Laufbahn.

Ursachen:

• Übermäßige Axialbelastung durch Montagefehler oder Aufquellen der Welle.
• Ein Fremdkörper ist in das Lager eingedrungen oder es ist Korrosion aufgetreten.

Gegenmaßnahmen:

• Überprüfen Sie die Montagegenauigkeit.
• Optimieren Sie die Belastung. Erhöhen Sie die Viskosität des Schmiermittels und verbessern Sie die Schmiermethode.
• Ergreifen Sie Maßnahmen zur Vermeidung von Korrosion, wenn die Lager über einen längeren Zeitraum nicht benutzt werden.

Fresser

Fresser sind ein Phänomen, das durch Erhitzung eine örtliche Verklebung von Oberflächen verursacht. Dieses Problem tritt in axialer Richtung auf.

Beschädigungsbedingungen:

Beschädigungen führen zum Festfressen der Laufbahn und der Rollflächen.

Ursachen:

• Falsche Handhabung beim Ein- oder Ausbau der Lager.
• Unzureichendes Schmiermittel oder unzureichende Schmierung der Kontaktflächen durch übermäßige Axialbelastungen.
• Übermäßige Vorbelastung. Verrutschen der Wälzkörper.

Gegenmaßnahmen:

• Verbessern Sie die Montage- und Ausbaumethoden.
• Verringern Sie die Belastung und verbessern Sie das Schmiermittel und die Schmiermethode.
• Verbessern Sie die Dichtungsleistung.

Abschälungen

Die Oberflächen der Laufbahnen werden durch die Reibung stumpf. Dieses Problem tritt am häufigsten bei Nadellagern auf. Abschälungen können auch zu Schuppenbildung und somit Abblätterungen führen.

Beschädigungsbedingungen:

Die Oberfläche schält sich großflächig bis zu einer Tiefe von 10 μm ab.

Ursachen:

• Ungeeignetes Schmiermittel.
• Fremdkörper im Schmiermittel.
• Unzureichende Schmierung.
• Rauheit auf den Kontaktflächen der Teile.

Gegenmaßnahmen:

• Wählen Sie ein geeignetes Schmiermittel.
• Filtern Sie das Schmiermittel. Verbessern der Rauheit.

Herausforderung bei der Messung von Lagern mit einem Profilmesssystem

Ein Profilmesssystem oder Konturograph misst und erfasst das Profil eines Messobjekts, indem es dessen Oberfläche mit einem Taststift nachfährt. In den letzten Jahren wurden Profilmesssysteme entwickelt, die mit einem Laser anstelle eines Taststifts komplexe Formen messen, indem sie das Profil berührungslos verfolgen. Einige Modelle sind sogar in der Lage, Messungen sowohl der Ober- als auch der Unterseite durchzuführen.
Bei einem Profilmesssystem ist es jedoch erforderlich, präzise Messlinien für das zu messende Lagerproblem zu erfassen.

Dies beinhaltet die folgenden Herausforderungen:

• Die Messung erfordert viel Zeit, einschließlich der Zeit für die Befestigung der Probe auf einer Vorrichtung und deren Nivellierung. Außerdem sind Kenntnisse und Fähigkeiten im Umgang mit einem Profilmesssystem erforderlich, um ein Messobjekt genau auszurichten.
• Der Taststift eines Profilmesssystems bewegt sich in einem Bogen auf und ab, der auf dem Drehpunkt des Tastarmes zentriert ist, und die Tastspitze bewegt sich auch in Richtung der X-Achse. Dies führt zu Fehlern in den Daten auf der X-Achse.
• Das Nachzeichnen der gewünschten Linie mit dem Taststift ist eine äußerst schwierige Arbeit, und selbst eine leichte Verschiebung des Taststifts führt zu Fehlern in den Messungen.
• Es ist auch schwierig, die Anzahl der Messobjekte zu erhöhen, weil man bestimmte Positionen für die Messung festlegen muss.
• Es kann nur ein Teil eines Messobjekts gemessen werden, und die Auswertung der gesamten Oberfläche ist nicht möglich.

Herausforderungen bei der Messung mit einem 3D-Koordinatenmessgerät

Wenn die zu messende Fläche klein ist, zum Beispiel 1 mm², ist es äußerst schwierig, die Form genau zu messen oder eine virtuelle Oberfläche mit dem Messtaster zu erstellen. Auch bei der Messung einer kleinen Fläche ist es aufgrund der geringen Anzahl von Messpunkten schwierig, die genaue 3D-Form zu ermitteln. Viel Arbeit machen auch die damit verbundenen Aufgaben, wie z. B. die tabellarische Erfassung der Messdaten und der Vergleich der Ergebnisse mit den Zeichnungen.

Vorteil 1: Die gesamte Oberfläche der 3D-Form wird gemessen

Legen Sie für die Messung das Messobjekt einfach auf den Objekttisch und starten Sie die Aufnahme. Eine genaue Positionierung oder sonstige Vorbereitung ist nicht erforderlich. So können auch hochpräzise Messungen durch Anwender, die über keine Kenntnisse oder Erfahrungen im Umgang mit Messgeräten verfügen, durchgeführt werden.

Im Gegensatz zu gängigen Profilmesssystemen extrahiert die Modellreihe VR die Merkmale des Messobjekts auf dem Objekttisch und führt eine automatische Positionierung durch. So können auch Anwender, die mit Messungen nicht vertraut sind, einfach und sofort Messungen durchführen. Es muss kein Fachpersonal beauftragt werden. Die Modellreihe VR kann einen großen Bereich von bis zu 300 mm × 150 mm abdecken, wodurch es möglich ist, mehrere Messobjekte gleichzeitig auf dem Objekttisch zu messen.
Mit der Modellreihe VR kann sogar ein Messobjekt mit einer komplexen Form, wie z. B. ein Lager, genau gemessen werden.

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Vorteil 2: Eine große Auswahl an Hilfswerkzeugen verhindert Abweichungen bei der Messung

Profillinien können an definierten Stellen in den Messdaten platziert werden, wodurch Abweichungen in den Messergebnissen vermieden werden.

Die große Auswahl an Hilfswerkzeugen ermöglicht eine einfache Einrichtung der gewünschten Messungen. Mit dem Messwerkzeug für die vertikale Grundlinie können Sie zum Beispiel die Messlinie für den Außendurchmesser des Lagers einfach und präzise festlegen.

Zusätzlich zur einfachen Konfiguration ermöglichen die Hilfswerkzeuge eine einfache Bedienung des Systems, sodass selbst ungeübte Anwender, die mit Messungen nicht vertraut sind, Formen in nur einer Sekunde präzise messen können. Dadurch kann die Anzahl der Proben nicht nur für Prototypen und Versuche, sondern auch für die Messung und Prüfung von Produkten problemlos erhöht werden.

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