Miba Gle i t lager AG

Ultimate Performance and Durability

Lagerschäden

UMSCHLAG 05.12.2000 15:29 Uhr Seite 5

Vorwort

Bei der Betrachtung von Lagerschäden sind folgende

Gesichtspunkte wichtig:

Art des Schadens

Erscheinungsform

Ursache

Entstehungsmechanismus

Folgen

Die Zuordnung verschwimmt oft zwischen zwei Begriffen und wird erst

durch die Gesamtbetrachtung klar. Das Ziel einer Schadensbetrachtung

muss immer die Ursachenfindung sein. Vielfach ist ohne Kenntnis der

Vorgeschichte (Betriebsverhältnisse, Wartung, Ölversorgung, Überlas-

tungen, Schäden an anderen Teilen, Laufzeit usw.) die Ursache des

Schadens nicht zu entscheiden. Der Gleitlagerhersteller ist also auch bei

der Ermittlung der Schadensursache an Lagern auf die Zusammenarbeit

mit dem Motorenhersteller und objektive Berichte der Motorenbenutzer

angewiesen. Zur eindeutigen Diagnose eines Lagerschadens ist sehr

viel Erfahrung erforderlich.

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Inhalt

1. Fremdkörperriefen und

1. Fremdkörpereinbettungen 4

2. Flucht- und Formfehler 6

2.1. Einseitiger Kantenträger 6

2.2. Kantenträger in beiden Halbschalen an

2.2. gegenüberliegenden Lagerrändern 8

2.3. Beidseitiger Kantenträger 9

2.4. Harte Anlaufspuren in der Lagermitte 10

3. Unrunde Grundbohrung 12

3.1. Hochovale Grundbohrung 12

3.2. Querovale Grundbohrung 13

4. Verschleiß 14

4.1. Großflächiger Verschleiß 14

4.2. Streifenartiger Verschleiß in Lagermitte 15

4.3. Kammverschleiß 16

4.4. Schmale verschleißfreie Streifen

4.4. an den Lagerrändern 17

5. Korrosion 18

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6. Kavitation 19

6.1. Strömungskavitation am Öleinlauf 19

6.2. Strömungskavitation nach Ölnutauslauf 20

6.3. Absteuerkavitation 21

6.4. Schwingungskavitation 22

7. Dauerbruch 23

7.1. Dauerbruch der Laufschicht 23

7.2. Dauerbruch des Lagermetalls 24

8. Mangelhafter Festsitz der Schalen 25

8.1. Reibrost am Lagerrücken 25

8.2. Kaltschweißstellen am Lagerrücken 26

8.3. Stützschalenbruch 27

9. Montagefehler 28

9.1. Versetzte Grundbohrung (Deckelversatz) 28

9.2. Einbaufehler – Ölbohrung 29

9.3. Fixierstift drückt 30

9.4. Einbaufehler Fixiernase 31

10. Schadensbaum 32

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4

1. Fremdkörperriefen undFremdkörpereinbettungen

Erscheinungsbild:

■ Riefen in Umfangsrichtung (Bild 1)

■ Vernarbte Oberfläche durch Einbettung (Bild 2)

Ursachen:

■ Verschmutztes Schmieröl

■ Mangelhafte Reinigung der Motorteile bei der Montage (Ölbohrungen –

Kurbelwelle – Gehäuse Pleuelstange – Lagerstelle)

■ Unzureichendes Service am Schmiersystem (Filterwechsel, Ölwechsel)

Lagermetall

Stahlstützschale

Fremdkörper

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5

Bild 1

Bild 2

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6

2. Flucht- und Formfehler

Erscheinungsbild allgemein:

Harte Anlaufspuren, starker örtlicher Verschleiß, eventuell schon Risse in der

Laufschicht.

2.1. Einseitiger Kantenträger

Erscheinungsbild:

Harte Anlaufspuren (starker Verschleiß) auf einer Lagerseite, unter Umständen in

beiden Halbschalen.

Ursachen:

■ Konisch geschliffener Zapfen (a)

■ Konische Gehäusebohrung (b)

■ Ausrundungsradius zwischen Lagerzapfen und Kurbelwellenwange (c)

oder Axialspiel zu groß

■ Kurbelwelle nicht gewuchtet, daher übermäßige Verformung im Betrieb

(„Schwänzeln“, d)

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7

a

b

c

d

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8

2.2. Kantenträger in beiden Halbschalenan gegenüberliegenden Lagerrändern

Erscheinungsbild:

Wie bei einseitigem Kantenträger, jedoch

an den gegenüberliegenden Lagerrändern

beider Halbschalen. In leichteren Fällen

nur in einer Halbschale, dann von 2.1.

nicht zu unterscheiden.

Ursachen:

■ Fluchtfehler von Zapfen

und/oder Gehäuse (a)

■ Verformung des Kurbelgehäuses

■ Krumme bzw. verwundene

Pleuelstange (b)

b

a

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9

2.3. Beidseitiger Kantenträger

Erscheinungsbild:

Harter Anlauf bzw. Verschleiß an den Lagerrändern, in schweren Fällen auch in

beiden Halbschalen.

Ursachen:

■ Zapfen hohl geschliffen (a)

■ Gehäusebohrung hohl (b)

■ Ausrundungsradien zwischen Lagerzapfen (c) und Kurbelwangen zu groß

■ Zu großes axiales Spiel der Kurbelwelle „Taumeln“ der Stange

a b c

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10

2.4. Harte Anlaufspuren in derLagermitte

Erscheinungsbild:

■ Örtlich hoher Verschleiß in der Lagermitte, wobei es durch Überlastung der

Laufschicht auch bereits zu Wärmerissen und Dauerbrüchen gekommen sein

kann (Bild 1)

■ Örtliche Werkstoffverschiebung (Bild 2)

Ursachen:

■ Zapfen ballig (a), Gehäusebohrung ballig (b)

■ Ölmangel

Bild 1

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11

Bild 2

a b

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3. Unrunde Grundbohrung

3.1. Hochovale Grundbohrung

Erscheinungsbild:

Verschleiß bis Anreiber im Bereich der Stoßflächen, eventuell auch mit Auftreten

von Laufschichtbrüchen (Borkenkäfer).

Ursachen:

■ Ovale Verformung der Grundbohrung durch thermische und mechanische

Belastung

■ Falscher Schraubenanzug (zu hoch) beim Bohren der Grundbohrung

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3.2. Querovale Grundbohrung

Erscheinungsbild:

Gegenüber normalem Tragbild verengte, harte Tragspuren oder Verschleißzonen,

u.U. bis Anreiber, im Scheitel der belasteten, in schweren Fällen auch in der

weniger belasteten Schale.

Ursachen:

■ Ovale Gehäusebohrung durch Setzen der Pleuel bzw. Gehäusestoßflächen

■ Falscher Schraubenanzug (zu gering) beim Bohren der Grundbohrung

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4. Verschleiß

4.1. Großflächiger Verschleiß

Erscheinungsbild:

Großflächige Abtragung der Lagerlaufschicht vor allem in der

hauptbelasteten Zone.

Ursachen:

■ Normaler Verschleiß durch lange Laufzeit

■ Durch Ölmangel entstehende Mischreibung zwischen Zapfen und Lagerschale

■ Lagerzapfen zu große Rauhigkeit

■ Welliger Lagerzapfen

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4.2. Streifenartiger Verschleißin Lagermitte

Erscheinungsbild:

Starke umlaufende Kratzer in Lagermitte.

Ursachen:

■ Fehlende Verrundung des Ölbohrungsaustrittes bei der Kurbelwelle

falsch richtig

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4.3. Kammverschleiß

Erscheinungsbild:

Starker, streifenartiger Verschleiß in Fortsetzung der Ölnut. In schweren Fällen

bereits Laufschichtdauerbrüche.

Ursachen:

■ Die Unterseite des Zapfens verschleißt im Bereich der Ölnut des Lagers

nicht. In der Mitte des Zapfens entsteht daher eine Erhöhung. Diese

verursacht in der belasteten Zone des Lagers einen Streifen erhöhten

Verschleißes.

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4.4. Schmale verschleißfreie Streifenan den Lagerrändern

Erscheinungsbild:

Schmale, harte Verschleißspuren nahe den Lagerrändern. Zwischen den Lager-

kanten und der Verschleißspur sind keine Anlaufspuren sichtbar. Verschleiß-

spuren können einseitig (a) oder beidseitig (b) auftreten.

Ursachen:

■ Falsch geschliffene Kurbelwelle

a b

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5. Korrosion

Erscheinungsbild:

Rauhe (angefressene), poröse oder samtige Lauffläche (meist dunkel verfärbt)

oder auch Abtragung der Laufschicht mit Übergangszonen unterschiedlicher

Färbung. Fallweise Totalabtragung der Laufschicht. In Extremfällen Angriff der

Bleibronze.

Ursachen:

■ Verwendung von unzulässigen, aggressiven Ölzusätzen

■ Verunreinigung des Schmieröls durch Alkalien (z.B. Frostschutz) oder Säuren

■ Starkes Überschreiten der Ölwechselzeiten (Ölalterung)

■ Aggressive Produkte aus der Verbrennung, besonders bei Schwerölbetrieb

■ Hoher Wassergehalt des Öles („Wassereinbruch“)

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6. Kavitation

Generelle Ursache:

In Unterdruckgebieten der Ölströmung entstehen kleine Öldampfbläschen. Diese

fallen ein („implodieren“), wenn sie in Gebiete höheren Druckes kommen.

Gefördert wird Kavitation durch niedrigsiedende Beimengungen im Öl (z.B.

Kraftstoff) und hohe Schmiermitteltemperaturen.

6.1. Strömungskavitation am Öleinlauf

Erscheinungsbild:

Scharf begrenzte, meist lanzettartige Auswaschungen an der Ölnut.

Ursachen:

■ Entstehung von Unterdruckgebieten im Einströmungsbereich

■ Umkehrströmung im Laufflächenbereich neben der Nut im Gebiet, wo

Zapfendrehrichtung und Ölströmung in der Nut entgegengesetzt sind

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6.2. Strömungskavitation nachÖlnutauslauf

Erscheinungsbild:

Unterschiedliche, meist pilz- oder baumkronenartige Auswaschungen nach

Ölnutauslauf in Ölströmungsrichtung, zum Teil Anfressungen an den Rändern

des Ölnutauslaufes.

Ursachen:

■ Ungünstige Ölströmung am Ölnutübergang zur Lauffläche

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6.3. Absteuerkavitation

Erscheinungsbild:

Nieren- bis sichelförmige Abtragungen der Laufschicht deutlich entfernt von

Ölnutauslauf in Laufrichtung. Vorwiegend bei Hauptlagern.

Ursachen:

■ Druckschwingung in der Ölbohrung der Kurbelwelle durch Strömungsumkehr

Detailfoto

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6.4. Schwingungskavitation

Erscheinungsbild:

Punktförmige, angehäuft auftretende Auswaschungen meist an Pleuellagern

(Bild 1). Bei Hauptlagern vorwiegend lanzettförmige Abtragungen

(Lanzettkavitation) der Laufschicht an den Oberschalen (Bild 2).

Ursachen:

■ Verformungs- bzw. Biegeschwingungen des Lagerstuhles (meist Pleuelauge),

dadurch Unterdruck im Ölfilm

■ Zu hohes Lagerspiel

■ Verlagerungsbahncharakteristik (schnelle, radiale Verlagerung des Zapfens)

Bild 1

Bild 2

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7. Dauerbruch

7.1. Dauerbruch der Laufschicht

Erscheinungsbild:

Risse und/oder borkenkäferartige Ausbrüche der Laufschicht.

Ursachen:

■ Örtliche Überbelastungen durch zu hohe Lagerkräfte

■ Örtliche Pressungen (z.B. Kantenträger)

■ Meistens im Verein mit örtlichen Überhitzungen

Detailfoto

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7.2. Dauerbruch des Lagermetalls

Erscheinungsbild:

Risse und/oder pflastersteinartige Ausbrüche im Lagermetall

Ursachen:

■ Örtliche Überbelastung durch zu hohe Lagerkräfte

■ Örtliche Pressungen (z.B. Kantenträger)

■ Unter Umständen im Verein mit örtlichen Überhitzungen

Entstehung durch zunächst feine Risse in der Lageroberfläche (1), die sich in wei-

terer Folge bis hin zur Stahlstützschale fortbilden (2) und zu pflastersteinartigen

Ausbrüchen im Lagermetall führen (3).

1

2

3

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8. Mangelhafter Festsitzder Schalen

8.1. Reibrost am Lagerrücken

Erscheinungsbild:

Dunkle, leicht rauhe Flecken am Lagerrücken und in der Grundbohrung, Stahl

bereits angegriffen.

Ursachen:

■ Mangelhafte Vorspannung der Lagerschalen durch zu große

Grundbohrungen

■ Schrauben nicht nach Vorschrift angezogen (zu gering)

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8.2. Kaltschweißstellen am Lagerrücken

Erscheinungsbild:

Ausfressungen (Pittings) und Auftragungen am Schalenrücken und in der Grund-

bohrung, z.T. bevorzugt im Bereich der Teilflächen.

Ursachen:

■ Stark mangelhafte Vorspannung der Lagerschalen durch zu große

Grundbohrung

■ Schrauben nicht nach Vorschrift angezogen (viel zu gering)

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8.3. Stützschalenbruch

Erscheinungsbild:

Zackig gebrochene Stützschale, meist Rastzonen in der Bruchfläche sichtbar, oft

schon zerschlagene Bruchfläche.

Ursachen:

■ Reibrost und/oder Kaltschweißstellen führen zu erhöhter Kerbwirkung

■ Lockere Schalen

■ Hohlliegende Stellen

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9. Montagefehler

9.1. Versetzte Grundbohrung(Deckelversatz)

Erscheinungsbild:

Verschleiß bis Anreiber an den jeweils diagonal gegenüberliegenden

Stoßflächen.

Ursachen:

■ Falscher Deckel

■ Beschädigte Deckelfixierungen

■ Um 180 Grad verdrehter Deckel

■ Nichtbeachtung der Anzugsreihenfolge der Schrauben

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9.2. Einbaufehler – Ölbohrung

Erscheinungsbild:

Lagerfresser und abmarkierte Ölbohrung des Gehäuses am Lagerrücken.

Ursachen:

■ Unachtsamkeit beim Einbau der Lager: Ölzufuhrbohrung abgedeckt

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9.3. Fixierstift drückt

Erscheinungsbild:

Markierungen im Fixierloch und am Lagerrücken. An dieser Stelle in der Lauf-

fläche hoher Verschleiß, eventuell Anreiber.

Ursachen:

■ Montagefehler

■ Fixierstift zu lang, zu weit vorstehend (z.B. Schmutz im Sackloch)

Lagerrücken Lauffläche

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9.4. Einbaufehler Fixiernase

Erscheinungsbild:

Beschädigte Fixiernase, harter Anlauf bis Anreiber an dieser Stelle

in der Lauffläche.

Ursachen:

■ Montagefehler: Nase nicht voll in Nasennut

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Orientierungshilfe zur Ermittlung der Ursachen von Lagerschäden

1) Relevant bei der Konstruktion und Erprobung neuer Motoren2) Die einzelnen Kavitationsformen sind hier nicht im Detail betrachtet3) Wahrscheinlichkeit in einer Skala von 1 (sehr wahrscheinlich) bis 5 zur Beurteilung des Gesamtergebnisses

und Einflusses auf die Leistungsfähigkeit der Lagerung

Ursachen

Äußere

Umstände

Schmierstoff

Lager/Belastung

Qualität

Merkmale

Viskosität

Verunreinigungen

Kühlleistung

Mischreibung

konstruktive

Auslegung

Einbausituation

Gehäuse

Lager

Zapfen/Welle

Gehäuse

Zapfen/Welle

Lager

Überprüfen

Betriebsbedingungen – besondere Lastfälle, Anwendungen

Bruch angeschlossener Bauteile

Kolbenfresser

Kolbenbolzen

Kolbenbüchse

Motoraufbau, Schwingungen

Ausfall Ölversorgung – Grund?

Montage / Urschmutz (System)

Ölanalyse, Additive, Alter

Ein / Mehrbereichsöl

Viskosität

Wassergehalt

Verschäumung

Ölaufbereitung

Lauffläche und Gehäuse, Übergänge, Lagersatzbegutachtung

HeißlaufStandardtemperatur

Temperatur bei speziellen Betriebsbedingungen

ÜberhitzungTemperaturmessung vor Ausfall

Metallografisch am Bauteil

Anfahren / Auslauf / Vorschmierung

Spezifische Erscheinung am Lager

Spezifische Flächenlast 1)

Verlagerungsbahn / Grenzwerte 1)

(Eigen-) Schwingungen

Vergleichbare Motore

Einbauversuch letzter Stand

Vorhandene Geometriemessungen

Einbausituation

Zustand Lagerrücken

Korrosion

Kavitation 2)

Metallografie

Kavitation 2)

Metallografie

Fertigungsaufzeichnungen

Messungen von Geometrien, Rauheit, …

Fertigungsaufzeichnungen

Messungen von Geometrien, Rauheit, …

Fertigungsaufzeichnungen

Geometrien im Detail wie Aufspreizung, Überstand, Wanddicke, Lagerspiel,

10. Schadensbaum

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33

n (Checkliste)

Rückenanlage

Geprüft

(Ja/Nein)Wahrscheinlichkeit 3) Bemerkungen

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Notizen

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Notizen

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Notizen

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Austria

Bearing Group / Headquarters:

Miba Gleitlager AGDr. Mitterbauer Strasse 3A-4663 LaakirchenTel.: +43/7613/2541Fax: +43/7613/2095e-mail: bearinggroup@miba-at.comhttp://www.miba-at.com

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