Lärmreduzierung bei Kegelrollenlagern

Kegelrollenlager sind für den mechanischen Betrieb unverzichtbar, weisen jedoch auch inhärente Nachteile auf, die schwer zu überwinden sind. Kegelrollenlager sind eine der Hauptursachen für mechanische Geräusche. Wie lässt sich also das Geräusch von Kegelrollenlagern reduzieren? Die Untersuchung des Geräuschentstehungsmechanismus von Kegelrollenlagern und die Erforschung umfassender Kontrollmaßnahmen während der Produktion sind der Schlüssel zur Verbesserung ihrer Qualität und zur Erzielung technologischer Innovationen. Im Vergleich zu anderen Produkttypen weisen Kegelrollenlager einzigartige Eigenschaften hinsichtlich ihrer Struktur, Leistung und ihres Geräuschentstehungsmechanismus auf.

Vibrationen sind während des Betriebs von Kegelrollenlagern unvermeidbar, was zum Teil auf externe Faktoren zurückzuführen ist. Es zeigt sich, dass der Schlüssel zur Lösung des Geräuschproblems bei Kegelrollenlagern in der Kontrolle ihrer Vibrationen liegt.

Zunächst müssen die Maßgenauigkeit, die geometrische und Lagegenauigkeit sowie die Oberflächenqualität aller Komponenten von Kegelrollenlagern den technischen Anforderungen der entsprechenden Genauigkeitsklassen entsprechen. Die Hauptgeräuschquellen müssen identifiziert und bei der Bearbeitung vorrangig behandelt werden. Wenn sich ein Kegelrollenlager dreht, befindet sich der Käfig in einem frei schwebenden Zustand. Um die axiale Bewegung des Käfigs zu verringern, muss die Taschenlänge entsprechend der unteren Maßabweichung gefertigt werden. Gleichzeitig müssen Polieren und Phosphatierung der Oberflächen durchgeführt werden, um Reibungsgeräusche zwischen dem Käfig und den Rollen zu reduzieren. Darüber hinaus muss der Käfig beim Einpressen so fest wie möglich angezogen werden, ohne die Drehflexibilität des Lagers zu beeinträchtigen.

Komponenten und fertige Kegelrollenlager sind während der Bearbeitung, Prüfung, Montage, Lagerung und des Transports streng gemäß den Betriebsvorschriften zu handhaben, um Mängel wie Beulen, Verformungen und Korrosion zu vermeiden. Gleichzeitig müssen fertig montierte Lager gründlich gereinigt werden, um Staub und Anhaftungen vollständig zu entfernen und die Sauberkeit sicherzustellen.

Wenn sich ein Kegelrollenlager dreht, bilden die Laufbahnflächen des Innen- und Außenrings einen Rollkontakt mit den Wälzkörpern, was zu dunklen Laufspuren auf den Laufbahnen führt. Das Auftreten solcher Laufspuren ist nicht ungewöhnlich und kann Aufschluss über die Belastungsbedingungen geben. Daher ist bei der Demontage von Kegelrollenlagern besonders darauf zu achten, die Laufspuren auf den Laufbahnflächen zu beobachten.

Durch sorgfältige Beobachtung der Spuren lässt sich feststellen, ob das Lager nur radialer Belastung, starker axialer Belastung, Momentbelastung oder extrem ungleichmäßiger Steifigkeit im Lagergehäuse ausgesetzt ist. Dies hilft bei der Überprüfung auf unerwartete Belastungen und übermäßige Montagefehler und liefert Anhaltspunkte für die Analyse der Ursachen eines Lagerausfalls.

Die Schmierung ist für Kegelrollenlager sowie für alle Wälzlager von entscheidender Bedeutung. Es ist jedoch zu beachten, dass Kegelrollenlager nicht mit übermäßigem Fett geschmiert werden sollten. Der nächste Schritt ist der Schmierstoffwechsel.

Bei mit Motoröl geschmierten Lagern sollte nach dem Ablassen des alten Öls nach Möglichkeit frisches Öl nachgefüllt werden, und die Maschine sollte einige Minuten lang mit niedriger Drehzahl laufen, damit das Öl verbleibende Verunreinigungen aufnehmen kann, bevor es erneut abgelassen wird. Bei fettgeschmierten Lagern dürfen beim Austausch des Fetts die zum Entfernen des Fetts verwendeten Werkzeuge keine Baumwollmaterialien aufweisen, da sich Faserreste zwischen den Wälzkörpern festsetzen und Schäden verursachen können, insbesondere bei kleinen Kegelrollenlagern.

1. Diagnosemethode anhand des Scheitelfaktors

Der Scheitelfaktor ist definiert als das Verhältnis von Spitzenwert zu Effektivwert. Es handelt sich um einen dimensionslosen Parameter. Sein Vorteil bei der Diagnose von Wälzlagern besteht darin, dass er nicht von den geometrischen Abmessungen des Lagers, der Drehzahl, der Belastung oder der Sensorempfindlichkeit beeinflusst wird. Der Scheitelfaktor eignet sich zur Diagnose lokaler Fehler.

Anwendung: Überwachen Sie den Trend des Scheitelfaktors im Zeitverlauf. Empirisch liegt der Scheitelfaktor bei normalen Wälzlagern bei etwa 3–5. Wenn bei Kegelrollenlagern ein Schaden auftritt und sich weiterentwickelt, steigt der Scheitelfaktor deutlich über 3–5 hinaus und erreicht möglicherweise Werte von 10–15. In fortgeschrittenen Schadensstadien kehrt der Scheitelfaktor auf etwa 3 zurück.

2. Diagnosemethode anhand der Kurtosis

Die Kurtosis ist definiert als das normierte vierte zentrale Moment. Sie ist ebenfalls ein dimensionsloser Parameter. Ebenso wird sie nicht von der Lagergeometrie, der Drehzahl, der Belastung oder der Sensorempfindlichkeit beeinflusst, wodurch sie sich für die Diagnose lokaler Fehler eignet.

Anwendung: Beobachten Sie den Trend der Kurtosis im Zeitverlauf. Unter normalen Bedingungen beträgt die Kurtosis von Wälzlagern etwa 3. Wenn ein Schaden auftritt und sich weiterentwickelt, steigt die Kurtosis stark an, sogar auf mehrere Dutzend. In fortgeschrittenen Ausfallstadien fällt die Kurtosis wieder auf etwa 3 zurück.