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Unberechenbarer Wälzlagerausfall

Eine Fallstudie von
Dipl.-Ing. Gert Neukirch

Ausgangssituation

Der Kunde berichtete von unberechenbaren Ausfällen am Wälzlager seines Fördersystems. Verbaut war ein Wälzlager Typ 6210-2ZR. Dieses befindet sich an der Umlenkrolle des Fördersystems und läuft nach Kundenangaben bei 250 °C mit einer Umdrehung von 60 – 80 rpm.

Die Ursachen für die Ausfälle sind dem Kunden nicht bekannt. Zur Fehleranalyse vereinbarten wir einen Termin vor Ort.

Analyse

Unsere Analyse vor Ort ergab, dass...
  • die effektiv am Lager gemessene Temperatur nur 220°C beträgt und damit 30°C geringer als angegeben ist.
  • der eingesetzte Rillenkugellagertyp für die Einsatztemperatur nicht geeignet und zudem die Tragfähigkeit anhand der Belastungswerte grenzwertig ist.
  • in Hochtemperaturschmierfett auf Basis von PU-PAO-Ester eingesetzt wird. Dieses ist mit der Temperatur überfordert und müsste konstant nachgeschmiert werden, selbst bei einer Temperatur von 220°C.

Maßnahmen

Mit folgenden Maßnahmen könnte der Kunde das Problem lösen:
  • Technischer Umbau an der Maschine – Einsatz eines 2-reihigen Rillenkugellagers
Durch den Umbau auf ein 2-reihiges Rillenkugellager könnte die Tragfähigkeit des Wälzlagers erhöht werden. Allerdings wäre hierfür ein erhöhter baulicher Aufwand erforderlich, der zudem nur bei längerem Stillstand der Maschine realisierbar wäre. Aus diesen beiden Gründen schlossen wir diese Lösung aus.
  • Einsatz eines anderen Schmierfettes und automatische tägliche Zuführung
Möglich wäre, beim nächsten Lagertausch ein neues Schmierfett auf PFPE-Basis (verzweigt oder linear) einzusetzen. Dieses könnte über einen geeigneten elektromechanischen automatischen Schmierstoffgeber täglich zugeführt werden. Die Nachschmiermenge wird dabei von uns genau definiert. Diese Maßnahme würde einen Ausfall der Maschine für mindestens 12 Monate verhindern.
  • Technischer Umbau an der Maschine - Einsatz eines wärmebehandelten Lagers aus 100CR6
Der Einsatz eines wärmebehandelten Lagers aus 100CR6 (z.B. ein 6210-ZR S1 Lager), das martensitisch gehärtet und höher angelassen ist (bis zu 62HRC) würde ebenfalls dem Problem entgegenwirken.

Lösungsvorschlag

Vorausgesetzt, die Temperaturen steigen künftig prozessbedingt nicht nennenswert, haben wir dem Kunden empfohlen, die Maßnahmen 2 und 3 umzusetzen.

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