Warum fallen Lager bei Getriebemotoren häufig aus? Ursachen und Prüfmethoden

Warum fallen Lager in Getriebemotoren häufig aus? Ursachen und Überprüfung

Das Lager ist eines der wichtigsten Bauteile in einem Getriebemotor. Wenn das Lager instabil arbeitet, kann der Getriebemotor Anzeichen wie laute Geräusche, starke Vibrationen, ungewöhnliche Hitzeentwicklung, Spiel in der Welle oder einen unruhigen Lauf des Getriebes aufweisen.

In der industriellen Praxis kommt es häufig vor, dass Lager nach kurzer Zeit erneut ausfallen, obwohl sie bereits ersetzt wurden. Die Ursachen liegen meist nicht nur in der Qualität des Lagers, sondern hängen auch mit der Last, der Montage, der Schmierung, der Rundlaufgenauigkeit, der Betriebsumgebung und der Betriebsweise des Systems zusammen.

Wenn ein Getriebemotor daher häufig Lagerschäden aufweist, muss die gesamte Antriebseinheit überprüft werden, anstatt nur das Lager zu tauschen und den Betrieb fortzusetzen.

Welche Rolle spielen Lager im Getriebemotor?

Lager haben die Aufgabe, die rotierende Welle zu stützen und sicherzustellen, dass die Motorwelle und die Getriebewelle stabil laufen. In einem Getriebemotor können sich die Lager im Elektromotor, im Getriebeteil oder an beiden Stellen befinden.

Wenn das Lager einwandfrei arbeitet, läuft die Welle stabil, die Geräuschentwicklung ist gering und die Betriebstemperatur liegt im Normalbereich. Wenn das Lager hingegen verschlissen, ausgeschlagen, trocken oder beschädigt ist, treten beim Getriebemotor schnell Geräusche, Vibrationen und Hitze auf.

Einige häufige Anzeichen für Lagerprobleme:

• Der Getriebemotor macht rasselnde oder mahlende Geräusche.

• Das Getriebe vibriert stärker als gewöhnlich.

• Der Motor wird im Bereich der Lagerung schnell heiß.

• Die Abtriebswelle weist Spiel auf.

• Die manuelle Drehung fühlt sich nicht leichtgängig an.

• Die Geräusche nehmen mit steigender Drehzahl zu.

• Wellendichtringe verschleißen schnell oder es tritt Öl aus.

Warum fallen Lager in Getriebemotoren häufig aus?

1. Überlastung des Getriebemotors

Überlastung ist eine sehr häufige Ursache für vorzeitige Lagerschäden. Wenn die tatsächliche Last die Belastbarkeit des Getriebemotors übersteigt, erhöhen sich die Kräfte auf die Welle, die Zahnräder und die Lager.

Diese Situation tritt häufig auf bei:

• Förderbändern, die schwerer beladen sind als ausgelegt.

• Rührwerken, die auf dickflüssigeres Material treffen als ursprünglich vorgesehen.

• Schneckenförderern, die durch Material blockiert werden.

• Mischern, Brechern oder Pressen, die überlastet arbeiten.

• Systemen, deren Kapazität erhöht wurde, ohne den Getriebemotor anzupassen.

• Auswahl des Motors nach Leistung, ohne das Abtriebsdrehmoment zu prüfen.

Wenn Lager häufig nach kurzer Zeit ausfallen, müssen die tatsächliche Last und das Drehmoment des Getriebemotors überprüft werden. Es sollte nicht nur das Lager getauscht werden, ohne die Ursache der Überlastung zu beheben.

2. Fluchtungsfehler bei der Montage

Ein Fluchtungsfehler zwischen der Getriebemotorwelle und der Lastwelle kann zusätzliche Kräfte auf das Lager ausüben. Diese Kräfte führen zu einer ungleichmäßigen Belastung des Lagers, was zu Hitze, Vibrationen, schnellem Verschleiß oder lauten Geräuschen führt.

Fluchtungsfehler treten häufig auf bei:

• Nicht korrekt zentrierter Montage der Kupplung.

• Unebenem Maschinenfundament.

• Verbogener oder falsch ausgerichteter Lastwelle.

• Verspannungen des Motors durch zu festes Anziehen der Schrauben.

• Verformung des Maschinenrahmens nach längerer Betriebszeit.

• Nicht fluchtender Montage von Riemenscheiben oder Kettenrädern.

Dies ist ein häufiger Fehler, der zu wiederholten Lagerschäden führt. Ohne eine erneute Ausrichtung der Konzentrizität kann ein neues Lager ebenfalls schnell ausfallen.

3. Übermäßige Kettenspannung oder Riemenspannung

Bei Antriebssystemen mit Kettenrädern oder Riemenscheiben kann eine zu hohe Spannung radiale Lasten auf die Welle und die Lager ausüben. Wenn das Lager einer kontinuierlichen Zugkraft ausgesetzt ist, verringert sich die Lebensdauer rapide.

Häufige Anzeichen:

• Vorzeitiger Ausfall des ausgangsseitigen Lagers.

• Die Abtriebswelle wird heiß oder vibriert.

• Das Getriebe erzeugt unter Last Geräusche.

• Kette oder Riemen geben ein starkes Spannungsgeräusch von sich.

• Anzeichen von Fehlausrichtung an Riemenscheiben oder Kettenrädern.

Bei Ketten- oder Riemenantrieben muss die Spannung korrekt eingestellt werden. Vermeiden Sie eine zu hohe Spannung, um die Belastung der Lager und der Getriebewelle nicht zu erhöhen.

4. Ölmangel oder Verschlechterung des Getriebeöls

Im Getriebebereich beeinflusst das Schmieröl direkt die Lager und die internen Zahnräder. Bei Ölmangel, verschmutztem Öl, veraltetem Öl oder der Verwendung eines falschen Öltyps arbeiten die Lager unter erhöhten Reibungsbedingungen.

Ein verschlechtertes Getriebeöl weist typischerweise folgende Anzeichen auf:

• Das Öl verfärbt sich dunkel oder schwarz.

• Das Öl riecht verbrannt.

• Metallabrieb im Öl vorhanden.

• Das Getriebe erwärmt sich schnell.

• Das Getriebe läuft lauter als gewöhnlich.

• Ölleckagen an Dichtungen oder Verbindungsflächen.

Wenn ein Lager im Getriebe defekt ist, muss das Öl vor dem Austausch überprüft werden. Wenn nur das Lager gewechselt wird, das Öl jedoch verschmutzt oder unzureichend ist, kann der Fehler erneut auftreten.

5. Lang anhaltende Vibrationen des Getriebemotors

Vibrationen sind einer der Faktoren, die zu einer schnellen Verschlechterung der Lager führen. Wenn der Getriebemotor kontinuierlich vibriert, sind Kugeln, Innenringe, Außenringe und Lagergehäuse wiederholten Stößen ausgesetzt. Dies führt langfristig zu Verschleiß, Spiel, Rissen oder Geräuschentwicklung.

Die Ursachen für Vibrationen können sein:

• Fehlausrichtung der Kupplung.

• Lose Befestigungsschrauben am Fuß.

• Instabiles Maschinenfundament.

• Verzogene oder unwuchtige Welle.

• Instabile Last.

• Verschlissene Zahnräder oder Lager.

• Resonanz in einem bestimmten Drehzahlbereich.

Wenn ein Lagerschaden mit Vibrationen einhergeht, müssen zuerst die Vibrationen behoben werden. Andernfalls wird auch ein neues Lager schnell verschleißen.

6. Arbeitsumgebung mit Staub, Feuchtigkeit oder hohen Temperaturen

Die Betriebsumgebung hat einen großen Einfluss auf die Lebensdauer der Lager. In Fabriken mit viel Staub, Feuchtigkeit, Wasser, Chemikalien oder hohen Temperaturen können Lager leicht verschmutzen, das Fett austrocknen oder die Schmierfähigkeit nachlassen.

Umgebungen, die zu schnellen Lagerschäden führen:

• Zement, Gestein, Sand, Schüttgut.

• Futtermittel, Pulver, Düngemittel.

• Aquakultur, Lebensmittelindustrie, Bereiche mit Wasserreinigung.

• Chemikalien, korrosive Dämpfe.

• Fabriken mit hohen Temperaturen.

• Bereiche mit starker Feinstaubbelastung am Motor.

In diesen Umgebungen müssen die Schutzart des Motors, der Zustand der Dichtungen, die mechanische Abschirmung und die Wartungsintervalle entsprechend angepasst werden.

7. Betrieb des Frequenzumrichters in einem ungeeigneten Drehzahlbereich

Getriebemotoren, die mit einem Frequenzumrichter betrieben werden, ermöglichen eine flexible Drehzahlregelung. Wird jedoch der zulässige Drehzahlbereich nicht eingehalten, können Lager und Motor dennoch beeinträchtigt werden.

Einige Punkte sind dabei zu beachten:

• Der Langzeitbetrieb bei niedriger Drehzahl verringert die Eigenkühlung des Motors.

• Der Betrieb bei hoher Frequenz erhöht die mechanische Drehzahl.

• Zu steile Beschleunigungs- und Verzögerungsrampen führen zu Laststößen.

• Bei schwerer Last reicht das Drehmoment bei niedriger Drehzahl oft nicht aus.

• Das System gerät in einem bestimmten Frequenzbereich in Resonanz.

Sollten nach einer Änderung der Betriebsfrequenz Lagerschäden auftreten, müssen die Parameter des Frequenzumrichters, die tatsächliche Drehzahl, die Motortemperatur sowie die mechanische Last überprüft werden.

8. Falsche Auswahl des Getriebemotors für die Anwendung

Nicht jeder Getriebemotor ist für jede Anwendung geeignet. Bei einer falschen Wahl von Leistung, Übersetzung, Wellenausführung oder Getriebetyp können die Lager außerhalb ihrer spezifizierten Betriebsbedingungen belastet werden.

Beispiele:

• Verwendung eines zu kleinen Motors für ein schwer belastetes Förderband.

• Wahl einer ungeeigneten Übersetzung, die zu mangelnder Zugkraft des Motors führt.

• Verwendung von Vollwellen mit zu großen Riemenscheiben oder zu hoher Riemenspannung.

• Einsatz eines Getriebes, das nicht für Stoßbelastungen ausgelegt ist.

• Fehlende Berücksichtigung des Sicherheitsfaktors bei Dauerbetrieb.

• Verwendung eines Motors, der nicht für staubige, feuchte oder heiße Umgebungen geeignet ist.

Bei Systemen mit Dauerbetrieb, hoher Last oder häufigen Start-Stopp-Zyklen sollte der Getriebemotor basierend auf der tatsächlichen Last und nicht nur nach der Nennleistung ausgewählt werden.

Überprüfung bei Lagerschäden am Getriebemotor

Schritt 1: Geräuschprüfung

Lagergeräusche äußern sich meist als Rauschen, Rattern oder ein leichtes Heulen, das mit der Drehzahl zunimmt. Wenn das Geräusch im Bereich des Motorlagers oder der Getriebeabtriebswelle deutlich wahrnehmbar ist, müssen die Lager an dieser Stelle überprüft werden.

Es ist wichtig, Lagergeräusche von Geräuschen durch Ketten, Riemenscheiben, Kupplungen oder externe Lasten zu unterscheiden.
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Schritt 2: Temperaturprüfung

Defekte oder mangelhaft geschmierte Lager führen häufig zu einem Temperaturanstieg im Lagerbereich. Dies kann durch manuelle Prüfung oder mit Temperaturmessgeräten kontrolliert werden.

Wenn der Motor oder das Getriebe eine konzentrierte Hitzeentwicklung im Lagerbereich aufweist, ist dies ein Anzeichen für eine tiefergehende Untersuchung.
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Schritt 3: Vibrationsprüfung

Starke Vibrationen des Getriebemotors können darauf hindeuten, dass die Lager bereits beeinträchtigt oder beschädigt sind. Die Vibrationen sollten am Motor, am Getriebe, am Fundament und an der mechanischen Last gemessen werden.

Je stärker die Vibrationen, desto höher ist das Risiko eines Lagerschadens, insbesondere bei Systemen im Dauerbetrieb.
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Schritt 4: Überprüfung des Wellenspiels

Nachdem die Maschine sicher angehalten wurde, kann das Spiel der Abtriebswelle oder der Motorwelle überprüft werden. Wenn die Welle ein ungewöhnliches Spiel aufweist, könnten die Lager verschlissen oder beschädigt sein.

Ein längerer Betrieb bei deutlich spürbarem Wellenspiel sollte vermieden werden, da dies zu weiteren Schäden an Dichtungen, Wellen oder Zahnrädern führen kann.

Schritt 5: Überprüfung des Getriebeöls

Bei einem Lagerschaden im Getriebebereich muss das Öl kontrolliert werden. Metallspäne im Öl, Brandgeruch oder Verfärbungen sind Anzeichen dafür, dass das Getriebe unter ungünstigen Bedingungen arbeitet.

Verschmutztes oder fehlendes Öl muss vor dem Einbau neuer Lager behoben werden.

Schritt 6: Überprüfung der Ausrichtung und Kupplung

Wenn der Getriebemotor über eine Kupplung mit der Last verbunden ist, muss die Ausrichtung überprüft werden. Fluchtungsfehler können zu einem schnellen Lagerausfall führen, selbst wenn Motor und Getriebe noch neu sind.

Es müssen sowohl der Winkelfehler, der Parallelversatz als auch das Kupplungsspiel geprüft werden.

Schritt 7: Überprüfung der tatsächlichen Last

Wenn Lager wiederholt ausfallen, muss geprüft werden, ob die Last die Auslegung überschreitet. Verlassen Sie sich nicht nur auf die ursprüngliche Last, da viele Systeme nach einer gewissen Betriebszeit eine höhere Leistung, ein höheres Produktgewicht oder geänderte Materialanforderungen aufweisen können.

Wann sollte die Maschine sofort gestoppt und überprüft werden?

Die Maschine sollte gestoppt und überprüft werden, wenn folgende Anzeichen auftreten:

• Der Getriebemotor verursacht laute, rasselnde Geräusche.

• Die Vibrationen nehmen im Vergleich zum Normalzustand schnell zu.

• Die Temperatur des Motors oder des Getriebes steigt ungewöhnlich an.

• Die Abtriebswelle weist Spiel auf oder läuft unrund.

• Es befinden sich Metallspäne im Öl.

• Die Öldichtung weist starke Leckagen auf.

• Der Motor läuft unter Last schwach oder die Stromaufnahme steigt stark an.

• Die Geräuschentwicklung nimmt unter Last deutlich zu.

Wenn der Betrieb bei bereits schwer beschädigten Lagern fortgesetzt wird, können sich die Schäden auf Wellen, Zahnräder, Öldichtungen und zugehörige Komponenten ausweiten.

Wie lässt sich ein vorzeitiger Ausfall von Getriebemotorlagern vermeiden?

Um die Lebensdauer der Lager zu verlängern, sollten folgende Punkte beachtet werden:

• Wählen Sie die richtige Leistung, das richtige Übersetzungsverhältnis und das richtige Drehmoment.

• Vermeiden Sie den Überlastbetrieb des Getriebemotors.

• Achten Sie bei der Montage auf eine präzise Ausrichtung.

• Spannen Sie Ketten oder Riemen nicht zu stark.

• Überprüfen Sie das Getriebeöl regelmäßig.

• Verwenden Sie das empfohlene Öl.

• Ziehen Sie die Befestigungsschrauben am Fuß und am Flansch fest an.

• Überwachen Sie Vibrationen und ungewöhnliche Geräusche.

• Sorgen Sie für eine gute Abdeckung in staubigen, feuchten oder chemisch belasteten Umgebungen.

• Stellen Sie den Frequenzumrichter passend zur Last ein.

• Führen Sie regelmäßige Wartungen gemäß den tatsächlichen Betriebsbedingungen durch.

Sollten nur die Lager ausgetauscht werden?

Es ist nicht ratsam, nur die Lager auszutauschen, ohne die Ursache des Schadens zu ermitteln. Wenn der Lagerschaden durch Überlastung, Fluchtungsfehler, Ölmangel, zu stark gespannte Ketten oder starke Vibrationen verursacht wurde, können auch neue Lager schnell wieder ausfallen.

Vor dem Austausch der Lager müssen folgende Punkte geprüft werden:

• Tatsächliche Last.

• Ausrichtung (Fluchtung).

• Zustand des Getriebeöls.

• Spannung von Ketten oder Riemen.

• Zustand der Kupplung.

• Steifigkeit des Maschinenfundaments.

• Motorstrom unter Last.

• Betriebsfrequenz bei Verwendung eines Frequenzumrichters.

Das Finden der richtigen Ursache hilft, wiederholte Komponentenaustausche zu vermeiden und Stillstandszeiten zu reduzieren.

MDriveTech bietet Beratung zu Getriebemotoren und Industriegetrieben

MDriveTech unterstützt bei der Auswahl von Getriebemotoren, Industriegetrieben, Frequenzumrichtern und Antriebslösungen für Förderbänder, Rührwerke, Schneckenförderer, Verpackungsmaschinen, Palettierer und Fertigungslinien.

Bei Fällen, in denen Getriebemotoren häufig Lagerschäden aufweisen, vibrieren, überhitzen, laute Geräusche verursachen oder unter Last schwach laufen, sollten Motor, Getriebe, mechanische Last, Montageart und Betriebsbedingungen gleichzeitig überprüft werden. Die korrekte Identifizierung der Ursache hilft, wiederkehrende Fehler zu begrenzen und die passendere Ausrüstung für das System auszuwählen.

MDriveTech kann bei der Auswahl von DSK-Getriebemotoren, Industriegetrieben und Antriebslösungen basierend auf Leistung, Übersetzungsverhältnis, Abtriebsdrehzahl, Montageart und tatsächlicher Last beraten.

FAQ

Warum kommt es bei Getriebemotoren häufig zu Lagerschäden?

Lagerschäden bei Getriebemotoren entstehen häufig durch Überlastung, Fluchtungsfehler, Vibrationen, Ölmangel, Ölverschlechterung, zu hohe Kettenspannung oder Riemenspannung, staubige oder feuchte Umgebungen oder die Wahl eines ungeeigneten Getriebemotors für die Anwendung.

Welche Anzeichen deuten auf einen Lagerschaden im Getriebemotor hin?

Häufige Anzeichen sind mahlende Geräusche, starke Vibrationen, Hitzeentwicklung im Lagerbereich, Spiel in der Welle, ungleichmäßiges Drehen von Hand oder eine ungewöhnlich hohe Geräuschentwicklung des Getriebes.

Warum gehen neue Lager schnell wieder kaputt?

Dies kann daran liegen, dass die Grundursache nicht behoben wurde, wie z. B. Fluchtungsfehler, Überlastung, Ölmangel, vibrierende Maschinenfundamente, zu hohe Kettenspannung oder eine blockierte mechanische Last.

Führen Vibrationen am Getriebemotor zu Lagerschäden?

Ja. Anhaltende Vibrationen führen dazu, dass das Lager wiederholten Stößen ausgesetzt ist, was zu Verschleiß, Spiel, Geräuschentwicklung und einer verkürzten Lebensdauer führt.

Führt Ölmangel im Getriebe zu Lagerschäden?

Ja. Ölmangel oder verunreinigtes Öl erhöhen die Reibung im Getriebe, was zu einem schnellen Verschleiß von Lagern und Zahnrädern führt.