1. Warum erzeugen Kugellager Geräusche?
Antwort: Ein Kugellager besteht aus Wälzkörpern, Käfig, Ringen und weiteren Komponenten. Wenn sich das Lager dreht, entstehen durch Kollisionen zwischen den Wälzkörpern und dem Käfig Geräusche.
Beim Ein- und Austreten der Wälzkörper in die bzw. aus der Lastzone innerhalb der Ringe tritt Gleitreibung auf, die ebenfalls Geräusche verursacht. Die Oberflächen der Wälzkörper und Laufbahnen können nicht vollkommen glatt sein; auch ihre Rauheit trägt zur Geräuschentwicklung bei.
Befindet sich Fett im Lager, wird es durch die Wälzbewegung durchmischt bzw. verdrängt, was Geräusche verursachen kann. Bei abgedichteten Lagern entsteht zusätzlich Reibung zwischen der Dichtlippe und der Dichtfläche, die ebenfalls Geräusche erzeugt.
Geräusche, die durch die oben genannten Faktoren verursacht werden, treten bis zu einem gewissen Grad unabhängig davon auf, ob das Lager einen Schaden aufweist, und sind nahezu unvermeidbar. Kommt es darüber hinaus zu einem Lagerausfall, können schadensbedingte Geräusche auftreten; deren Ursachen sind komplex und werden hier nicht vollständig aufgeführt.
2. Wie wird das Geräusch von Kugellagern bewertet?
Antwort: Für das Geräusch von Kugellagern gibt es spezielle Prüfnormen; die Bewertung erfolgt nach diesen Normen. Allgemeine Prüfgeräte für Lagergeräusche messen jedoch das Geräusch des Lagers auf dem Prüfstand – nicht das Geräusch nach dem Einbau des Lagers in eine Maschine oder Anlage.
Nach dem Einbau des Lagers richtet sich die Gesamtgeräuschmessung der Maschine nach den jeweils geltenden Normen für den entsprechenden Maschinentyp. Das Lagergeräusch wird dabei häufig von anderen Geräuschquellen innerhalb der Maschine überlagert; in der Regel gibt es keinen speziellen Standard, um es separat herauszufiltern.
Zu den gängigen Methoden vor Ort zählen die Gesamtprüfung der Maschine sowie die manuelle Auskultation, also das Abhören mit einem Stethoskop oder Schraubendreher. Die manuelle Auskultation weist jedoch erhebliche Streuungen auf, und die Ergebnisse hängen stark vom Bediener ab. Eine objektive Quantifizierung mit hoher Aussagekraft ist dadurch nur schwer möglich.
In spezialisierten Laboren wird die Geräuschmessung an Kugellagern präziser, und die Trennung einzelner Geräuschanteile ist vergleichsweise einfacher. Bediener können bestimmte charakteristische Schadensgeräusche von Kugellagern bis zu einem gewissen Grad erkennen; außerdem lassen sich KI-Algorithmen einsetzen, um akustische Signale zu verarbeiten und lagerspezifische Geräuschsignaturen zu extrahieren.
3. Kommt Anlagengeräusch immer vom Kugellager?
Antwort: Geräusche, die von einer Anlage erzeugt werden, stammen nicht zwangsläufig ausschließlich vom Kugellager. Jede Komponente innerhalb der Anlage, deren Schwingungsfrequenz im hörbaren Bereich liegt, kann hörbare Geräusche verursachen.
Da ein Lager leicht als Geräuschquelle wahrgenommen wird, erscheint es häufig als einer der wesentlichen Beiträge zum wahrgenommenen Geräusch. Das bedeutet jedoch nicht, dass sämtliche Anlagengeräusche vom Lager ausgehen. Selbst Geräusche, die scheinbar aus der Nähe des Lagers kommen, werden möglicherweise nicht tatsächlich vom Lager erzeugt.
Die Identifizierung der Geräuschquelle erfordert geeignete Prüfmethoden und darf nicht nur auf subjektiver Wahrnehmung beruhen.
4. Warum kann ein mit einem Schallpegelmessgerät noch als zulässig gemessener Geräuschpegel dennoch unangenehm klingen?
Antwort: Allgemeine Geräuschmessungen bei Kugellagern verwenden Schalldruck, Schallleistung und ähnliche Messgrößen. Diese Messungen beschreiben ein physikalisches, objektives Energieniveau. Dasselbe Energieniveau kann jedoch vom menschlichen Ohr unterschiedlich wahrgenommen werden.
Das menschliche Ohr ist für bestimmte Frequenzen empfindlicher und für andere weniger empfindlich. Dadurch entsteht eine Abweichung zwischen der wahrgenommenen Lautheit bzw. Störwirkung und den gemessenen Werten für Schalldruck/Schallleistung.
Der Zusammenhang zwischen Gehör und Messungen von Schalldruck/Schallleistung lässt sich mithilfe psychoakustischer Kurven korrelieren.
5. Bedeutet ein lautes Kugellager, dass es defekt ist?
Antwort: Das Geräusch von Kugellagern lässt sich in normale und abnormale Geräusche unterteilen. Geräusche, die aus den inhärenten physikalischen Eigenschaften des Lagers entstehen, sind unvermeidbar; ihr Vorhandensein weist nicht auf einen Fehler im Lager hin.
Abnormale Geräusche, die von diesem normalen Muster abweichen, sind jedoch eine Reaktion auf bereits vorhandene Lageranomalien und können zur Beurteilung des Lagerzustands herangezogen werden.
6. Wie lässt sich vor Ort zwischen normalen und auffälligen Geräuschen eines Kugellagers unterscheiden?
Antwort: Zunächst hängt das normale Lagergeräusch mit den physikalischen Eigenschaften des Lagers zusammen. Wenn das Lager ordnungsgemäß rotiert, sollten Reibung und Kontakte zwischen seinen Komponenten gleichmäßig und stabil sein und dadurch ein gleichmäßiges, stabiles Geräusch erzeugen.
Im Allgemeinen führen die physikalische Steifigkeit des Lagers und der Anlage dazu, dass das normale Kontaktgeräusch relativ ruhig klingt – nicht scharf und nicht wie trockene Reibung.
Daraus folgt: Normale Lagergeräusche sollten gleichmäßig, stabil und frei von auffälligen Frequenzen sein. Lagergeräusche, die nicht dieser Beschreibung entsprechen, können auf bestimmte Probleme hinweisen.