Wartung | 18.01.2018

Verschleiß abwälzen

Steinbrecher und andere in der Zuschlagstoff­industrie verwendete Brecheranlagen gehören aufgrund der hohen Stoßbelastungen und starken Verunreinigungen zu den anspruchsvollsten Anwendungen für Präzisionskomponenten – besonders für Wälzlager. Die rauen Einsatzumgebungen der Brecheranlagen stellen eine große Herausforderung für die Lagerleistung dar und sind eine ständige Bedrohung für lange, zuverlässige Maschinenlaufzeiten.

 - Backenbrecher.
Backenbrecher.
Foto: The Timken Company

Voraussetzung für eine hohe Maschinenverfügbarkeit und niedrige Betriebskosten sind unter diesen Bedingungen eine Verpflichtung zu ordnungsgemäßer Instandhaltung inklusive Routineinspektion und Nachschmierung der Wälzlager in Kompressions- und Prallbrechern. Die Kenntnis der gängigen Wälzlagertypen in Brecheranlagen hilft Betreibern und dem Wartungspersonal zu verstehen, wie unterschiedliche Konstruktionen die Leistung beeinflussen.

Die verschiedenen Brecherarten

Kompressionsbrecher
In Kompressionsbrechern erfordern hohe Anlaufmomente, Stoßbelastungen und Vibrationen den Einsatz von Hochleistungswälzlagern, die zuverlässig und mit minimaler Wärmeentwicklung arbeiten.

Backenbrecher
In den meisten Betrieben werden Backenbrecher zur Primärzerkleinerung (Vorbrechen) eingesetzt. Aufgrund ihrer großen Zuführungsöffnung können diese Brecher größer dimensioniertes Material als die meisten anderen Maschinenarten aufnehmen. Die Lagerdrehzahlen und -lasten sind normalerweise moderat; die Lastspitzen können in bestimmten Situationen stark ansteigen, wenn nicht-brechbares Material in die Brechkammer gelangt. In einem typischen Backenbrecher unterstützen zwei auf beiden Seiten des Hauptrahmens angebrachte Außenlager eine Exzenterwelle, während zwei Innenlager eine bewegliche Backe unterstützen. Diese Lager werden in einem Zugstangenmechanismus eingesetzt (im englischen Sprachgebrauch auch als „Pitman“-Lager bezeichnet). Die Hin- und Her-Bewegung der Welle verschiebt die Brechschwinge (Zugstange) gegen eine zweite, stationäre Backe. Wenn das Material in das untere Kammerende gelangt, wird es beim Einklemmen zwischen den Backen zerkleinert.
Aufgrund ihrer Fähigkeit zur Aufnahme hoher Radiallasten und der Toleranz von Fluchtungsfehlern
kommen in Backenbrechern bevorzugt Pendelrollenlager zum Einsatz. Diese Lager sind selbstfluchtend und können daher Wellendurchbiegungen und Fehlausrichtungen der Lagersitze besser kompensieren.

 - In einem Kegelbrecher sind gewöhnlich Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager, Axiallager und Gleitlager anzufinden.
In einem Kegelbrecher sind gewöhnlich Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager, Axiallager und Gleitlager anzufinden.
Abb.: The Timken Company

Kegelbrecher
In den meisten Kegelbrechern werden zwei Radiallager und zwei Axiallager eingesetzt. Bei den Radiallagern handelt es sich meistens um spezielle Zylinderrollenlager mit je zwei Rollen pro Käfigtasche, die unterschiedliche Rollenlängen besitzen. Die Axiallager bestehen normalerweise aus einem Kegel- und Zylinderrollendrucklager.

Prallbrecher
Bei der Sekundärzerkleinerung kommen häufig Hammermühlen und Vertikal- oder Horizontal-Prallbrecher zum Einsatz. Dabei treten hohe Drehzahlen und variable Belastungen auf. Aus Flexibilitätsgründen und zur Aufnahme von Fluchtungsfehlern werden hier oft Pendelrollenlager verwendet.
In Hammermühlen und Horizontal-Prallbrechern unterstützen Pendelrollenlager in ungeteilten oder geteilten Stehlagergehäusen normalerweise die Schlagkörperwelle auf beiden Seiten. Pendelrollenlager sind eine häufig verwendete Lösung, da sie gut geeignet sind, um die bei der Zerkleinerung auftretende Kombination von Radiallasten und Wellenfehlausrichtung aufzunehmen.
Stehlager schützen Wälzlager vor Verunreinigungen und unterstützen das Lager beim Zerkleinerungsbetrieb. Stehlager sind oft geschmiert; das Fett dient zur Schmierung des Lagers und bietet außerdem eine Schutzschicht gegen externe Kontamination.

Bessere Lagerinstandhaltung
Wenn Betreiber häufig ihre beschädigten Wälzlager austauschen müssen oder wenn sie vermuten, dass die Lagerleistung hinter ihren Erwartungen zurückbleibt, helfen mitunter ein paar einfache Schritte oder praktische Maßnahmen, die Leistung und Laufzeit ihrer Anlagen zu verbessern.

Schmierung

 - Übliche Schadensmodi von Wälzlagern.
Übliche Schadensmodi von Wälzlagern.
Fotos: The Timken Company

Schlechte Schmierung ist eine Hauptursache für Lagerschäden in den meisten Industrieanwendungen, einschließlich in Brecheranlagen. Ein ordnungsgemäßer Nachschmierplan ist von entscheidender Bedeutung für die Einhaltung der entsprechenden Lagerbetriebstemperaturen, die die Viskosität und die Lebensdauer des Schmierstoffs beeinflussen. Als Faustregel gilt, dass ein Schmierstoff eine Mindestviskosität von 105 SUS (21,8 cSt) bei der Lagerbetriebstemperatur einhalten sollte.
In den meisten Fällen arbeiten der Originalgerätehersteller (OEM) und der Wälzlagerhersteller zusammen, um einen empfohlenen Nachschmierplan zu entwickeln. Die Betreiber und das Wartungspersonal sollten den Nachschmierplan des OEM einhalten, um die Lagerlebensdauer zu maximieren. Außerdem ist darauf zu achten, dass Wälzlager nicht mit zu viel Schmierstoff gefüllt werden. Bei Anlagen mit Fettschmierung kann eine Überfüllung zu übermäßiger Wärmeerzeugung aufgrund der Walkarbeit des Schmierstoffs führen. Die übermäßige Wärme unterbricht die Schmierung und kann vorzeitige Lagerschäden verursachen.
Das Mischen unterschiedlicher Schmierfette oder anderer Schmierstoffe ist ebenfalls zu vermeiden, da es zu Störungen und vorzeitigen Lagerschäden kommen kann. Um sicherzustellen, dass die Nachschmierpraktiken ordnungsgemäß eingehalten werden: Das Hinzuziehen eines qualifizierten Experten kann Stunden oder Tage ungeplanter Ausfallzeit ersparen.

Lagerpassung auf der Welle und im Gehäuse
Die ordnungsgemäße Passung der Wälzlager auf den Wellen und in den Gehäusen ist ebenfalls ein entscheidender Faktor für die Lagerleistung. Ist die Passung zu fest oder zu lose, kann es zu Problemen wie Kriechen, übermäßige Vibrationen und vorzeitige Lagerschäden kommen. Die empfohlenen Passungswerte sollten nach jedem Lageraustausch und allen Lagerreparaturen überprüft werden. Eine wiederholt verwendete Welle kann zum Beispiel ein wenig kleiner sein als am Tag der Inbetriebnahme der zugehörigen Maschine. Eine zu kleine Welle kann – selbst wenn es nur um kleinste Abweichungen geht – eine falsche Lagerpassung verursachen und zu vorzeitigen Lagerschäden führen. Lagergehäuse können ebenfalls im Laufe der Zeit verschleißen oder unrund werden. Beide Zustände können zu unangemessener Passung und zu vorzeitigen Lagerschäden führen. Bei Bedenken hinsichtlich der korrekten Wellen- und Gehäuseabmessungen sollten die Betreiber zur Bewertung der Wellen- und Gehäusepassungen einen Experten konsultieren.

Schadenanalyse
Nach Austausch eines defekten Lagers kann eine gründliche Lagerinspektion Probleme im Zusammenhang mit den Wellen- oder Gehäusepassungen, der Schmierung und Nachschmierung oder mit Kontamination aufgrund schlechter Abdichtung aufdecken. Eine gründliche Lagerinspektion und die Bestimmung des Fehlermodus ermöglicht es, die Grundursache des Lagerschadens zu ermitteln und die Lagerleistung durch ein Austauschlager zu verbessern.
Schäden an den Lagern von Brecheranlagen lassen sich häufig auf Kontamination, unsachgemäße Schmierung oder Reibverschleiß (Metall-Metall-Abrieb) zurückführen. Identifizierung häufig vorkommender Fehlermodi:

Abrasiver Verschleiß und Dellen aufgrund von Abriebrückständen sind zwei der häufigsten Schadensmodi verursacht durch Kontamination. Abrasiver Verschleiß erscheint frostig grau. Abriebpartikel können auch die Oberfläche der Laufringe und Rollkörper eindellen, was zu Abplatzungsschäden führen kann. Häufiges Nachschmieren hilft, Verunreinigungen aus dem Lager zu entfernen. Ständige Kontaminationsprobleme könnten ein Zeichen fehlerhafter Abdichtung sein.
Mangelschmierung kann durch falsche Viskosität, zu wenig oder zu viel Schmierstoff, oder durch die Zersetzung des Schmierstoffs verursacht werden. Mangelschmierung kann
zu Feinkornabplatzungen, Wärmeschäden und Verfärbung durch oxidierten Schmierstoff führen.
Reibkorrosion oder Passungsrost betrifft normalerweise die Bohrung oder den Lageraußendurchmesser. Er ist gewöhnlich das Ergebnis einer losen Passung, was zu einer relativen Bewegung zwischen dem Wälzlager und der Welle bzw. dem Gehäuse führt. Der entstehende Passungsrost sollte von der Lagerfläche entfernt werden, da er abrasiv wirkt und Lager und Dichtungen beschädigen kann. Das Ausmaß der Lagerschäden durch Passungsrost sollte sich durch Verwendung der korrekten Wellen- und Gehäusepassungen weitgehend reduzieren lassen.

Schulung: Up to date bleiben
Häufig lassen sich Probleme im Zusammenhang mit der Lagerleistung auf unzureichende betriebliche Ausbildung oder wiederholte Fehlinformationen zurückführen. Sowohl die Hersteller von Wälzlagern als auch die Anlagenhersteller bieten häufig Trainings- und Schulungskurse vor Ort an. Selbst erfahrene Mitarbeiter können von jährlichen Auffrischungskursen profitieren, in denen Themen wie korrekte Montage, Passung und Instandhaltung, ordnungsgemäße Abdichtung und Schmierung behandelt werden.
Angesichts der anspruchsvollen Standzeit von Brecheranlagen können ordnungsgemäße Instandhaltungsverfahren einschließlich Nachschmierung und eines festgelegten Inspektionsplans die Lebensdauer von Wälzlagern und die Maschinenzuverlässigkeit deutlich erhöhen. (Brian Berg/Fabiana Maggico)