Lager falen

• Schade door stroomdoorgang

Sinds enige jaren wordt het toerental van een elektromotor steeds vaker geregeld met behulp van een frequentieregelaar. Aan deze toerentalregeling is ook een nadeel verbonden: als de frequentie onder de 30 Hz teruggeregeld wordt, dan zal de kans op het ontstaan van zwerfstromen fors toenemen. In conventionele installaties kunnen bij ontoereikende of beschadigde isolatie zwerf stromen ontstaan. Er zijn twee soorten lagerschades als gevolg van stroomdoorgang te onderscheiden:

• Stroomdoorgang door zwerfstromen
• Kruipstromen als gevolg van slechte massa bij elektrisch lassen

De stroomdoorgang zal op dat punt ontstaan waar de weerstand de laagste waarde heeft. Deze waarde zal het kleinst zijn daar waar de spanning tussen wentellichaam en loopbaan het hoogst is. Het wentellichaam zal door de hoge stroom die er vloeit tijdelijk vast gelast worden aan de loopbaan en door het roteren weer losbreken. Door dit effect ontstaat het voor stroomdoorgang kenmerkende ribbelpatroon.

Bij het elektrisch lassen aan een constructie wordt nogal eens de fout gemaakt de massa aansluiting ver van het te lassen onderdeel te maken. De kans bestaat dat de stroom dan via het lager naar massa zal vloeien. Deze stroomdoorgang is te herkennen als kleine zwarte inbrandingen in de loopbaan.

Omdat stroomdoorgang eigenlijk een lasproces is, kan onder een microscoop een gestold smeltbad waargenomen worden. Op deze loopbaan beschadiging zal onder belasting een zeer hoge piekspanning ontstaan en uiteindelijk een uitbrokkeling.

Kruipstromen als gevolg van elektrisch lassen kunnen voorkomen worden door een goede massa aansluiting zo dicht mogelijk in de buurt van het te lassen onderdeel. Als dit niet mogelijk is zal om lagerschade te voorkomen, het lager eigenlijk uitgebouwd moeten worden.

Stroomdoorgang door zwerfstromen kan voorkomen worden door de stromen niet door het lager te laten lopen maar via een afdoende massa aansluiting. Het lager zelf isoleren door middel van een keramische coating (SQ77) op de buitenring of door het toepassen van keramische kogels is een andere mogelijke oplossing.

• Schade door onjuiste passingen

Onjuiste as- en huispassingen hebben passingroest tot gevolg. Passingroest of corrosie ontstaat door een reactie van zuurstof met het metaal. Als de boring of de buitenmantel van het lager geheel aanligt op het as- of huisoppervlak dan kan er geen zuurstof tussen lager en zitting komen. Passingroest is dus altijd een gevolg van onjuiste passingen, onjuiste vorm- en plaatstoleranties of onjuiste oppervlakte ruwheden.

De benodigde vlaktedruk om het lager op zijn positie te houden, zal bij het niet volledig aanliggen van de lagerringen onvoldoende zijn. Het lager zal gaan meedraaien of gaan slingeren ten opzichte van de as of het huis. De geharde binnen- of buitenring zal bij meedraaien het zachte as- of huisoppervlak weg “vreten”. Bovendien zal het roestpoeder als een soort slijpmiddel gaan fungeren en het slijtageproces versnellen.

• Schade door corrosie

Vochtconcentraties, chemische omgevingsdampen en agressieve vloeistoffen zullen het lagerstaal aantasten in de vorm van corrosie. Bij niet afgedichte lagers zal de corrosie ook de loopbanen en de wentellichamen “aanvreten”. Aan de buitenzijde van het lager is dergelijke corrosie in de regel zichtbaar als bruinkleurige roest. De corrosie kan ook waar te nemen zijn in de vorm van licht grijze verkleuringen op het lageroppervlak. Als er een smeermiddel wordt geselecteerd voor een specifieke toepassing dan dient er ook rekening gehouden te worden met de omgeving waarin de toepassing functioneert. Het kan namelijk ook voor komen dat het lagerstaal niet aangetast wordt door de agressieve dampen, maar het smeermiddel wel. Een goed voorbeeld hiervan is lagers in kopieerapparaten, waarbij een onjuist smeermiddel door de tonerdampen zeer snel zal verouderen. Ook dit is een vorm

van aantasting door corrosie. Als er niet afgedichte lagers worden toegepast moet elders in de constructie een afdoende dichting voorzien worden. Op deze manier kan vochtintrede voorkomen worden. Agressieve omgevingsdampen vormen een groter probleem. Beter is het in dit geval om te bezien of er lagers van een andere materiaalsoort toegepast kunnen worden. Denk hierbij aan keramische lagers of roestvaststalen lagers.

• Schade door vervuiling
  
• Schade door vermoeiing

Vermoeiing is een lagerschade die ook kan ontstaan aan het einde van de levensduur van een lager. In dat geval kan eigenlijk niet echt van een lagerschade gesproken worden. Een typisch voorbeeld van vermoeiing aan het eind van de lagerlevensduur bij een trilmotor cilinderlager.

De vermoeiing is alleen over 90º in het zwaarst belaste gedeelte van de belaste zone zichtbaar. Dit is een verschil met de lagerschade van figuur 20 in het hoofdstuk” schade door overbelasting”. Bij deze lagerschade zijn de uitbrokkelingen over 180º (de gehele belaste zone) waar te nemen.

• Schade door oververhitting

Oververhitting van lagers kan ontstaan door verschillende factoren. Veel voorkomende oorzaken zijn:

• een ontoereikende smering (onjuiste smeermiddel, te weinig of verouderdsmeermiddel).
• Te veel smeermiddel als gevolg van regelmatig nasmeren zonder het oude vet af te voeren. Het vet zal dan als warmte-isolator optreden en de temperatuur als maar doen laten stijgen. Dit probleem doet zich regelmatig voor bij staande lagerhuizen waar wel een smeernippel op de kap is gemonteerd maar waar geen vetuittrede opening in de voet is voorzien.

• te kleine radiale speling na montage als gevolg van bijvoorbeeld te strakke passingen
• te kleine radiale speling door een te groot temperatuurverschil tussen buiten- enbinnenring.

Al deze oorzaken zullen uiteindelijk vastlopen van het lager tot gevolg hebben. Het proces voor het vastlopen, zal vrijwel altijd volgens het onderstaande stramien verlopen:

• toename van de temperatuur
• een uitzetting van de binnen- en buitenring en de wentellichamen
• radiale of axiale verklemming van het lager
• een verdere toename van de temperatuur
• vastlopen van het lager

• Schade door scheefstelling

Scheefstelling tussen binnen- en buitenring kan ontstaan door uitlijnfouten tijdens eerste montage, uitlijnfouten die tijdens bedrijf optreden of extreme doorbuiging van de as. Een kenmerkend beeld voor lagerschade door scheefstelling is een scheef band spoor op de loopbaan. Op het zwaarst belaste punt van de loopbaan, daar waar de kogels alleen op de spoorkraag dragen, zijn bovendien uitbrokkelingen als gevolg van overbelasting zichtbaar.

Een extreme doorbuiging van de as evenals een uitlijnfout veroorzaakt een slingerend loopspoor op de binnenring (bij een draaiende binnenring belasting). Na verloop van tijd zullen ter plaatse van de spoorkragen uitbrokkelingen door overbelasting ontstaan.

Een oplossing voor een éénmalige uitlijnfout bij eerste montage kan het toepassen van zelfinstellende kogellagerblokken zijn. In deze blokken is een kogellager met een bolle buitenring gemonteerd die kan verdraaien in het gietijzeren huis. De instelling is éénmalig, een constant bewegen van het lager in het huis zal een overmatige slijtage van de  lagerzitting veroorzaken.