Die Laufeigenschaften eines Wälzlagers hängen stark vom Betriebsspiel ab, das sich wiederrum aus den Einflussfaktoren Lagerluft, vorherrschenden Passungen, Temperatur, Drehzahl und Belastungskollektiv zusammensetzt. So ist es offensichtlich, dass sich in der Serienproduktion viele dieser Toleranzbereiche „treffen“ und damit in derselben Anwendung sehr unterschiedliche Verhaltensweisen auftreten können. Diese können sich bei zu geringem Betriebsspiel als Reibung und daraus entstehende Wärme- und Geräuschentwicklung zeigen. Ist das Betriebsspiel zu groß, resultiert daraus oft eine unsaubere Abrollbewegung der Wälzkörper und ein „Flattern“ des Lagers. Es erfordert also Wissen um die Varianz der Fertigung eines Werkes, das es dann zu überwachen gilt.

Die deutsche Industrienorm DIN 620-2 definiert die möglichen Lagerluftklassen bei Wälzlagern. Darunter versteht man den radialen Freigang des Innenrings im nicht montierten Zustand, während der Außenring festgehalten wird. Die Klassifizierung erfolgt in C0 bzw. CN für „normale Lagerluft“, C2 für „geringere Lagerluft als normal“, C3 für „höhere Lagerluft als normal“ und C4 als „höhere Lagerluft als C3“. Als „Marktstandard“ hat sich zudem die Bezeichnung CM durchgesetzt. Das „M“ steht für „Motoren-Qualität“ und definiert eine eingeschränkte Toleranz der Standard-Lagerluft C0, da gerade bei Elektromotoren ein stabiles Betriebsverhalten gefordert ist.

Die Lagerluftmessung gemäß ISO 1132-2 ist ein wichtiger Bestandteil der Qualitätsstrategie von Findling Wälzlager. In ihrem Qualitätslabor nutzen die Karlsruher Wälzlagerspezialisten entsprechende Messtechnologie für die Qualitäts- und Wareneingangskontrolle, die Überwachung und Auditierung der Lieferwerke sowie für die Überprüfung von Reklamationen und die Schadensanalyse.

Lagerluftmessung nach Methode A

„Wir führen die Lagerluftmessung nach der sogenannten Methode A durch“, erklärt Janek Herzog, Anwendungsingenieur bei Findling. „Dafür setzen wir ein Lagerluftmessgerät ein, das mit zwei Pneumatikzylindern das Wälzlager vertikal nacheinander in beide Richtungen belastet. Gleichzeitig nehmen wir mit einer Messuhr die vorhandene Lagerluft auf.“ Das Messgerät ist für ein- und zweireihige Rillenkugellager, sowie für Zylinderrollanger geeignet und lässt sich mittels unterschiedlicher Wellenzapfen variabel auf Innendurchmesser von 3 bis 50 mm einstellen.

Die eigentliche Messung erfolgt, indem zwei Hebelarme zuerst von oben, dann von unten über zwei Pneumatikzylinder gesteuert auf den Außenring drücken. Dies erfolgt unter einem genormten Luftdruck, wodurch wiederum eine genormte Prüfkraft entsteht. Die radiale Verschiebung des Außenrings wird mit einer Messuhr aufgenommen. Um sicherzustellen, dass sich die Wälzkörper ganz in der Laufbahn setzen und somit die reale Lagerluft gemessen werden kann, vibrieren die Hebelarme während der Krafteinleitung. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis sich ein konstanter Wert in der Messuhr einstellt. Nach der Messung wird der Außenring gedreht und die Messung 3 bis 5 mal an verschiedene Stellen des Wälzlagers wiederholt. „Der Mittelwert aus diesen Messungen ist unser Messwert, welcher im Anschluss noch mit Korrekturfaktoren multipliziert wird, um die belastungsbedingte elastische Verformung der Lagerringe und Wälzkörper wieder herausrechnen zu können“, resümiert Janek Herzog.

Für die Überwachung und Auditierung der Werke spielt die „Ausnutzung der Toleranzbreite“ eine entscheidende Rolle. Sie dokumentiert nicht nur die „Fähigkeit“ der Einhaltung der Toleranzen, sondern spiegelt auch die „internen Werksnormen“ wider. Darüber hinaus lassen sich Rückschlüsse auf die Fertigungsverfahren ziehen. Diese Informationen sind wichtig bei der Kundenberatung und der Beurteilung, welche Werke für eine Anwendungen geeignet sind.