Lagerschadenfrequenz

Was Lagerschadenfrequenzen sind

Jedes Wälzlager erzeugt beim Drehen charakteristische Überrollfrequenzen. Sie ergeben sich aus der Lagergeometrie, also Anzahl und Durchmesser der Wälzkörper, Teilkreisdurchmesser und Druckwinkel, sowie aus der Drehzahl. Ist eine Lagerkomponente beschädigt, wird sie bei jeder Überrollung angeregt und sendet einen Stoßimpuls aus. Diese Impulse wiederholen sich exakt mit der zugehörigen Schadensfrequenz.

Es gibt vier maßgebliche Frequenzen:

• BPFO (Ball Pass Frequency Outer): Überrollfrequenz des Außenrings
• BPFI (Ball Pass Frequency Inner): Überrollfrequenz des Innenrings
• BSF (Ball Spin Frequency): Drehfrequenz der Wälzkörper
• FTF (Fundamental Train Frequency): Umlauffrequenz des Käfigs

Weil diese Frequenzen keine ganzzahligen Vielfachen der Drehzahl sind, lassen sie sich klar von Unwucht oder Ausrichtfehlern unterscheiden, die immer bei der Drehfrequenz und ihren Harmonischen liegen.

Wie sie den Schaden lokalisieren

Der praktische Wert liegt in der Zuordnung. Erscheint im Schwingungsspektrum ein deutlicher Peak bei der BPFO samt Harmonischen, sitzt der Schaden am Außenring. Liegt der Peak bei der BPFI, ist der Innenring betroffen. So lässt sich ohne Demontage eingrenzen, welche Komponente beschädigt ist und wie weit der Schaden fortgeschritten ist.

Typische Auslöser für solche Schäden an Spindellagern:

• Pittings und Abplatzungen durch Materialermüdung oder Mangelschmierung
• Eindrückungen durch harte Stöße oder Kollisionen
• Riffelbildung durch elektrische Entladungen bei Elektrospindeln
• Verschleiß durch Schmutz oder Feuchtigkeit im Lager

Messung in der Praxis

Die reinen Schwingungssignale enthalten die Stoßimpulse oft nur schwach. Deshalb wird zur Lagerdiagnose meist die Hüllkurvenanalyse eingesetzt: Das Signal wird hochpassgefiltert, gleichgerichtet und dann per FFT-Analyse in sein Spektrum zerlegt. In diesem Hüllkurvenspektrum treten die Schadensfrequenzen deutlich hervor, lange bevor sie im Laufgeräusch hörbar sind.

Damit die Auswertung stimmt, müssen Lagertyp und Drehzahl bekannt sein. Aus den Lagerdaten werden die Sollfrequenzen berechnet und mit den gemessenen Peaks abgeglichen.

Lagerschadenfrequenz in der Spindel-Diagnose

In der Spindel-Diagnose ist die Auswertung der Lagerschadenfrequenzen das Werkzeug, um einen Lagerschaden früh und gezielt zu erkennen. Sie zeigt nicht nur, ob ein Lager defekt ist, sondern auch welche Komponente betroffen ist. Das ist die Grundlage für eine Entscheidung, ob ein Lagertausch ansteht und wie dringend er ist, bevor Folgeschäden an Welle und Gehäuse entstehen.