Lagerfehlerdiagnose: Unnormale Geräusche, Erwärmung und Verschleiß

Lagerausfälle in den Drehmotoren hydraulischer Felsbohrhämmer kündigen sich selten durch ein offensichtliches, plötzliches Ereignis an – die katastrophale Blockierung, die den Bohrhammer zum Stillstand bringt, ist in der Regel das Ende einer Verschlechterungsfolge, die bereits Wochen oder Monate zuvor begann. Die frühen Anzeichen sind subtil: eine leichte Veränderung der Tonhöhe des Drehmotorgeräuschs bei geringem Schlag, eine Temperatur des Ablauföls, die um 5 °C höher liegt als früher, sowie steigende Metallpartikelzahlen in der Ölprobe zwischen den Wartungsintervallen. Wenn eines dieser Anzeichen deutlich genug ist, um einen Wartungseinsatz auszulösen, befindet sich das Lager in der Regel bereits jenseits des Zeitpunkts, an dem eine Inspektion und Nachschmierung dessen Lebensdauer verlängern könnten – ein Austausch ist dann der einzige Weg.

Die Erkennung eines beginnenden Lagerverschleißes in einem frühen Stadium, in dem eine Intervention noch kosteneffektiv ist, erfordert das Verständnis der Bedeutung jedes Signals und des Zeitpunkts seines Auftretens im Versagensverlauf – insbesondere welche Symptome typischerweise zuerst auftreten und welches Signal ein Lager anzeigt, das nur noch wenige Stunden vor dem Festlaufen steht.

Die Versuchsabfolge: Welche Signale treten wann auf

Der Lagerausfall in einem Drehmotor eines Felsbohrgeräts folgt typischerweise einer bestimmten Abfolge. Das früheste nachweisbare Signal – oft bereits vor wahrnehmbarem Geräusch – ist eine erhöhte Schwingungsamplitude bei lagerspezifischen Frequenzen. In der Schlagumgebung, wo die Hintergrundschwingung durch den Schlagmechanismus sehr intensiv ist, bleibt diese unterhalb der Wahrnehmungsschwelle liegende Schwingungsänderung ohne sensorbasierte Schwingungsanalyse effektiv unerkennbar. Die meisten Feldbetriebe verfügen nicht speziell am Drehmotor über diese Messtechnik, sodass dieses frühe Signal unbemerkt bleibt.

Das nächste Signal, das normalerweise auftritt, ist in der Regel Rauschen: eine Veränderung des charakteristischen Geräuschs des Drehmotors von einem gleichmäßigen leisen Brummen zu einem Geräusch mit periodischer oder intermittierender Qualität – einer subtilen metallischen zyklischen Komponente, die sich mit der Frequenz der Lagerlaufbahn wiederholt. Dies ist für einen erfahrenen Bediener hörbar, der die Anlage bei ausgeschalteter Schlagfunktion und ausschließlichem Drehbetrieb bei niedrigem Drehdruck betreibt. Die entscheidende diagnostische Methode lautet: Hören Sie während eines Positionierzyklus (Schlagfunktion ausgeschaltet, Drehung mit niedriger Geschwindigkeit) gezielt am Drehmotor-Ende des Bohrgeräts zu. Neue Lager sind bei niedriger Drehgeschwindigkeit nahezu geräuschlos; Lager mit Laufbahnschäden erzeugen ein unregelmäßiges Brummen oder ein leises zyklisches Schabegeräusch, das mit zunehmender Drehgeschwindigkeit intensiver wird.

Wärme folgt in den meisten Ausfallsequenzen auf Geräusche. Die Lagertemperatur im Gehäuse des Drehmotors steigt, da die beschädigte Laufbahnfläche die Reibung pro Umdrehung erhöht. Eine akzeptable Betriebstemperatur für die meisten Lager von Drehmotoren beträgt 80 °C oder darunter an der Gehäuseoberfläche. Eine manuelle Temperaturprüfung (wobei das Gehäuse im Vergleich zu angrenzenden Schaltkreisbereichen deutlich heiß erscheint) oder ein Infrarot-Thermometer am Motorgehäuse ermöglicht die frühzeitige Erkennung eines überhitzten Lagers, bevor die Gefahr einer Klemmung unmittelbar bevorsteht. Ein plötzlicher statt gradueller Temperaturanstieg deutet eher auf einen Schmierstoffausfall als auf einen fortschreitenden Verschleiß der Laufbahn hin – beispielsweise durch verunreinigtes Fett, das plötzlich seine Viskosität verliert, oder durch eine durch Fremdkörper verstopfte Schmierleitung.

Geräuschmerkmale nach Ausfallart

Die Ölproben-Diagnose: Lagerabnutzung erkennen, bevor Geräusche auftreten

Bei Betrieben, die regelmäßig eine Hydrauliköl-Analyse durchführen – wozu das Ablassöl des Drehmotors gehört und nicht nur das Öl des Schlagkreislaufs – sind steigende Metallpartikelzahlen in der Ablassprobe das früheste praktisch überwachbare Signal für eine Lagerdegradation. Eisen- und Stahlpartikel aus Verschleiß von Laufbahnen und Wälzkörpern treten im Öl auf, noch bevor Geräusche oder Wärme feststellbar sind. Eine Verdopplung der Partikelzahl zwischen zwei aufeinanderfolgenden Proben, die jeweils nach 200 Betriebsstunden entnommen wurden (selbst wenn die absoluten Zahlen noch innerhalb des normalen Bereichs liegen), weist auf einen beschleunigten Verschleiß an einer Stelle im Schmierkreislauf hin. Die genaue Quelle wird durch Quervergleich mit Geräusch- und Temperaturprüfungen bestätigt.

Unterschiedliche Verschleißpartikeltypen weisen auf verschiedene Ausfallmodi hin: Große, unregelmäßige Eisenpartikel deuten auf Ermüdungsabplatzungen der Laufbahnoberfläche hin; feine Eisen „Späne“ ohne Abplatzungspartikel deuten auf abrasiven Verschleiß durch kontaminierte Schmierung hin; nichteisenhaltige Partikel (Kupfer, Zinn) weisen auf Käfig- oder Trennerelement-Material hin, was wiederum auf Überlastung oder eine falsche Lagerauswahl für die jeweilige Stoßbeanspruchung schließen lässt. Diese Unterschiede sind bereits bei einer einfachen magnetischen Steckerinspektion – also dem Einsetzen eines Magneten in die Ablassleitung – oder bei einer Laborprobenanalyse sichtbar.

Ursächliche Ursache: Was Lager von Drehstrommotoren tatsächlich zerstört

Schmierstoffausfall ist die Hauptursache für vorzeitige Lagerausfälle in Rotationsmotoren von Bohrgeräten. Es gibt zwei Formen: zu wenig Schmierung (Unterversorgung durch eine verstopfte oder leere Schmierleitung am Bohrstangenende, die auch den Lagerbereich des Motors versorgt) und falsches Schmiermittel (allgemeines Hydrauliköl statt speziellen EP-Schmieröls für Bohrgeräte, wenn die richtige Sorte nicht verfügbar war). Beide führen innerhalb von 50–100 Betriebsstunden zu beschleunigtem Oberflächenverschleiß und erzeugen Wärme, die den weiteren Abbau des Öls beschleunigt – ein sich verstärkender Kreislauf.

Verunreinigung durch Spülwasser ist die zweithäufigste Ursache. Wenn die Dichtungen der Spülbox versagen, wandert Wasser im Laufe der Zeit in Richtung des Rotationsmotorbereichs. Wasser im Lager-Schmierstoff erhöht die abrasive Verschleißrate deutlich, da Wasser unter Last keinen schützenden Film zwischen den metallischen Oberflächen bildet. Die magnetische Absaugstopfen zeigt feinen metallischen Abrieb (keine größeren Abplatzpartikel), wenn kontaminiertes Wasser die Ursache ist – unterscheidbar von einer Abplatzungsart von Ausfall durch die Partikelmorphologie.

Eine Überlastung durch Verschleiß der Führungshülse ist die dritte Ursache. Eine Führungshülse mit zu großem Spiel lässt den Schaft bei der Schlagbelastung seitlich wackeln; diese seitliche Last wird teilweise über die Spannfutteranordnung auf das Drehmotorlager übertragen. Das Lager muss radiale Lasten aufnehmen, für die es nicht ausgelegt ist. Die Diagnose: Wenn Lager häufig ausfallen und das Spiel der Führungshülse den Austauschgrenzwert erreicht oder überschreitet, ist die Führungshülse die eigentliche Ursache – selbst wenn sie nicht das offensichtlichste Symptom darstellt.

Austausch und Wiedereinbau: Vermeidung von Wiederholungsausfällen

Die Montage eines neuen Lagers in dasselbe Gehäuse, in dem zuvor ein Schadensfall aufgetreten ist, ohne vorher die Bohrung des Gehäuses und die Schulterfläche der Welle zu überprüfen, ist die häufigste Ursache für wiederholte, frühzeitige Lagerausfälle. Die Wälzkörper des ausgefallenen Lagers verursachen Kratzer in der Gehäusebohrung; diese Kratzer erzeugen Spannungskonzentrationen, die innerhalb der ersten Betriebsstunden die Außenlaufbahn des neuen Lagers beschädigen. Reinigen, vermessen und gegebenenfalls ausbohren oder das Gehäuse austauschen, bevor neue Lager eingebaut werden.

Die Montagekraft für das Lager muss am richtigen Ring angreifen – also am Ring, der presspassend eingebaut wird. Wird die Montagekraft über einen Wälzkörper übertragen, werden die Laufbahnen unmittelbar beschädigt; dies führt zu einem Ausfall, der wie ein vorzeitiger Verschleiß aussieht, tatsächlich aber auf Montageschäden beruht. HOVOO liefert Dichtungssätze für Rotationsmotoren für alle gängigen Bohrhammer-Marken. Vollständige Artikelnummern unter hovooseal.com.