Lagerskader - feilsøking og diagnoser

Lagerskader - feilsøking og diagnoser Håndbok for bedømming av feil på hjullager Personbiler

Innledning Innhold Anmerkninger Innledning 2-5 Analyse og fastsettelse av lagerskader 6-9 Monteringsanvisninger 10-14 Skader på kule- og rullelager Årsaker til lagersvikt Hjullager er konstruert for å klare en kjørestrekning på inntil 1.000.000 km uten vanskeligheter. Andre, vanligvis unormale forhold, kan resultere i for tidlige skader på kule- og rullelager med redusert levetid til følge. I 70 % av tilfellene dreier det seg om feilaktig smøring, dvs. for mye eller for lite, uegnet smøremiddel osv. I 18 % om forurensninger og tilsmussing, f.eks. inntrengning av væske eller partikler. Derfor er uskadde tetninger meget viktige, fordi skadde tetninger kan føre til at smøremiddelet trenger ut og smuss m.m. trenger inn. I 10 % av tilfellene beror det på feil montering, f.eks. at lageret er tvunget på plass, er varmet opp for mye, feil innstilling og klaring, for hardt tiltrukket konus osv. Vanlige årsaker til skader på kule- og rullelager Varmegang Brudd på ytterring Påsatt skjevt For stramme pasninger Materialtretthet Inntrykking av rullekroppene i løpebanen Tilsmussing Feilaktig smøring Korrosjon Kantbrudd Slitasjeskader/erodering Feil belastningsforhold Analyse og fastsettelse av lagerskader Kule- og rullelager er maskinelementer med et bredt anvendelsesområde. De er robuste og tåler meget harde driftsforhold. For tidlig svikt oppstår meget sjelden. Skader på kule- og rullelager oppstår først og fremst i forbindelse med at driftsforholdene blir unormale. Ved kontroll av skadede lagre, kan man kartlegge de forskjellige typer skader som oppstår. For å finne den egentlige årsaken til skader, er det ikke tilstrekkelig bare å undersøke lageret. I tillegg må øvrige maskinkomponenter, smøring og tetninger så vel som drifts- og omgivelsesforhold tas med, når årsaken til skader skal fastsettes. En planmessig fremgangsmåte i forbindelse med undersøkelsen, vil gjøre det lettere å fastsette årsaken. Unormale driftsbetingelser som indikasjon på skader: Lagerskader oppstår som regel ved at driftsbetingelsene gradvis blir dårligere. Spontane skader, f.eks. på grunn av monteringsfeil eller feilaktig smøring som fører til lagerhavari oppstår sjelden. Det kan gå flere måneder fra vanskelighetene begynner til den faktiske skaden oppstår, alt etter i hvilken takt driftsbetingelsene endres. 2

Innledning Ujevn gange D r i f t s f o r h o l d M u l i g e å r s a k e r Skader på ringer og rullekropper K a n g i f ø l g e n d e r e s u l t a t tiltagende hjulvibrasjon økt hjulslark vibrasjoner i rattet tilsmussing sterkt økende vibrasjoner for stort lagerglapp sterkt økende slag Uvanlig lagerlyd hylende eller pipende lyd for lite lagerglapp rumlende eller uregelmessige lyder for stort lagerglapp skader på ringenes løpebaner tilsmussing uegnet smøremiddel generell forandring av lagerlyden endring i lagerglapp på grunn av temperaturpåvirkning skader på ringenes løpebaner 3

Innledning Anmerkninger Årsaker til lagerskader og forholdsregler Hjullager er viktige deler i et hvert kjøretøy. De bidrar vesentlig til at kjøringen blir mest mulig komfortabel og sikker. Hjullager er konstruert for å tåle store belastninger, som høye rotasjonshastigheter på hjulene, harde, mekaniske støt på ujevnt underlag, oppvirvlet smuss og ekstreme temperaturpåkjenninger. Dette kan innvirke negativt på hjullagerets funksjon og under ugunstige forhold føre til at det skades eller i verste fall havarer eller skjærer seg. Dersom et hjullager skjærer seg, kan det føre til at det oppstår farlige trafikksituasjoner eller ulykker! Feilsøking "ovalt" hjullager 1. Ta hjullageret ut av styrehullet sitt. 2. Se etter om det finnes to mørke flekker som ligger på hver sin motstående side på overflaten av lagerets ytterring. Kontroller om begge flatene som ligger forskjøvet 90 i forhold til de mørke flekkene, er uten skader. Dersom dette er tilfelle er hjullagerets styrehull deformert og akseltappen må skiftes ut med en ny. 3. For å kunne fastslå sikkert at det ikke har oppstått noen glatteeffekt på ytterringens løpebane, må hjullageret tas fra hverandre. Først tas tetningen av (ved hjelp av en spesialtang) og deretter demonteres lageret, dvs. lagerets ytter- og innerring, rulleholder og kuler tas fra hverandre. 4. Rengjør ytterringens løpebane og kontroller om det finnes "krater" som stemmer overens med de mørke flekkene på ytterringens utside. Disse "kratrene" bekrefter at det er en "oval" form på akseltappen. 4

Innledning Generelt må det tas hensyn til følgende punkter: P r o b l e m Et hjullager utvikler kraftig ulyd ("skurring på grunn av vibrasjoner"), etter at det er montert og tatt i bruk. En av de to innerringene er skadet: 1. Hjulnavet er ikke målriktig, da foretatt innstilling er blitt for stram. 2. Innerringen er montert skjevt på lagersetet - feil verktøy - kile eller hylse mellom presstempel og anleggsside på lagerringene har ikke vært parallelle. 3. For stor oval deformasjon på lagerhusets boring, hvorved radialklaringen til hjullageret i det trangere området av den ovale deformasjonen er blitt kraftig redusert. 4. Styrehull i akseltapp er skadet. 5. Dype rifter eller merker, forårsaket av en feilaktig montering, på så vel hjulets lagersete som på hjullageret. Skift hjullager og nav. Skift hjullager. Skift akseltapp og hjullager. Mindre skader på hjulnavet utbedres (f.eks. polering) eller skift hjulnav og -lager. Mindre skader på hjulnavet utbedres (f.eks. polering) eller skift hjulnav og -lager. Et hjullager gir fra seg ulyd etter en viss kjørelengde (500-3000 km). Styrehullet i akseltappen har middels ovalform, som imidlertid er tilstrekkelig til å innskrenke hjullagerets radialklaring og således forårsake de skader som er beskrevet i foregående punkt. Skift akseltapp og hjullager. Stor varmeutvikling rett etter at det er tatt i bruk. 1. Aksialklaringen til hjullageret mellom hjulnav og akseltappen er kraftig begrenset. Delene er stilt inn eller montert feil. 2. På grunn av feil montering av hjullageret i styrehullet (sikringsring i styrehullet mangler) oppstår det en gradvis aksial feiltilpassing av hjullageret og navet. Navet, som dreier seg, glir mot det stillestående hjullagersetet. På grunn av dette oppstår det kraftig friksjon som øker temperaturen i området rundt lageret. Fettet forbrenner og lageret svikter. Kontroller akseltapp og hjulnav, gjentas senere om nødvendig. Ta ut og kontroller hjullageret, se etter at sikringsringen er på plass, skift hjullager om nødvendig. 5

Analyse og fastsettelse av lagerskader Varmegang Brudd på ytterringen Skjevgang Kraftig, ekstern varme Utilstrekkelig varmebortledning Utilstrekkelig kjøling eller smøring For liten støtte for ringene i lagerhuset Aksiell forbelastning på grunn av feilaktig lagerglapp ved høye driftstemperaturer Bøyde aksler Grader eller smuss på akselen eller husets skulder Akselgjenger som ikke er parallelle med lagersetet Akselmutter med frontflate, som ikke stemmer overens med gjengeaksen Anløping av ringer, rullekropper og rulleholder fra gult til blått TTemperaturer over 200 C reduserer hardheten og bæreevnen, og kan føre til at lageret svikter for tidlig I ekstreme tilfeller blir lagerets bestanddeler deformert Temperaturøkninger kan også svekke eller ødelegge smøremiddelet Normalt skjer bruddet regelmessig i radiell retning, ofte i forbindelse med deler som brytes av Ved aksiell belastning opptrer disse bruddene vanligvis rett etter midten på løpebanen Ytterringens utside viser et uregelmessig kontaktmønster Et slitasjespor, som løper skjevt mot kanten av løpebanen av den ringen som står stille Kontroll med temperatur- eller overbelastning Tilstrekkelig varmebortleding Utbedring av lagerets innbygging Korrekt lagerglapp Følg monteringsanvisningen fra produsenten Kontroller akslene og huset med hensyn til avvik i løperetningen på skulderen og lagersetet Bearbeide gjenger og lagersetet i samme oppspenning Bruk nøyaktige akselmuttere 6

Analyse og fastsettelse av lagerskader For stramme pasninger Materialtretthet Inntrykking av rullekroppene i løpebanen Løpespor rundt hele veien på løpebanen Bruk av feil lagre (ikke synlig fra utsiden, eventuelt er ikke lagerets innvendige konstruksjon egnet for bruksområdet) Statisk overbelastning av lageret Kraftige, mekaniske støt mot lageret Bruk av hammer ved montering Lager eller komplett montert enhet er sluppet ned på underlaget Montering av lageret på en aksel ved bruk av kraft på ytterringen Kontinuerlig drift under høy belastning, dårlig smøring og for lite lagerglapp har ført til for rask slitasje og materialtretthet Ofte betegnet som avskalling; som oppstår på grunn rifter på løpeflaten og vedvarende avskalling av små deler av materialet på inner-, ytterringen eller rullekroppene Avskallingen øker, og vil, når den har begynt, raskt spre seg på grunn av vedvarende bruk Fenomenet vil alltid ledsages av en hørbar, gradvis økende ulyd Inntrykking av rullekropper viser seg som små groper i løpebanen og øker lagervibrasjonen (ulyd) Kraftig inntrykking av rullekroppene kan føre til for tidlig lagersvikt Still inn korrekt lagerglapp og eller hjullageret Skift lageret Inn-/utmontering av lagre må gjøres med egnet verktøy Bruk av kraft må kun benyttes på den ringen, som skal ha stram pasning 7

Analyse og fastsettelse av lagerskader Tilsmussing Feilaktig smøring Korrosjon Støv som fyker rundt, smuss eller partikler med slipende virkning fra forurensede arbeidsrom Skitne hender eller verktøy Fremmedlegemer i smørefett eller rengjøringsmidler For lite smøring For høye temperaturer Lagrene utsettes for korrosive væsker eller omgivelser Defekte tetninger eller uegnet smøremiddel Innpressede sår i rullekropper og løpebaner forårsaker vibrasjoner Anløpte (misfargede) rullekropper (blå/brune) og slitasjespor etter rullekroppene Alt for stor slitasje på rullekroppene, ringer og rulleholder, som fører til varmegang og total lagersvikt Rød/brun misfarging eller avleiringer på rullekroppene, løpebanene eller rulleholderne Økt vibrasjon, som følge av slitasje Økt radialglapp (klaring) eller tap av forspenning Rent arbeidsrom, verktøy, øvrige gjenstander og hender reduserer risikoen Ingen slipearbeider i nærheten av steder der lagre monteres Oppbevar lagrene i sin originalemballasje inntil de skal monteres For å hindre støv og skitt i omgivelsene må det brukes tetninger Tildekking av åpne, monterte lagre ved avbrekk i arbeidet Bruk av riktig smøremiddel og i riktig mengde Kontroller forspenningen for å redusere lagerets temperatur Unngå korrosive væsker i lagerets omgivelser Bruk egnet smøremiddel med riktige spesifikasjoner 8

Analyse og fastsettelse av lagerskader Kantbrudd Slitasjeskader/ erodering Feil belastningsforhold Aksial belastning er over tillatt verdi Kantene blir ikke tilstrekkelig støttet opp Aksial støtvis belastning Monterings-/demonteringsfeil Utilstrekkelig smøring ved høye belastninger For liten mengde eller feil konsistens på smøremiddelet Når det ikke er noen hydrodynamisk smørefilm mellom rullenes endeflate og styrekanten For høy forspenning på grunn av varmeutvidelse Skråstilte ruller på grunn av løpebaneslitasje eller skjev ring Vinkelkontaktkulelager er konstruert for belastning fra kun en side Når belastningen skjer i motsatt retning, blir den elliptiske kontaktflaten redusert på grunn av den lave skulderen Resultatet er en meget høy belastning og økt temperatur, etterfulgt av økende vibrasjoner og for tidlig lagersvikt Støttekantene er delvis eller helt brukket av eller i stykker Delvis eller store avfreste flak og dype krater i styrekantene og rullenes endeflater Forkoksing av smøremiddelet i dette området Kulene viser et båndformet slitasjespor, som kommer av dreiing av kulen ut over kanten på løpebanen Belastningen må holdes innenfor de angitte grensene Følg monteringsanvisningen og forløpet nøyey Bruk egnet smøremiddel med riktige spesifikasjoner Sørg for at det er korrekt lagerforspenning Kontroller at vinkelkontaktkulelageret er montert etter anvisningene 9

Monteringsanvisninger Montering av hjullager i akseltappen Først blir det komplette hjullageret montert i akseltappens styrehull på følgende måte: 1. Hjullageret blir presset inn i akseltappens (4) styrehull med presskraft kun på ytterringen. Til dette skal det brukes en presskive (1) med utdreid parti (2), som sørger for at presskraften (F) blir fordelt over hele ytterringen. Akseltappen ligger på pressverktøyets grunnplate (3) ved dette arbeidsforløpet. F 1 2 4 3 2. Hjullageret blir presset inn i akseltappens (5) styrehull med presskraft kun på ytterringen. Ved dette arbeidsforløpet ligger akseltappen sentrert med flenssiden mot bærebøssingen (3), se pilen. Lageret blir presset inn ved hjelp av en presskive (1) med et utdreid parti (2) som flukter nøyaktig med pressverktøyet. 4 = Pressverktøyets grunnplate F = Presskraft F 1 2 5 3 4 3. Til slutt blir det satt inn en sikringsring i sporet i akseltappen ved hjelp av en spesialtang, for å holde hjullageret sikkert på plass. 4. Ved montering av hjullageret i styrehullet må det tas hensyn til skråkanten (føringskanten) på lagerets ene side. Denne skråkanten må legges i retningen for innpressingen, slik at lageret press inn uten å kante så lett. Viktig: Det er av største viktighet å unngå at presskraften (F) blir overført til kulene i lageret. Dersom dette skjer oppstår det fordypninger i løpeflatene og lageret blir skadet! 10

Monteringsanvisninger Montering av hjulnav 1. Hjulnavet (4) stilles på grunnplaten (3) til pressverktøyet. Hjullageret som allerede er formontert i akseltappen (5) presses på plass ved hjelp av monteringshylsen (2). 1 F 2 Viktig: Monteringshylsen må kun settes mot frontsiden av innerringen under påpressingen! 5 1 = Presskive F = Presskraft 4 3 Merknad: For noen kjøretøy er anordningen for de delene som skal monteres omvendt. Akseltappen ligger på grunnplaten og hjulnavet blir presset på ovenfra. 1 = Hjulnav 2 = Akseltapp 3 = Monteringsbøssing 4 = Grunnplate 1 2 4 3 Viktig: Ikke glem føringshylsen! Den støtter innerringen under påpressingen, slik at det ikke skal oppstå merker i kuleløpebanen på hjullagerets ytterring. 2. Hjullagerets festemutter skal trekkes til med det momentet som er angitt av kjøretøyprodusenten. Tiltrekningsmomentet for mutteren er ikke bare viktig for feste av hjulet, men skal også sørge for at hjullageret løper med optimalt glapp. For å oppnå riktig tiltrekningsmoment, må det ubetinget brukes en momentnøkkel. Merknad: Ved montering av hjullageret må det ikke settes slik at det skråstiller seg, verken i styrehullet eller på hjulnavet. Om dette skjer, kan det føre til store skader. Hjullager med tetninger leveres med smørefett fra fabrikken. De trenger ikke ytterligere smøring og må heller ikke rengjøres med løsningsmidler. Løsningsmidler kan føre til at lageret svikter for tidlig. 11

Monteringsanvisninger Montering og tilstramming av koniske rullelagre i hjulnav på motorkjøretøyer Generelt Montering og demontering av koniske rullelagre kan være forskjellig hos ulike kjøretøyprodusenter. Generelt skal anvisningene fra produsenten av kjøretøyet følges! Opplagring av hjulet på personbil med aksielt tilpassede, koniske rullelager (ikke på drivakselen). 1. Gjør rent hjulnavet. 2. Påfør litt olje på ytterringenes anleggsflater, se pilene. Press begge ytterringene (1) og (3) på plass med et stempel (2). Viktig: Stempelet må kun ligge an mot sideflaten av ytterringene! Ytterringene skal ligge i plan med hjulnavhusets skulder! 1 2 3 12

Monteringsanvisninger 3. Innerringen på innerste lager må settes godt inn med fett. Viktig: Press også fett inn mellom rulleholderen, innerringen og rullene, se pilene! 4. Sett innerringen inn i hjulnavet. 5. Press akseltetningen på plass i hjulnavet. Viktig: Tetningsleppen skal ligge vendt mot lageret! 6. Sett beskyttelseskappen (1) og mellomringen (2) på akseltappen. 1 Viktig: Beskyttelseskappen må ligge an mot akseltappens flate rundt hele veien, se pilene! 2 13

Monteringsanvisninger Montering og tilstramming av koniske rullelagre i hjulnav på motorkjøretøyer 7. Sett hjulnavet på akseltappen. Viktig: Pass på at akseltetningen ikke blir skadet! 8. Innerringen på det ytre lageret settes godt inn med fett. Viktig: Press også fett inn mellom rulleholderen, innerringen og rullene, se pilene! 9. Sett det ytre lagerets innerring på akseltappen. 10. Sett på stoppskiven (1). 11. Skru på kronemutteren (2). 12. Trekk kronemutteren til ved å dreie hjulnavet rundt, inntil det merkes tydelig motstand. 1 Viktig: Bruk momentnøkkel og følg reparasjonsanvisningene fra kjøretøyprodusenten! 2 14

Monteringsanvisninger 13. KDrei kronemutteren tilbake maks. 1/12 omdreining inntil neste spalteåpning står over splinthullet og lås den med saksesplint. 14. Kontroller lagerets rotasjon og kippspill. Merknad: Hjulet må kunne dreies rundt lett og uhemmet. Felgen må likevel ikke ha påviselig kippspill. Da må det eventuelt skiftes stoppskive eller mutter. Bruk om mulig et måleinstrument, for å kontrollere lagerets aksielle glapp. 15. Sett på dekselet igjen. 16. Etter prøvekjøring, må det kontrolleres om lagerets aksielle glapp har endret seg. I så fall må eventuelt innstillingen korrigeres. 15