Der ursprüngliche Motor verwendete Rillenkugellager vom Typ NU, die eine axiale Bewegung des Motors ermöglichen. Der Innenring des Lagers ist beidseitig mit Sicherungsrippen versehen, der Außenring hingegen nicht. Dies ermöglicht eine bidirektionale Verschiebung der Welle relativ zum Lager und gleicht die durch Wärmeausdehnung verursachte Dehnung aus. Zudem ist das Lagerspiel im Vergleich zu Rillenkugellagern relativ größer, die Last wird jedoch linear verteilt, was besser ist als die Punktlast von Rillenkugellagern.

1. Ungewöhnliche Geräusche in den Motorlagern

Ein Hochdruck-Speisewasserpumpenmotor (6 kV) (Modell YKK400-2, 450 kW, 2975 U/min) hatte ein Rillenkugellager (NU3E222) am Wellenende und ein Rillenkugellager (6222) am Nichtlastende. Während des Betriebs erzeugte das Wellenende ein scharfes, durchdringendes Geräusch – im Gegensatz zu elektromagnetischem Rauschen oder dem Geräusch trockener Reibung aufgrund unzureichender Schmierung. Das Geräusch dauerte etwa 2 Minuten, gefolgt von einer 2-minütigen Pause. Ein Schwingungsanalysator (VA-80A) maß eine Lagerschwingungsamplitude von 0,021 mm. Während des ungewöhnlichen Geräusches erreichte die Schwinggeschwindigkeit 53,6 m/s, manchmal sogar 97 m/s – und lag damit weit über dem Standardwert von 28 m/s –, während der Strom erheblich schwankte.

Da das Wellenende eine Spielpassung aufwies, war eine axiale Justierung des Lagers nicht möglich. Bei der Inspektion wurden ungleichmäßige Verschleißspuren am inneren Öldeckel festgestellt, und zwei Zylinderrollen im Lager waren beschädigt. Messungen an Lager, Enddeckel und inneren/äußeren Öldichtungsdeckeln sowie Berechnungen ergaben, dass das zulässige Lagerspiel 0,7 mm betrug. Bei einer Lagertemperatur von 100 °C betrug die Wärmeausdehnung jedoch etwa 0,9 mm, was nicht den normalen Betriebsanforderungen entsprach. Nach mehrmaligem Austausch des Zylinderrollenlagers blieb das Geräusch nicht nur bestehen, sondern der ungewöhnliche Geräuschzyklus verlängerte sich auf vier Minuten.

2. Fehleranalyse und -behebung

Analyse basierend auf Lagereigenschaften: Das ursprüngliche NU-Rillenkugellager ermöglichte eine leichte axiale Bewegung der Motorwelle. Der Innenring war beidseitig mit Sicherungsrippen versehen, der Außenring hingegen nicht. Dies ermöglichte eine bidirektionale Verschiebung zur Aufnahme der Wellendehnung durch Wärmeausdehnung. Das Lagerspiel war zudem relativ größer als bei Rillenkugellagern, die Lastverteilung war jedoch linear, was besser ist als die Punktlast von Kugellagern. Die Bewegungsbahn des Lagers war aufgrund des Spiels zwischen den Rollen (bzw. Kugeln) und der Laufbahn nicht kreisförmig, sondern elliptisch. Bei Hochgeschwindigkeitsbetrieb führte das Spiel zu einer Verschiebung des Lastaufnahmepunktes, wodurch die Bewegungsbahn eine parabolische Kurve erhielt.