Mechanische Lockerheit: Was sie ist und wie man sie erkennt

18.08.2025

Mechanische Lockerheit ist ein subtiler, aber schwerwiegender Fehler, der oft auf den ersten Blick unauffällig bleibt. Trotz ihrer Verbreitung in rotierenden Maschinen wird Lockerung häufig unterdiagnostiziert – und oft mit bekannteren Problemen wie Unwucht oder Fehlausrichtung verwechselt. Wenn sie nicht behoben wird, kann Lockerheit den Verschleiß beschleunigen, die Zuverlässigkeit beeinträchtigen und zu kostspieliger ungeplanter Stillstandszeit führen.

Mechanische Lockerheit wird in den Industriedaten zwar nicht als eigenständiger Ausfall geführt, sie ist jedoch weithin als Hauptursache für gerätebedingte Ausfälle anerkannt, die laut dem Statistikanbieter Zippo mehr als 35 % der ungeplanten Stillstandszeit in der Fertigung ausmachen.

Die finanziellen Auswirkungen können erheblich sein: 2024 erreichten die durchschnittlichen Kosten einer ungeplanten Stillstandszeit 260.000 US-Dollar pro Stunde, laut den Ergebnissen von TeamSense.

In diesem Artikel wird aufgeschlüsselt, was mechanische Lockerheit ist, wie sie sich manifestiert, wie sie sich von anderen Fehlern unterscheidet und wie Schwingungsdiagnosen und Zustandsüberwachung Ihnen dabei helfen können, sie zu erkennen, bevor sie kostspielige Schäden verursacht.

Was ist mechanische Lockerheit?

Mechanische Lockerheit bezieht sich auf übermäßiges Spiel zwischen Komponenten, die sich gemeinsam in einer festen oder kontrollierten Beziehung bewegen sollen. Es handelt sich um einen Zustand, der unerwünschte Bewegungen wie Klappern, Instabilität und zusätzliche mechanische Belastung verursacht und unbehandelt häufig zu schwereren Schäden führt.

Lockerheit tritt häufig zwischen einer Welle und ihrer Kupplung oder ihrem Lager auf, in strukturellen Befestigungen oder Grundplatten, an Lagergehäusen mit verschlissenen Passungen sowie in Rahmen oder Stützkonstruktionen, die durch gerissene Schweißnähte oder durch „Kippfuß“-Zustände geschwächt sind, bei denen nicht alle Maschinenfüße plan auf dem Fundament aufliegen.

Selbst geringe Lockerheit kann dazu führen, dass sich Komponenten beim Betrieb unabhängig voneinander bewegen, was zu Schwingungen, Belastungen und einer beschleunigten mechanischen Verschlechterung führt.

Diese Probleme können einzeln oder gleichzeitig auftreten, wodurch mechanische Lockerheit zu den schwieriger zu identifizierenden mechanischen Fehlern gehört.

Arten der mechanischen Lockerheit

Das Verständnis der verschiedenen Arten der mechanischen Lockerheit hilft bei der Bestimmung der Ursachen und der richtigen Lösungen:

• Lockerheit im Zusammenhang mit Rotoren tritt innerhalb der rotierenden Baugruppe auf, beispielsweise bei einer locker sitzenden Welle im Lager oder verschlissenen Passfedern in Kupplungen. Sie erzeugt in der Regel Schwingungen mit dem Zwei- bis Dreifachen der Betriebsdrehzahl oder darüber hinaus.
• Strukturelle Lockerheit tritt außerhalb der rotierenden Elemente auf, etwa durch lose Schrauben, gerissene Rahmen oder geschädigten Mörtel. Sie kann Breitband-Schwingungen und hohe Amplituden über einen großen Frequenzbereich verursachen.
• Wellenlockerheit bezieht sich speziell auf radiales oder axiales Spiel zwischen Welle und Lagerbohrung und führt häufig zu klopfenden Geräuschen sowie instabilen Bahnkurven in der Schwingungsanalyse. (Siehe diesen zugehörigen Artikel über Wellenschlag.)
• Kippfuß, obwohl technisch ein Montageproblem, verursacht Verformungen und ungleichmäßige Spannungen im Maschinenrahmen und führt häufig zu Symptomen, die Lockerheit oder Unwucht ähneln.

Wie sich mechanische Lockerheit auf Schwingungen auswirkt

Schwingungsanalyse ist die effektivste Methode zur Diagnose mechanischer Lockerheit – insbesondere, wenn Schwingungsdaten über verschiedene Signalformate hinweg angezeigt werden.

Im Frequenzspektrum (FFT): Lockerheit erzeugt Spitzen in den Oberschwingungen um ein Vielfaches der Maschinendrehzahl (2x, 3x, 4x Drehzahl). Diese Spitzen ändern sich oft unvorhersehbar unter Last, was sie von stabileren Unwuchtsignalen unterscheidet.

Im Zeitbereichssignal: Es sind asymmetrische Verläufe, hohe Stoßspitzen oder „abgeschnittene“ Signale zu erwarten, insbesondere bei Wellenlockerheit, wenn bei jeder Umdrehung Metall auf Metall trifft.

Bei Phasenmessungen: Lockerheit führt in der Regel zu unregelmäßigen oder instabilen Phasenwinkeln. Während Unwucht über Messungen hinweg eine konstante Phase zeigt, scheinen die Messwerte bei Lockerheit zu springen oder sich zu verschieben, was auf die ungleichmäßige Bewegung der Komponenten zurückzuführen ist.

Wenn alle drei Indikatoren, Oberschwingungen, Stoßbelastung und eine instabile Phase, kombiniert auftreten, liegt wahrscheinlich mechanische Lockerheit vor, keine Fehlausrichtung und kein Kippfuß.

Lockerheit im Vergleich zu Unwucht, Fehlausrichtung und Kippfuß

Mechanische Lockerheit wird häufig mit anderen mechanischen Fehlern bei rotierenden Maschinen verwechselt. So lassen sich Unterschiede erkennen:

Auch wenn diese Fehler gleichzeitig auftreten können, ist eine klare Unterscheidung wichtig, um die richtigen Korrekturmaßnahmen ergreifen zu können.

Wie lässt sich mechanische Lockerheit erkennen?

Die Erkennung beginnt mit der Schwingungsüberwachung, entweder über routenbasierte Datenerfassung oder Online-Zustandsüberwachungssysteme.

Tragbare Analysatoren wie VibXpert oder VibScanner machen es einfach, Oberschwingungen festzustellen, insbesondere in Verbindung mit einem Phasendrehzahlmesser. Wenn Oberschwingungen inkonsistent erscheinen oder die Amplitude unter Last springt, sollten Sie von Lockerheit ausgehen.

Historische Datentrends sind ebenfalls hilfreich. Wenn Sie kürzlich eine Maschine ausgerichtet haben und immer noch zunehmende Hochfrequenzschwingungen oder wiederkehrende Spitzen mit zwei- oder dreifacher Drehzahl auftreten, ist Lockerheit eine anzunehmende Ursache.

Und natürlich sind auch Sichtprüfungen noch wichtig.

Achten Sie auf verschobene Befestigungsschrauben, Verschleißspuren an Kupplungen oder Lagergehäusen, Reibkorrosion, oval verformte Bohrungen oder ungleichmäßigen Bodenkontakt. (Verwenden Sie Ausgleichsscheiben und Fühlerlehren.)

Wenn eine dieser Bedingungen zusammen mit Schwingungssymptomen auftritt, kann eine Demontage und Instandsetzung erforderlich sein.

Korrektur- und Vorbeugemaßnahmen

Die Korrektur der mechanischen Lockerheit hängt von der Fehlerursache ab:

• Ziehen Sie Schrauben und Befestigungselemente fest, oder ersetzen Sie sie.
• Richten Sie die Wellen mit Laser-Ausrichtungsgeräten neu aus.
• Bearbeiten Sie die Grundplatte nach, oder korrigieren Sie Kippfuß
• Ersetzen Sie verschlissene Lager oder Kupplungen durch neue mit engeren Passungen.
• Gießen Sie geschwächte Strukturelemente neu oder verstärken Sie sie.

Nach einer Reparatur ist stets eine anschließende Schwingungsanalyse durchzuführen, um sicherzustellen, dass die Lockerheit beseitigt wurde.

Zur langfristigen Prävention sollten Sie die Erkennung von Lockerheit in Ihr Standardrepertoire für die vorausschauende Instandhaltung aufnehmen:

• Verwenden Sie Online-Schwingungsüberwachungssysteme für kritische Anlagen.
• Führen Sie regelmäßige routenbasierte Schwingungsprüfungen durch.
• Führen Sie eine Laser-Wellenausrichtung durch, um die übermäßige Belastung von rotierenden Teilen zu vermeiden.
• Schulen Sie Ihre Mitarbeiter darin, Verschleißbilder und Schwingungsmuster im Zusammenhang mit Lockerheit zu erkennen.

Lockerheit ist oft progressiv. Die Früherkennung spart nicht nur Geräte, sondern auch Produktionszeit und Betriebskosten.

Beispiel aus der Praxis: Lockerheit an einem 400-hp-Motor in einer US-amerikanischen Zellstoff- und Papierfabrik

In einem dokumentierten Fall des Vibration Institute wurde ein 400-hp-Antriebsmotor (895 U/min), der für Papier- und Zellstoffverfahren verwendet wird, im Rahmen einer routinemäßigen Schwingungsuntersuchung geprüft. Analysten stellten einen deutlichen Anstieg der Schwingungsenergie fest. Das FFT-Spektrum zeigte mehrere Oberschwingungen der Motordrehzahl, und das Zeitbereichssignal zeigte einmal pro Umdrehung eine Stoßbelastung mit starker Modulation. In der Nähe des Lagers auf Antriebsseite war zudem ein leichtes Klopfgeräusch hörbar.

Obwohl keine Anzeichen von struktureller Lockerheit oder Kupplungsproblemen zu erkennen waren, fanden Analysten interne Lockerheit am innenliegenden Lager. Die Ursache? Eine falsche Passung zwischen Lager und Welle, die Axialspiel ermöglichte. Nach der Demontage und der Reparatur der Kontaktfläche zwischen Lager und Welle fielen die Schwingungspegel erheblich, und der Oberschwingungsgehalt nahm ab – was die Diagnose bestätigte.

Eine Schätzung der eingesparten Kosten wurde nicht angegeben. Der Fall liefert jedoch klare, nachvollziehbare Hinweise dafür, wie sich rotorbedingte mechanische Lockerheit manifestiert, und wie Schwingungsdiagnosen diese zuverlässig ermitteln können.

Fazit

Mechanische Lockerheit kann mit einem dezenten Klappern oder leichten Schwingungen beginnen, ihre Folgen sind jedoch alles andere als gering. Ob es sich um ein falsch sitzendes Lager, eine lose Grundplatte oder ein übersehenes Problem mit Kippfuß handelt, Lockerheit beeinträchtigt die Leistung, verkürzt die Lebensdauer von Geräten und erhöht die Wartungskosten.

Die gute Nachricht ist, dass sich Lockerheit mit den richtigen Werkzeugen – Schwingungsdiagnose, Phasenanalyse und regelmäßige Inspektionen – frühzeitig erkennen und beheben lässt. Als Teil einer umfassenden Strategie zur vorausschauenden Instandhaltung zählt dies zu den kosteneffektivsten Verbesserungsmaßnahmen.