Eine NVH-Klausel für Präzisionslager formulieren: ISO 15242 Verfahren, Schwingungsgüteklasse und Abnahmegrenze

Warum "ISO 15242-konform" kein Abnahmekriterium ist

Der teuerste Fehler in einer NVH-Klausel ist, eine Verfahrensnorm als Bestehens-/Nichtbestehens-Grenze zu behandeln. ISO 15242 Teile 1–4 definieren nur Messbedingungen und Kalibrierung.

Teil 1 behandelt Grundlagen, Teil 2 Radial-Rillenkugellager mit zylindrischer Bohrung und Außenfläche, Teil 3 Radial-Pendel- und Kegelrollenlager und Teil 4 Radial-Zylinderrollenlager¹⁸. Ein Lieferant kann daher wahrheitsgemäß Konformität behaupten, ohne Ihnen etwas darüber zu sagen, ob das Lager leise ist, denn Konformität belegt nur, dass die Messung korrekt durchgeführt wurde^18,23,26.

Deshalb muss die Abnahmegrenze woanders stehen – in einer Produktspezifikation oder in Ihrer eigenen Zeichnung^18,23. Wenn Sie die Klausel schreiben, benennen Sie den ISO 15242-Teil, der zu Ihrem Lagertyp passt, und geben Sie die Grenze als separate Position an.

Wenn ein Angebot zurückkommt, das nur "ISO 15242" im Datenblatt enthält, haben Sie eine Aussage über das Verfahren, nicht über das Teil, das Sie erhalten werden²³.

Körperschall auf einem Prüfstand oder Luftschall in einem Raum?

Die beiden Domänen sind nicht austauschbar. Eine Anfrage, die nicht angibt, welche gewünscht ist, kann mit dem völlig falschen Test beantwortet werden.

Die in den Quellen beschriebene Messung auf Lagerebene ist Körperschallgeschwindigkeit, die auf einem Spindelprüfstand gemessen wird. Der Innenring wird angetrieben, der Außenring ist stationär und vorgespannt, und ein Geschwindigkeitssensor liest das Signal direkt vom Ring^23,26.

Luftschallmessung ist eine andere Domäne – ISO 3745 definiert Präzisionsverfahren für Schallleistung und Schallenergie in reflexionsarmen oder halbreflexionsarmen Räumen²². NVH-Prüfung im Allgemeinen kombiniert Schallmessung, Strukturschwingungsmessung und Interpretation der Mechanismen hinter jedem Symptom.

Ingenieure unterscheiden Luftschall und Körperschall als separate Kategorien²². Für Ihre Anfrage bedeutet das, dass die Klausel angeben muss, welche Domäne für Ihre Baugruppe gilt.

Wenn Ihr Anliegen ist, was der Bediener hört, spezifizieren Sie eine Luftschallmessung, und die Prüfstandsdaten werden sie nicht beantworten. Wenn Ihr Anliegen ist, was das Lager in das Gehäuse überträgt, ist die Prüfstandsmessung die relevante.

Die akustischen Bedingungen, der Mikrofonabstand und die Hintergrundgeräuschkorrektur für den Luftschallweg sind in diesen Quellen nicht festgelegt, daher müssen diese mit dem Lieferanten vereinbart und nicht angenommen werden.

Testbedingung und Berichtsformat festlegen, damit zwei Angebote verglichen werden können

Eine Schwingungszahl ohne ihre Testbedingung kann nicht zwischen Lieferanten verglichen werden. Die beschriebene Prüfstandsbedingung ist ein angetriebener Innenring mit 1.800 U/min und ein stationärer vorgespannter Außenring²³ (vom Lieferanten berichtete Zahl).

Das Signal wird in drei Bänder aufgeteilt, die in Anderons angegeben werden: L von 50 bis 300 Hz, M von 300 bis 1.800 Hz und H von 1.800 bis 10.000 Hz^23,26.

Da der Innenring von einer hochpräzisen Spindel angetrieben wird und das Signal direkt vom Außenring abgenommen wird, können kleine Schwingungen ohne äußere Einflüsse erkannt werden²⁶. Formulieren Sie die Klausel so, dass der Lieferant alle drei Bänder berichtet, nicht eine einzelne Zahl, und die Prüfstandsdrehzahl und den Sensorort angibt.

Die Zahl 1.800 U/min ist die in diesen Quellen beschriebene Prüfstandsbedingung, nicht die Betriebsdrehzahl Ihrer Maschine²³ (vom Lieferanten berichtete Zahl). Lassen Sie nicht zu, dass der Bericht eines Lieferanten als Aussage über Ihre Anwendung gelesen wird.

Wenn Sie möchten, dass die Grenze bei Ihrer eigenen Betriebsdrehzahl gilt, ist das eine separate Anforderung, die in die Anfrage aufgenommen und mit dem Lieferanten bestätigt werden muss.

Präzisionsklasse ist keine NVH-Spezifikation

Eine höhere ABEC- oder ISO-Präzisionsklasse bringt Ihnen kein leiseres Lager, und die Anfrage sollte nicht so formuliert werden, als ob sie es täte. Die ABEC-Skala misst oder kontrolliert ausdrücklich keine Geräusch- und Schwingungspegel, Schmierungsqualität, Kugelgüte, Radialluft, Oberflächenbeschaffenheit, Materialzusammensetzung, Wärmebehandlung, Käfigqualität, Drehzahlgrenzen oder Tragfähigkeit – sie ist ausschließlich eine Toleranzband-Spezifikation²⁸.

Die gleiche Trennung gilt auf der ISO-Seite. ABEC-Bewertungen werden hauptsächlich für Kugellager verwendet, Rollenlager verwenden RBEC-Grade oder ISO-Präzisionsklassen wie P4 oder P2, und ABEC 7 bedeutet nicht automatisch, dass das Lager schneller ist.

Die Geschwindigkeit hängt auch von Käfigdesign, Schmierung, Lagerluft, Vorspannung, Dichtung, Material und Temperatur ab²⁹. Für Ihre Klausel bedeutet das, dass die Schwingungsgüteklasse eine separate Position von der Präzisionsklasse ist und ihre eigene definierende Norm und Ausgabe benötigt.

Wenn ein Lieferant anbietet, Ihre NVH-Anforderung durch ein Upgrade der Präzisionsklasse zu erfüllen, adressiert das Angebot die Anforderung nicht.

Auswahl einer Schwingungsgüteklassen-Bezeichnung und Ablehnung der "Z"-Leiter

GB/T 32325-2015 definiert Gruppe V als die grundlegende Schwingungsanforderung für Rillenkugellager, wobei V1, V2, V3 und V4 höhere Anforderungen abdecken und VF3 und VF4 die engsten. VF3 und VF4 gelten nur bis zu einem Außendurchmesser von 100 mm²⁶.

Die "Z"-Leiter, die in Lieferantenangeboten kursiert, wird als Kurzschreibweise und nicht als Bezeichnung aus der aktuellen Spezifikation beschrieben. Ein Angebot, das "Z3" oder "Z4" ohne Nennung einer Norm und Ausgabe angibt, ist keine Güteklasse, gegen die Sie prüfen können²⁶.

Wenn Sie die Klausel schreiben, benennen Sie die Güteklasse und die Norm, die sie definiert, und prüfen Sie, ob Ihr Teil in den Geltungsbereich der Güteklasse fällt. Für die V-Gruppen bedeutet das, die Durchmesserreihe und den Außendurchmesserbereich zu bestätigen, und für VF3/VF4 die Obergrenze des Außendurchmessers von 100 mm²⁶.

Verlangen Sie dann den Prüfbericht, der die gemessenen Werte gegen diese Güteklasse zeigt. Die numerischen Werte hinter den V-Gruppen sind in diesen Quellen nicht veröffentlicht, daher müssen die Zahlen selbst aus dem Bericht des Lieferanten stammen und nicht aus dem von Ihnen zitierten Normtext.

Den Betriebspunkt festlegen, bei dem die Grenze gelten muss

Die Lagerluft interagiert mit Geräusch und Schwingung, daher gehören die Lagerluftangabe und die angegebene Betriebsbedingung in dieselbe Klausel wie die Grenze. Ein C3-Lager hat eine größere Anfangsluft und kann im kalten oder leicht belasteten Zustand etwas geräuschvoller oder mit mehr Schwingung laufen als ein Lager mit Standardluft.

Es verbessert sich, sobald die Temperatur steigt und sich die Lagerluft ihrem Betriebswert nähert³⁰. Wenn das Geräusch deutlich hörbar bleibt, schlägt die Quelle vor zu prüfen, ob die Lagerluft zu groß ist, der Sitz falsch ist oder die Schmierung fehlerhaft ist³⁰.

Geben Sie für die Anfrage die Lagerluftgruppe und die Betriebstemperatur- und Lastbedingung an, bei der die Grenze gelten muss. Das ermöglicht es dem Lieferanten, eine Unstimmigkeit zu melden, anstatt gegen die falsche Bedingung zu kalkulieren.

Auch der Gehäusesitz spielt eine Rolle: Für Anwendungen, die eine geräuscharme Rotation mit einem leicht verschiebbaren Außenring erfordern, ist eine Gehäusebohrungstoleranzklasse H6 aufgeführt¹⁹. Ob die NVH-Grenze bei Ihrer Betriebsdrehzahl oder nur bei der Standardprüfdrehzahl gilt, ist in diesen Quellen nicht geklärt, daher sollten Sie diese Frage dem Lieferanten ausdrücklich stellen.

Kommerzielle Bedingungen: Katalogartikel oder Sonderanfertigung?

Bevor die Anfrage hinausgeht, entscheiden Sie, ob das sortierte Teil ein Katalogartikel oder eine Sonderanfertigung ist, denn die kommerziellen Bedingungen unterscheiden sich. Kundenspezifisch entwickelte Lager erfordern häufig Mindestbestellmengen von 500 bis 1.000 Stück und Lieferzeiten von 12 bis 16 Wochen, während Standard-Kataloglager sofort verfügbar sind³⁴.

Die Mindestbestellmenge für ein lagerluftspezifisches Teil variiert je nach Typ, Spezifikation und ob eine Anpassung erforderlich ist, wobei Standard- und Sonderteile unterschiedlichen Bedingungen unterliegen³².

Ein Lieferantenbewertungsrahmen in den Quellen schlägt eine Mindestbestellmenge unter 5.000 Stück und eine Lieferzeit unter 60 Tagen als kommerzielle Schwellenwerte vor, aber das ist ein Rahmenschwellenwert und keine beobachteten Marktdaten³⁵.

Bitten Sie den Lieferanten anzugeben, ob das schwingungsgüteklassifizierte Teil ein Katalogartikel oder eine Sonderanfertigung ist, und die Mindestbestellmenge und Lieferzeit speziell für die sortierte Charge anzugeben. In diesen Quellen wird kein Preisaufschlag für schwingungsgüteklassifizierte gegenüber Standardlagern genannt, ebenso wenig Werkzeug- oder Prüfkosten für eine kundenspezifische Prüfvorrichtung.

Diese Zahlen müssen aus dem Angebot stammen und nicht aus einem Benchmark.

Qualifikationsnachweise, die mit dem Angebot zu verlangen sind

Das Nachweispaket ist das, was die Klausel von einem Wunsch in eine Prüfung verwandelt. Verlangen Sie diese mit dem Angebot und behandeln Sie die numerischen Schwellenwerte und Güteklassenwerte als vom Lieferanten geliefert und nicht als von der Norm geliefert, da die Quellen sie nicht veröffentlichen.

• ✓Prüfbericht pro Charge, rückverfolgbar zur Chargennummer, mit L-, M- und H-Bandwerten
• ✓Die definierende Norm und Ausgabe für jede angegebene Schwingungsgüteklasse, einschließlich der "Z"-Leiter, falls angeboten
• ✓Bestätigung, dass das Teil in den Geltungsbereich der Güteklasse fällt, einschließlich der Außendurchmessergrenze für die engsten Güteklassen
• ✓Qualitätszertifizierungsstatus: ISO 9001 als Basis, mit IATF 16949 bevorzugt, wo der Rahmen anwendbar ist
• ✓Nachweis der Fertigungsfähigkeit für den geräuschrelevanten Prozess, wie automatisiertes Schleifen und Z3/V3-Prüfung, wo der Lieferant dies angibt
• ✓Ob der Lieferant Anpassungen von Käfigmaterial, Kugelmaterial, Lagerluft, Deckscheiben, Schmierung, Kontaktwinkel, Vorspannung oder Dichtungen für das Präzisionsteil anbietet

Wo die Quellen uneinig sind oder zu Zahlen schweigen

Dies sind die Zahlen, die ein Käufer am ehesten in der Anfrage haben möchte und die die Quellen nicht klären. Behandeln Sie jede als Frage an den Lieferanten, nicht als einen Wert, der aus einer einzelnen Lieferantenseite übernommen wird.

Bevor Sie ein Angebot anfordern

• Das lässt die Quellenlage offen – klären Sie es mit dem Lieferanten: keine Quelle nennt Bestehens-/Nichtbestehens-Schwellenwerte für Schwingungen je Lagergrößenklasse oder Güteklasse.
• Das lässt die Quellenlage offen – klären Sie es mit dem Lieferanten: keine Quelle beschreibt DIN 620-7-, JIS B 1519- oder ANSI-ABMA-Entsprechungen zu ISO 15242.
• Das lässt die Quellenlage offen – klären Sie es mit dem Lieferanten: keine Quelle nennt Definitionen oder Werte der Güteklassen SKF Q/C/V, NSK V oder NTN N.
• Das lässt die Quellenlage offen – klären Sie es mit dem Lieferanten: keine Quelle spezifiziert ISO 3744-, ISO 11201- oder ISO 11202-Bedingungen, Mikrofonabstand oder Fremdgeräusch-Korrektur.
• Fragen Sie nach relevanten Exportdestinationen, Referenzen aus dem installierten Bestand und vergleichbaren Kundenkontakten.
• Das lässt die Quellenlage offen – klären Sie es mit dem Lieferanten: keine Quelle spezifiziert eine 100-%-Schwingungs-Prüfung gegenüber AQL-Stichproben oder das Prüfgerät und dessen Kalibrier-Rückverfolgbarkeit.
• Fordern Sie Zertifikatsnummern, ausstellende Stellen, Geltungsbereich und Gültigkeit für das exakte Modell und den Zielmarkt an.
• Das lässt die Quellenlage offen – klären Sie es mit dem Lieferanten: keine Quelle nennt ISO 3290-Kugelgüten (G5, G10) oder Grenzwerte für Bahnwelligkeit.
• Das lässt die Quellenlage offen – klären Sie es mit dem Lieferanten: keine Quelle sagt, ob der NVH-Grenzwert bei der Betriebsdrehzahl des Kunden oder nur bei der genormten Prüfdrehzahl gilt.
• Fordern Sie ein schriftliches Angebot mit Preisgrundlage, Mindestabnahmemenge, Werkzeugkosten, Zahlungsbedingungen und Produktionslieferzeit an.
• Das lässt die Quellenlage offen – klären Sie es mit dem Lieferanten: keine Quelle behandelt die ISO-17025-Kalibrierung des Schwingungsprüfstands, eine AS9100-Zertifizierung oder einen Beispiel-Schwingungsprüfbericht bzw. eine PPAP-artige Einreichung für eine konkrete Teilenummer.