Motor Instandsetzung – Gleitlager ĂŒberholen


Die am stÀrksten beanspruchten Lager an einem Oldtimer sind Gleitlager. Zu finden sind sie in Verbrennungsmotoren, z.B. an Brems- und Kupplungspedalen, an der Ventilsteuerung und bei den Kolbenbolzen.

Sehen Sie hier das exklusive Video ĂŒber die Überholung von Wellenlagern

Gleitlager sind einer extrem hohen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt und sollten allein schon deshalb in einwandfreien Zustand sein.
Gleitlager können, je nach Material und Art der Schmierung, fĂŒr sehr hohe Rotationsgeschwindigkeiten und Belastungen, wie z.B. bei Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Bestes Beispiel sind hier die Lagerschalen der Kurbelwelle. Die große Trag- und SchmiermittelflĂ€che der Lager wirkt dabei auch dĂ€mpfend auf StĂ¶ĂŸe und Schwingungen. Aber auch fĂŒr geringere Gleitgeschwindigkeiten kommen Gleitlager zum Einsatz, wie z.B. an der Pedalerie an Brems- und Kupplungspedal. Gleitlager sind außerdem sehr gerĂ€uscharm. An Lagerstellen, an denen sich die Lager nicht ĂŒber die Lagerstelle oder Gleitwelle schieben lassen, sind die Lagerschalen meist zweiteilig.
Gleitlager finden sich zum Beispiel auch an der KipphebelaufhÀngung der Ventilsteuerung und an der Kolbenbolzenlagerung am Pleuelauge.

Im Gegensatz zu Achsen, die in Kugellagern oder Kegellagern gelagert sind, drehen sich bei Gleitlagern die beiden bewegten Teile in direktem Kontakt zueinander. Beim Aufeinander-Gleiten entsteht ein mechanischer Widerstand, der als Gleitreibung bezeichnet wird. Dieser Faktor wird durch die Wahl der Materialpaarung und/oder durch das Erzeugen eines Schmierfilms gezielt reduziert. Daher unterscheidet man bei Gleitlagern zwischen einfachen Gleitlagern (ohne Schmierung) oder hydrodynamischen und hydrostatischen Gleitlagern (mit einer Öl oder Fett Schmierung).
Der entstehende Gleitwiderstand ergibt sich auch aus der Form des Gleitlagers. Bei einfachen Gleitlagern entsteht die Festkörper-Reibung. Geschmierte Gleitlager können eine sogenannte Mischreibung aufweisen durch die Reibung der Festkörper und der unterstĂŒtzenden Schmierung oder einer FlĂŒssigkeitsreibung. Am Motor eines Oldtimers haben wir es vor allem mit Misch- und FlĂŒssigkeits-Reibung zu tun. Daher ist die gute Schmierung und Ölversorgung der Gleitlager sehr wichtig. Ist die Ölversorgung unzureichend, entstehen grĂ¶ĂŸere SchĂ€den an Lager und Welle, da sich die Lager extrem Erhitzen und dabei Substanzmaterial abreibt. Auch abgenutzte Lager können nicht mehr die ausreichende Schmierung garantieren.

Bei hydrostatischen Gleitlagern sorgt ein vorgegebener Öldruck fĂŒr die Versorgung des entsprechenden Schmierfilms. Beim Anlaufen und im Nachlauf lĂ€sst der Öldruck nach und die Reibung erhöht sich, da die Ölversorgung nachlĂ€sst. Es entsteht dabei aber immer noch eine Mischreibung. Trotz dieser technisch guten Lösung sind auch solche Lager ĂŒber die Jahre einer Abnutzung ausgesetzt. Bereits wenige hundertstel Millimeter können zu Fehlfunktionen des Lagers fĂŒhren. Beispielsweise ist die Abweichungen von 0,03 mm bei einem Kolbenbolzenlager bereits bedenklich und ein Austausch sollte baldmöglichst in Angriff genommen werden.

Das Kolbenbolzenlager wird erneuert

Nachdem der Kolbenbolzen entfernt wurde, wird das im oberen Auge des Pleuels sitzende Gleitlager ausgedrĂŒckt. Dies erfolgt am besten mit einer Hydraulikpresse und einem entsprechenden Stempel. Ist keine Hydraulikpresse vorhanden, kann dies auch mit Hilfe eines Stempels und einem weichen Hammer erfolgen. Das Auge wird mit einer heißen Flamme stark erhitzt. Dadurch dehnt sich das Metall. Der Stempel eines AusdrĂŒckwerkzeugs oder eine Ratschen-Nuss wird auf den Rand des Lager-Rings aufgesetzt und mit leichten SchlĂ€gen aus der FĂŒhrung geklopft. Auf keinen Fall rohe Gewalt anwenden, da sich ansonsten die Pleuelstange verbiegen kann.
Ähnlich verfĂ€hrt man auch mit anderen Gleitlagern, wie zum Beispiel an der Achse der Kipphebelwelle. Wenn sich zum Beispiel die Kipphebel nicht mehr „flĂŒssig“ drehen lassen, liegt garantiert ein Schaden vor, d.h. Lassen sich die Kipphebel zu leicht bewegen und haben leichtes Spiel, liegt eine zu große Abnutzung vor. Die Kipphebel mĂŒssen sich sehr weich und wie auf einem Klebefilm bewegen lassen. Schwer bewegliche Kipphebel können Opfer eines Standschadens sein. In diesem Fall hat sich der Ölfilm zwischen Lager und Welle verharzt und verhindert eine frische Schmierung. In diesem Falle wird es nicht lange dauern, bis die Lager schwer beschĂ€digt werden, da die Gefahr des „Festfressens“ durch die erhöhte Festkörperreibung zu hoch wird. In unserem Beispiel ist ein solcher Schaden entstanden und hat sowohl die Welle als auch das Lager schwer beschĂ€digt.
Bei einem Kolbenbolzen können sich solche SchĂ€den noch drastischer auswirken, bedenkt man, dass ein Motor viele Jahre ĂŒber mit mehreren tausend Umdrehungen/Minute dreht und extreme KrĂ€fte vorhanden sind. Bei jeder Auf- und Ab-Bewegung werden die Lager am Ende eines Kolbengangs einer abrupten Gegenbewegung ausgesetzt. Dies lĂ€sst erkennen, welcher extremen Belastung das Lager und der Kolbenbolzen aushalten mĂŒssen. WĂ€re hier ein zu großes Spiel, wirkt sich dies auf den gesamten Lauf des Kolbens aus und wĂŒrde auch weitere MotorschĂ€den mit sich bringen.
Ebenso wirkt sich eine Fehlfunktion der Kipphebellager auf den Lauf des Motors aus, da die saubere Ventilöffnung und Schließfunktion nicht mehr garantiert ist. Auch hier spielen wenige Hundertstel Millimeter eine große Rolle.

Sind die Lagerschalen ausgedrĂŒckt, muss viel gemessen werden. Ist die Welle noch unbeschĂ€digt, wird diese mittels eines Haarlineals gemessen und geprĂŒft, ob sich die Welle verbogen hat. Auch wird geprĂŒft, ob sich an der Welle Einlaufspuren erkennen lassen. Kleinere Einlaufspuren von bis zu 0,1 Millimeter lassen sich an der Drehbank ausschleifen oder abdrehen. Tiefere Einlaufspuren sind nicht mehr zu korrigieren und die Welle mĂŒsste in diesem Falle ersetzt werden. Kaufen Sie keine Gebraucht-Teile aus dem Internet, da die Wahrscheinlichkeit, dass diese Teile ebenfalls solche Einlaufspuren oder Abnutzungen aufweisen ist sehr hoch.

Im nÀchsten Schritt wird mit Hilfe eines Mikrometers der Durchmesser der Welle gemessen.

Kasten:

Bei dem Mikrometer, auch Schraublehren bzw. Messschrauben genannt, benutzt man die Steigung eines Gewindes zur Ermittlung von LĂ€ngen oder Durchmessern, denn jede volle Umdrehung der Schraubspindel ruft eine bestimmte, gleichbleibende MaĂŸĂ€nderung hervor; die Schraubspindel wird damit zum TrĂ€ger der Maßeinheit .
Bei der meist ĂŒblichen Steigung der Spindel von 0,5 mm sind auf der Trommel der MantelhĂŒlse, 50 Teilstriche angebracht. Die kleinste, direkt ablesbare MaßgrĂ¶ĂŸe ist demnach 0,01 mm (0,50:50). Um stets gleichen Messdruck zu erhalten, ist die Messschraube mit einer Ratsche (GefĂŒhlsschraube) versehen.
Die ganzen und halben Millimeter werden auf der SkalenhĂŒlse, die Hundertstel auf der MantelhĂŒlse abgelesen. Gibt die MantelhĂŒlse auf der SkalenhĂŒlse einen halben Millimeter frei, so muss dieser zu den Hundertsteln zugezĂ€hlt werden
Nie die Messtrommel gewaltsam anziehen oder die Schraublehre ĂŒber das WerkstĂŒck pressen!

Restauration der Gleitschalenlager

Am besten ist es, die Gleitlager Schalen immer komplett zu erneuern. Neue Gleitlagerschalen werden aber meist im Untermaß geliefert und mĂŒssen entsprechend behandelt werden. NatĂŒrlich können die Lagerschalen auch selber gedreht werden. Doch sei eindringlich davor gewarnt, dass solche Lager aus einer ganz speziellen Bronze-Legierung gefertigt sind und niemals aus einem handelsĂŒblichen Kupfer-, Bronze oder auch Messing nachgefertigt werden sollten. Das originale Fertigungsmaterial ist in unseren FĂ€llen meistens eine spezielle Lagerbronze, die entsprechend behandelt wurde. Dieses Verfahren nennt man Sintern. Dabei werden die Grundstoffe pulvrig oder körnig durch ErwĂ€rmen miteinander verbacken. Im Gegensatz zum Schmelzverfahren, werden die Ausgangs-Stoffe nicht komplett eingeschmolzen und das Material weist eine gewisse PorösitĂ€t auf. Diese PorösitĂ€t ist vorteilhaft fĂŒr die Schmierung, da das Gleitmittel besser an der Lagerschale haften kann. Bei ungeschmierten Lagern kann sich in den offenen Poren der durch eine StĂŒtzschale gehaltenen Bronze eine Deckschicht aus zum Beispiel PTFE, Kohle, Graphit oder Blei einlagern. Bekannt sind solche Lager auch unter dem Namen Teflon Lager.

In unserem Fall handelt es sich auch um Lager aus gesinterter Bronze, nur dass diese bereits etwas dichter verpresst wurde und nach ihrer Erhitzung ĂŒber viele Stunden im Brennofen abgekĂŒhlt wurde, weshalb dies Bronze auch als gealterte Lagerbronze bezeichnet wird. Solche Bronze ist im Fachhandel durchaus erhĂ€ltlich.

Fertige Lagerschalen werden meistens mit einem leichten Untermaß geliefert. Dieses Untermaß ist notwendig, um die Lager an die Gleitwelle anzupassen. Dass Aussenmaß ist meist ein leichtes Übermaß, ca. 0,03 bis 0,06 mm, was ebenfalls notwendig ist, damit die Lagerschale nach der Montage fest sitzt. Das Innenmaß muss der Gleitwelle auf ein hundertstel mm angepasst werden. In der Regel muss das Lager im VerhĂ€ltnis zur Gleitwelle ein Spiel von ~ 0,02 mm aufweisen. Ein Spiel, dass man nur durch genauestes Messen erreicht.
An der Gleitwelle werden erst einmal alle Verharzungen und leichte Einlaufspuren beseitigt. Sehr leichte Unebenheiten können mit einem LĂ€ppleinen beseitigt werden. Dazu wird die Gleitwelle entweder in einen BohrstĂ€nder oder in die Spannbacken einer Drehbank eingespannt und wĂ€hrend des Rotierens mit einem extrem feinen Schleifleinen, 1000er oder 2500er, gelĂ€ppt. Das Schleifpapier wird dazu mehrfach gefaltet und ĂŒber die Gleitwelle gefĂŒhrt. Es geht hierbei nicht darum, großzĂŒgig Material abzutragen, sondern nur darum, die OberflĂ€che der Gleitwelle zu glĂ€tten. Bedenken Sie, dass die Welle meistens auch mit einer gehĂ€rteten Schicht versehen ist und ein zu großer Abtrag dieser Schicht die GrundhĂ€rte der Welle verringert. Zwischendurch wird die Welle immer wieder gemessen.
Im nĂ€chsten Schritt werden die bereits eingepressten Lagerschalen gemessen. Der Innendurchmesser Ă€ndert sich nach dem Einpressen nochmals und wird etwas kleiner. Das Untermaß des Innendurchmessers sollte die vorgegebenen < 0,02 mm nicht ĂŒberschreiten.

Ist das Untermaß der Lagerschale zu groß, kommt eine verstellbare Reibahle zum Einsatz. Mit einer solchen Ahle wird erst einmal das Maß der Schale angenĂ€hert. Dabei ist unbedingt darauf zu achten, dass bei diesem Vorgang keine tiefen Rattermarken entstehen. Sind solche Rattermarken einaml zu tief,lassen sich nicht mehr korrigieren. Zudem entsteht durch die Rattermarken eine extreme Ungenauigkeit in der Zentrierung.
Einfacher lĂ€sst sich das Untermaß mit einer sogenannten HohnbĂŒrste auf das vorgegebene Maß bringen. Diese HohnbĂŒrsten bestehen aus kurzen spindelförmig angeordneten Kunstoffarmen mit Schleifkörpern an dem Ă€ußeren Rand. Die Schleifkörper gibt es in verschiedenen SchleifstĂ€rken. Mit einem Akkubohrer kann nun mittels einer solchen HohnbĂŒrste durch gleichmĂ€ĂŸiges Auf- und Abbewegen die Lagerschale auf Maß gehohnt werden. Um das Hohnen zu kĂŒhlen und den Abtrag feiner durchzufĂŒhren, wird stĂ€ndig Öl zugegeben. Zwischendurch wird wiederholt immer wieder gemessen. Mit einer Innenmessuhr wird auch die GleichmĂ€ĂŸigkeit des Lagers immer wieder ĂŒberprĂŒft.
Feinste Korrekturen im Hundertstel-Bereich können ebenfalls durch LĂ€ppen korrigiert werden. Am einfachsten geht dies mittels eines selbst gebauten LĂ€ppdorns. Ein Rundholz wird an der Spitze eingekerbt und ein lĂ€ngeres StĂŒck LĂ€ppleinen aufgesteckt. Das Lappleinen wir aufgewickelt und in die Lagerbuchse eingefĂŒhrt. Bei der Wicklung des LĂ€ppleinens muss auf die Laufrichtung des Akkuschraubers geachtet werden. Mit einem Akkuschrauber wird nun der LĂ€ppdorn zum Rotieren gebracht.

Ist das richtige Innenmaß erreicht, wird die Gleitwelle testweise eingesetzt. Um die Passgenauigkeit zu ĂŒberprĂŒfen, wird das Lager oder die Gleitwelle mit blauer Tuschierpaste eingefĂ€rbt. Dreht man nun die Gleitwelle im Lager, erkennt man eventuelle Einlaufspuren oder Unebenheiten die spĂ€ter zu einer Fehlfunktion fĂŒhren können.

Stimmen alle Maße, kann das Gleitlager wieder seine zuverlĂ€ssige TĂ€tigkeit aufnehmen.

Lagerdefekte

Ursachen fĂŒr das Warmlaufen und Fressen von Gleitlagern sind hĂ€ufig zu wenig und ungeeignete Schmiermittel, verschmutzte Schmiermittel oder Lagerstellen (auch nach zu langen Standzeiten des Oldtimers), ein zu hoher Lagerdruck oder eine zu hohe Laufgeschwindigkeit.