FAG - Lezajevi

Wälzlager

Schmierung von Wälzlagern

FAG OEM und Handel AG Publ.-Nr. WL 81 115/4 DA

Schmierung von Wälzlagern

Publ.-Nr. WL 81 115/4 DA

FAG OEM und Handel AG Ein Unternehmen der FAG Kugelfischer-Gruppe

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Inhalt

1 Der Schmierstoff im Wälzlager . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1 Aufgaben der Schmierung bei Wälzlagern . . . . . . . . . 31.1.1 Unterschiedliche Schmierungszustände im

Wälzlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1.2 Der Schmierfilm bei Ölschmierung . . . . . . . . . . . . . 41.1.3 Einfluß des Schmierfilms und der Sauberkeit auf

die erreichbare Lagerlebensdauer . . . . . . . . . . . . . . . 61.1.4 Der Schmierfilm bei Fettschmierung . . . . . . . . . . . . 121.1.5 Schmierstoffschichten bei Trockenschmierung . . . . 131.2 Berechnung des Reibungsmoments . . . . . . . . . . . . . 141.3 Höhe der Betriebstemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2 Schmierverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.1 Fettschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.2 Ölschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.3 Feststoffschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.4 Wahl des Schmierverfahrens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.5 Beispiele zu unterschiedlichen Schmierverfahren . . . 212.5.1 Zentralschmieranlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.5.2 Ölumlaufanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.5.3 Ölnebelanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.5.4 Öl-Luft-Schmieranlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.5.5 Öl- und Fett-Sprühschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3 Auswahl des Schmierstoffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243.1 Auswahl des geeigneten Fettes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.1.1 Beanspruchung durch Drehzahl und Belastung . . . . 273.1.2 Forderungen an die Laufeigenschaften . . . . . . . . . . . 283.1.3 Besondere Betriebsbedingungen und

Umwelteinflüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.2 Auswahl des geeigneten Öles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.2.1 Empfohlene Ölviskosität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.2.2 Ölauswahl nach Betriebsbedingungen . . . . . . . . . . . 313.2.3 Ölauswahl nach Öleigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . 313.3 Auswahl von Festschmierstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . 333.4 Biologisch schnell abbaubare Schmierstoffe . . . . . . . 33

4 Versorgung der Lager mit Schmierstoff . . . . . . . . . . 344.1 Versorgung der Lager mit Fett . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.1.1 Geräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.1.2 Erstbefettung und Neubefettung . . . . . . . . . . . . . . . 344.1.3 Fettgebrauchsdauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.1.4 Schmierfrist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.1.5 Nachschmierung, Nachschmierintervalle . . . . . . . . . 364.1.6 Beispiele zur Fettschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.2 Versorgung der Lager mit Öl . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434.2.1 Geräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434.2.2 Tauchschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434.2.3 Umlaufschmierung mit mittleren und größeren

Ölmengen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444.2.4 Minimalmengenschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474.2.5 Beispiele zur Ölschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494.3 Versorgung der Lager mit Festschmierstoff . . . . . . . . 52

FAG 2

5 Schäden durch mangelhafte Schmierung . . . . . . . . 525.1 Verunreinigungen im Schmierstoff . . . . . . . . . . . . . . 525.1.1 Feste Fremdstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545.1.2 Maßnahmen zur Verminderung der Konzentration

von Fremdstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545.1.3 Ölfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545.1.4 Flüssige Verunreinigungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555.2 Reinigung verschmutzter Lager . . . . . . . . . . . . . . . . 555.3 Schadensverhütung und Schadensfrüherkennung

durch Überwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

6 Glossar – Erläuterung schmiertechnischer Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Der Schmierstoff im WälzlagerAufgaben der Schmierung bei Wälzlagern

1 Der Schmierstoff im Wälzlager

1.1 Aufgaben der Schmierung bei Wälzlagern

Die Schmierung hat bei Wälzlagern –ähnlich wie bei Gleitlagern – vor allemdie Aufgabe, eine metallische Berührungder Roll- und Gleitflächen zu verhindernoder zu mindern, also Reibung und Ver-schleiß gering zu halten.

Öl, das an den Oberflächen der auf-einander abrollenden Teile haftet, wird indie Kontaktbereiche der Wälzlager geför-dert. Das Öl trennt die Berührungs-flächen und verhindert so metallischenKontakt (»physikalische Schmierung«).

In den Kontaktflächen der Wälzlagertreten außer Rollbewegungen auch nochGleitbewegungen auf, allerdings in vielgeringerem Ausmaß als bei Gleitlagern.Diese Gleitbewegungen haben ihre Ur-sache in elastischen Verformungen deraufeinander abrollenden Teile und in dergekrümmten Form von Rollflächen.

Wo in Wälzlagern reine Gleitbewe-gungen auftreten, also zwischen Roll-körpern und Käfig oder zwischen Rollen-stirn- und Bordflächen, sind die Drückein der Regel weit niedriger als im Rollbe-reich. Gleitbewegungen spielen in Wälz-lagern nur eine untergeordnete Rolle.Selbst bei ungünstigen Schmierbedingun-gen sind die Verlustleistung und der Ver-schleiß sehr gering. Dadurch ist es mög-lich, Wälzlager mit Fetten unterschied-licher Penetrationsklasse und mit Ölenunterschiedlicher Viskosität zu schmie-ren. So kann ein großer Drehzahlbereichund auch ein großer Belastungsbereichbeherrscht werden.

Manchmal bildet sich kein voll tragen-der Schmierfilm aus, so daß zumindest inTeilbereichen die Trennung durch denSchmierfilm nicht gegeben ist. Auch insolchen Fällen ist verschleißarmer Betriebmöglich, wenn die dabei lokal auftreten-de hohe Temperatur chemische Reaktio-nen zwischen den Additiven im Schmier-stoff und den Oberflächen der Rollkörperoder Lagerringe auslöst. Die dabei entste-henden tribomechanischen Reaktions-schichten stellen schmierfähige Produkte

dar, man spricht in diesem Fall von »chemischer Schmierung«.

Die Schmierung wird nicht nur durchsolche Reaktionen der Additive unter-stützt, sondern auch durch Festschmier-stoffe, die dem Öl oder Fett beigegebensind, bei Fett auch durch den Verdicker.In Sonderfällen ist es möglich, Wälzlagernur mit Feststoff zu schmieren.

Zusätzliche Aufgaben des Schmier-stoffs im Wälzlager sind der Korrosions-schutz, die Abfuhr von Wärme aus demLager (Ölschmierung), das Ausspülenvon Verschleißteilchen und Verunreini-gungen aus dem Lager (Ölumlaufschmie-rung mit Ölfilterung), die Unterstützungder Dichtwirkung von Lagerdichtungen(Fettkragen, Öl-Luft-Schmierung).

1.1.1 Unterschiedliche Schmierungs-zustände im Wälzlager

Das Reibungs- und Verschleißver-halten und die erreichbare Lebensdauerdes Wälzlagers hängen vom Schmie-rungszustand ab. Im Wälzlager tretenhauptsächlich folgende Schmierungs-zustände auf:

– Vollschmierung: Die Oberflächen derrelativ zueinander bewegten Flächensind ganz oder nahezu vollständigdurch einen Schmierfilm getrennt(Bild 1a).Es herrscht fast reine Flüssigkeits-reibung. Dieser Schmierungszustand,den man auch als Flüssigkeitsschmie-rung bezeichnet, sollte für den Dauer-betrieb stets angestrebt werden.

– Teilschmierung: Aufgrund zu geringerSchmierfilmdicke kommt es in Teilbe-reichen zu Festkörperkontakten (Bild 1b). Es tritt Mischreibung auf.

– Grenzschmierung: Enthält derSchmierstoff geeignete Zusätze (Addi-tive), so kommt es bei den hohenDrücken und Temperaturen in denFestkörperkontakten zu Reaktionenzwischen den Zusätzen und den metal-lischen Oberflächen. Hierbei bildensich schmierfähige Reaktionsprodukte,die eine dünne Grenzschicht entstehenlassen (Bild 1c).

Vollschmierung, Teilschmierung undGrenzschmierung treten sowohl bei Öl-schmierung als auch bei Fettschmierungauf. Der Schmierungszustand bei Fett-schmierung wird hauptsächlich von derViskosität des Grundöls bestimmt. Zu-sätzlich hat auch der Verdicker des Fetteseine Schmierwirkung.

1: Unterschiedliche Schmierungs-zustände

3 FAG

a) VollschmierungDie Oberflächen werden durch einen tragenden Ölfilm völlig getrennt

b) TeilschmierungSowohl der tragende Ölfilm als auch der Grenzfilm sind von Bedeutung

c) GrenzschmierungDas Verhalten hängt in erster Linie von den Eigenschaften des Grenzfilms ab

Grenzfilm Schmierstoffschicht


– Trockenschmierung: Festschmierstoffe(z. B. Graphit und Molybdändisulfid),die als dünne Schicht auf den Funk-tionsflächen aufgebracht sind, könnenden metallischen Kontakt verhindern.Eine solche Schicht haftet allerdingsnur bei geringen Umfangsgeschwin-digkeiten und kleinen Drücken überlängere Zeit. Auch Festschmierstoffein Ölen oder Fetten verbessern dieSchmierung bei Festkörperkontakten.

1.1.2 Der Schmierfilm bei Ölschmierung

Bei der Beurteilung des Schmierungs-zustands wird von der Schmierfilmbil-dung zwischen den lastübertragendenRoll- und Gleitflächen ausgegangen. DerSchmierfilm zwischen den Rollflächenläßt sich mit Hilfe der Theorie der elasto-hydrodynamischen Schmierung (EHD-Schmierung) beschreiben. Die Schmier-

verhältnisse im Gleitkontakt, beispiels-weise zwischen Rollenstirn und Bord vonKegelrollenlagern, werden dagegen durchdie Theorie der hydrodynamischenSchmierung ausreichend wiedergegeben,denn in den Gleitkontakten treten kleine-re Drücke auf als in den Rollkontakten.

Die minimale Schmierfilmdicke hminfür EHD-Schmierung errechnet sichnach den in Bild 2 angegebenen Glei-chungen für Punktberührung und für

FAG 4

2: Elastohydrodynamischer Schmierfilm. Schmierfilmdicke für Punkt- und Linienberührung

EHD-Druckverteilung

Hertzsche Druckverteilung

EinlaufseiteAuslaufseite

Verformung der Rolle

Schmierfilm

Verformung der Laufbahn

p0nach Hertz

2bnach Hertz

hmin

r2

r1

v1

v2

Q

Punktberührung nach Hamrock und Dowson

hmin = 3,63 · U0,68 · G0,49 · W–0,073 · (1 – e–0,68 · k) · Rr [m]

Linienberührung nach Dowson

hmin = 2,65 · U0,7 · G0,54 · W'–0,13 · Rr [m]

mit U = h0 · v/(E' · Rr)G = a · E'W = Q/(E' · Rr

2) für PunktberührungW' = Q/(E' · Rr · L) für Linienberührung

Darin sind

hmin [m] Kleinste Schmierfilmdicke im RollkontaktU GeschwindigkeitsparameterG WerkstoffparameterW Belastungsparameter bei PunktberührungW' Belastungsparameter bei Linienberührunge e = 2,71828..., Basis der natürlichen

Logarithmenk k = a/b, Verhältnis der Halbachsen der

Druckflächena [m2/N] Druck-Viskositäts-Koeffizienth0 [Pa · s] Dynamische Viskositätv [m/s] v = (v1 + v2)/2, mittlere Rollsummen-

geschwindigkeitv1 = Rollkörpergeschwindigkeitv2 = Geschwindigkeit am Innen- bzw. Außenkontakt

E' [N/m2] E' = E/[1 – (1/m)2], effektiver Elastizitätsmodul

E = Elastizitätsmodul = 2,08 · 1011 [N/m2] für Stahl1/m = Poissonsche Konstante = 0,3 für Stahl

Rr [m] Reduzierter KrümmungsradiusRr = r1 · r2/(r1 + r2) bei InnenkontaktRr = r1 · r2/(r1 – r2) bei Außenkontakt

r1 = Radius des Rollkörpers [m]r2 = Radius der Innen- bzw. Außenringlaufbahn [m]

Q [N] RollkörperbelastungL [m] Spaltlänge bzw. effektive Rollenlänge


Linienberührung. Bei Punktberührungist das seitliche Abfließen des Öles ausdem Spalt berücksichtigt. Die Gleichungzeigt den großen Einfluß der Rollge-schwindigkeit v, der dynamischen Visko-sität h0 und des Druck-Viskositäts-Ko-effizienten a auf hmin. Von geringem Ein-fluß ist die Belastung Q. Das liegt daran,daß mit zunehmender Belastung die Vis-kosität steigt und sich die Berührungs-flächen aufgrund elastischer Verformun-gen vergrößern.

Anhand der errechneten Schmierfilm-dicke kann man prüfen, ob sich unterden gegebenen Bedingungen ein ausrei-chend starker Schmierfilm ausbildet. Imallgemeinen sollte die minimale Dickedes Schmierfilms ein Zehntel bis einigeZehntel Mikrometer betragen. Untergünstigen Umständen werden mehrereMikrometer erreicht.

Die Viskosität des Schmieröls ändert

sich mit dem Druck im Wälzkontakt. Es gilth = h0 · eap

h dynamische Viskosität bei Druck p [Pa s]

h0 dynamische Viskosität bei Normaldruck [Pa s]

e (= 2,71828) Basis der natürlichen Logarithmen

a Druck-Viskositäts-Koeffizient [m2/N]

p Druck [N/m2]Die Abhängigkeit vom Druck ist bei

der Berechnung des Schmierzustandsgemäß der EHD-Theorie für Schmier-stoffe auf Mineralölbasis berücksichtigt.Das Druck-Viskositätsverhalten einigerSchmierstoffe zeigt das Diagramm, Bild 3. Der Bereich a-b für Mineralöle istdie Basis für das a23-Diagramm, Bild 7 (Seite 7). Auch Mineralöle mit EP-Zusät-zen zeigen a-Werte in diesem Bereich.

Bei erheblichem Einfluß des Druck-Viskositäts-Koeffizienten auf das Vis-kositätsverhältnis, z. B. bei Diester, Fluor-kohlenwasserstoff oder Silikonöl, sind fürdas Viskositätsverhältnis û die Korrektur-faktoren B1 und B2 zu berücksichtigen.Es gilt ûB1,2 = û · B1 · B2û Viskositätsverhältnis bei Mineralöl

(siehe Abschnitt 1.1.3)B1 Korrekturfaktor für Druck-Visko-

sitätsverhalten= aSyntheseöl/aMineralöl(Werte für a siehe Bild 3)

B2 Korrekturfaktor für unterschiedliche Dichte= rSyntheseöl/rMineralöl

Das Diagramm, Bild 4, zeigt den Ver-lauf der Dichte r über der Temperatur fürMineralöle. Der Verlauf für ein Synthese-öl kann abgeschätzt werden, wenn dieDichte r bei 15 °C bekannt ist.

5 FAG

3: Druck-Viskositäts-Koeffizient a als Funktion der kinematischen Viskosität n, gültig für Druckbereich 0 bis 2000 bar4: Abhängigkeit der Dichte r der Mineralöle von der Temperatur t

h

g

a

b

e

l

k i

3001,0

2,0

3,0

4,0

1 2 3 4 6 8 10 20 30 40 60 100

Kinematische Viskosität ν

mm2/s

Dru

ck-V

isko

sitä

ts-K

oeffi

zien

t α

· 10

8

m2/N0,98 g/cm 3

bei 15 ˚C0,960,940,920,900,88 0,86 0,84

Temperatur t

0 15 50 100

Dic

hte

ρ

1,00

0,98

0,94

0,92

0,90

0,88

0,86

0,84

0,82

0,80

0,78

0,76

0,74˚C

g/cm3

a–b Mineralöle h Fluorkohlenwasserstoffe Diester i Polyglykolg Triarylphosphatester k, l Silikone

3 4


1.1.3 Einfluß des Schmierfilms und der Sauberkeit auf die erreichbare Lagerlebensdauer

Seit den 60er Jahren erkannte man aus Versuchen und Praxis immer deutli-cher, daß bei einem trennenden Schmier-film ohne Verunreinigungen in den Kon-takten Rollkörper/Laufbahn die Lebens-dauer eines mäßig belasteten Lagers we-sentlich länger ist als die nach der klassi-schen Lebensdauergleichung L = (C/P)p

ermittelte. 1981 wies FAG als ersterLagerhersteller die Dauerfestigkeit derWälzlager nach. Aus diesen Erkennt-nissen, internationalen Normempfeh-lungen und praktischen Erfahrungenwurde ein verfeinertes Verfahren zur Be-rechnung der erreichbaren Lebensdauerentwickelt.

Bedingungen für die Dauerfestigkeitsind:

– vollständige Trennung der Roll-kontakte durch den Schmierfilm(û ≥ 4)

– höchste Sauberkeit im Schmierspaltentsprechend V = 0,3

– Belastungskennzahl fs* ≥ 8. fs* = C0/P0*C0 statische Tragzahl [kN]

siehe FAG-KatalogP0* äquivalente Lagerbelastung [kN],

ermittelt ausP0* = X0 · Fr + Y0 · Fa [kN]

wobei X0 und Y0 Faktoren aus FAG-Katalog und

Fr dynamische Radialkraft [kN]Fa dynamische Axialkraft [kN]

Erreichbare Lebensdauer nach FAG

Lna = a1 · a23 · L [106 Umdrehungen] oder Lhna = a1 · a23 · Lh [h]

Der Faktor a1 ist 1 für die üblicheAusfallwahrscheinlichkeit von 10 %.

Der Faktor a23 (Produkt aus Basiswerta23II und Sauberkeitsfaktor s, siehe unten)erfaßt die Einflüsse von Werkstoff undBetriebsbedingungen, also auch die derSchmierung und der Sauberkeit im Schmier-spalt, auf die erreichbare Lebensdauer.

Der nominellen Lebensdauer L (DINISO 281) liegt das Viskositätsverhältnis û = 1 zugrunde.

Das Viskositätsverhältnis û = n/n1wird als Maß für die Schmierfilmbildungzur Bestimmung des Basiswerts a23II (Dia-gramm, Bild 7) verwendet.

Darin sind n die Viskosität desSchmieröls oder des Grundöls des ver-wendeten Fettes bei Betriebstemperatur(Diagramm, Bild 5) und n1 eine von derLagergröße (mittlerer Durchmesser dm)und der Drehzahl n abhängige Bezugsvis-kosität (Diagramm, Bild 6).

FAG 6

5: Viskositäts-Temperatur-Diagramm für Mineralöle6: Bezugsviskosität n1 in Abhängigkeit von Lagergröße und Drehzahl; D = Lageraußendurchmesser, d = Bohrungsdurchmesser

100000

50000

20000

10000

5000

2000

1000

500

200

100

50

20

10

5

2

1000

500

200

100

50

20

10

5

310 20 50 100 200 500 1000

n [ m

in-1 ]

D+d2

mmMittl. Lagerdurchmesser dm =

mm

2

sB

ezug

svis

kosi

tät

1_ν

5 6

1500100068046032022015010068

4632

22

15

10

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

104 6 8 10 20 30 40 60 100 200 300

Viskosität [mm2/s]bei 40 °C

Bet

rieb

stem

per

atur

t [°

C]

Betriebsviskosität ν [mm2/s]


Aus der Gleichung für die erreichbareLebensdauer Lna und aus dem Diagramm,Bild 7, geht hervor, wie sich eine von derBezugsviskosität abweichende Betriebs-viskosität auf die erreichbare Lebensdauerauswirkt. Bei einem Viskositätsverhältnisû > 2 bis 4 bildet sich zwischen den Kon-taktflächen ein voll tragender Schmier-film aus. Je weiter û unter diesen Wertenliegt, desto größer ist der Mischrei-bungsanteil und desto wichtiger dieSchmierstoffadditivierung.

Die Betriebsviskosität n des verwen-deten Öles oder des Grundöls des ver-wendeten Fettes, also dessen kinema-tische Viskosität bei Betriebstemperatur,ist in den Datenblättern der Öl- bzw.Fetthersteller angegeben. Wenn die Vis-

kosität nur bei 40 °C bekannt ist, kannfür Mineralöle mit durchschnittlichemViskositäts-Temperatur-Verhalten dieViskosität bei Betriebstemperatur ausdem Diagramm, Bild 5, ermittelt werden.

Die Betriebstemperatur zur Ermitt-lung von n hängt von der erzeugten Reibungswärme ab, vgl. Abschnitt 1.2.Liegen keine Temperaturmeßwerte ver-gleichbarer Einbaustellen vor, kann mandie Betriebstemperatur mittels einer Wär-mebilanzrechnung abschätzen, siehe Abschnitt 1.3.

Als Betriebstemperatur ist durch Mes-sen nur die Temperatur des nicht rotie-renden Ringes und nicht die wirklicheTemperatur der Oberflächen des bean-spruchten Kontaktbereichs bekannt. Bei

kinematisch günstigen Lagern (Kugel-lager, Zylinderrollenlager) kann man dieViskosität näherungsweise mit der Tem-peratur des nicht rotierenden Ringes be-stimmen. Bei Fremderwärmung wird dieViskosität mit dem Mittelwert der Tem-peraturen der Lagerringe bestimmt.

Bei hochbelasteten Lagern und bei Lagern mit größeren Gleitanteilen (z. B.bei vollrolligen Zylinderrollenlagern,Pendelrollenlagern und axial belastetenZylinderrollenlagern) ist die Temperaturim Kontaktbereich bis 20 K höher als diemeßbare Betriebstemperatur. Das läßtsich in etwa ausgleichen, indem man nurden halben Wert n der aus dem Dia-gramm abgelesenen Betriebsviskosität indie Formel û = n/n1 einsetzt.

7 FAG

7: Basiswert a23II zur Ermittlung des Faktors a23

20

10

5

2

1

0,5

0,2

0,10,05 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10

a23II K=0

K=1

K=2

K=3

K=4

K=5

K=6

κ = ν1

ν

I

II III

Bereich

I Übergang zur DauerfestigkeitVoraussetzung: Höchste Sauberkeit im Schmierspalt und nicht zu hohe Belastung, geeigneter Schmierstoff

II Normale Sauberkeit im Schmierspalt(bei wirksamen, in Wälzlagern geprüften Additivensind auch bei û < 0,4 a23-Werte > 1 möglich)

III Ungünstige SchmierbedingungenVerunreinigungen im SchmierstoffUngeeignete Schmierstoffe

Grenzen der LaufzeitberechnungAuch mit der erweiterten Lebensdauerberechnung wird als Ausfallursache lediglich die Werkstoffermüdung berück-sichtigt. Der tatsächlichen Gebrauchsdauer des Lagers kann die ermittelte "erreichbare Lebensdauer" nur dann entsprechen, wenn die Schmierstoffgebrauchsdauer oder die durch Verschleiß begrenzte Gebrauchsdauer nicht kürzer ist als die Ermüdungslaufzeit.


Zur Ermittlung des Basiswerts a23IIim Diagramm, Bild 7, benötigt man dieBestimmungsgröße K = K1 + K2.

Den Wert K1 kann man dem Dia-gramm, Bild 8, in Abhängigkeit von derLagerbauart und der Belastungskennzahlfs* entnehmen.

K2 hängt ab vom Viskositätsverhältnisû und von der Kennzahl fs*. Die Wertedes Diagramms, Bild 9, gelten für nichtadditivierte Schmierstoffe und fürSchmierstoffe mit Additiven, deren be-

sondere Wirksamkeit in Wälzlagern nichtgeprüft wurde.

Bei K = 0 bis 6 liegt a23II auf einer derKurven im Bereich II des Diagramms,Bild 7.

Bei K > 6 kann nur ein Faktor a23 imBereich III erwartet werden. Man solltein diesem Fall durch eine Verbesserungder Verhältnisse einen kleineren Wert Kund damit den definierten Bereich II an-streben.

Anmerkung zu Additiven:

Sind die Oberflächen nicht vollständigdurch einen Schmierfilm getrennt, solltendie Schmierstoffe zusätzlich zu Wirkstof-fen für die Erhöhung des Korrosions-schutzes und der Alterungsbeständigkeitauch geeignete Additive zur Verschleiß-minderung und zur Erhöhung der Be-lastbarkeit enthalten. Dies gilt insbeson-dere bei û ≤ 0,4, weil dann der Verschleißdominiert.

FAG 8

8: Bestimmungsgröße K1 in Abhängigkeit von der Kennzahl fs* und der Lagerbauart9: Bestimmungsgröße K2 in Abhängigkeit von der Kennzahl fs* für nicht additivierte Schmierstoffe und für Schmierstoffe mit

Additiven, deren Wirksamkeit in Wälzlagern nicht geprüft wurde

4

3

2

1

00 2 4 6 8 10 12

a

K1

fs*

b

c

d

7

6

5

4

3

2

1

00 2 4 6 8 10 12

fs*

K2

κ=0,25**κ=0,3**

κ=0,35**κ=0,4**κ=0,7κ=1κ=2κ=4

κ=0,2**

KugellagerKegelrollenlagerZylinderrollenlagerPendelrollenlagerAxial-Pendelrollenlager 3)

Axial-Zylinderrollenlager 1), 3)

vollrollige Zylinderrollenlager 1), 2)

ab

c

d

Nur in Verbindung mit Feinfilterung des Schmierstoffs entsprechend V < 1 erreichbar, sonst K1 ≥ 6 annehmen.Beachte bei der Bestimmung von ν: Die Reibung ist mindestens doppelt so hoch wie bei Lagern mit Käfigen.Das führt zu höherer Lagertemperatur.Mindestbelastung beachten.

1)

2)

3)

K2 wird gleich 0 beiSchmierstoffen mit Additiven,für die ein entsprechenderpositiver Nachweis vorliegt.

Bei κ ≤ 0,4 dominiert derVerschleiß im Lager, wenner nicht durch geeigneteAdditive unterbunden wird.

**

8

9


Die Additive in den Schmierstoffenreagieren mit den metallischen Ober-flächen des Lagers und bilden trennendeReaktionsschichten, die bei voller Wirk-samkeit als Ersatz für die fehlende Öl-filmtrennung dienen. Generell sollte jedoch zunächst eine Trennung durch einen ausreichend tragenden Ölfilm an-gestrebt werden.

Sauberkeitsfaktor s

Der Sauberkeitsfaktor s quantifiziertden Einfluß der Verschmutzung auf dieLebensdauer. Zur Ermittlung von s be-nötigt man die Verunreinigungskenn-größe V.

Für "normale Sauberkeit" (V = 1) giltimmer s = 1, d. h. a23II = a23.

Bei "erhöhter Sauberkeit" (V = 0,5)und "höchster Sauberkeit" (V = 0,3)

erhält man, ausgehend vom fs*-Wert undin Abhängigkeit vom Viskositätsverhält-nis û, über das rechte Feld (a) des Dia-gramms, Bild 10, einen Sauberkeitsfaktors ≥ 1. Bei û ≤ 0,4 gilt s = 1.

Bei V = 2 (mäßig verunreinigterSchmierstoff ) und V = 3 (stark verunrei-nigter Schmierstoff ) ergibt sich s aus demBereich b des Diagramms, Bild 10.

9 FAG

10: Diagramm zum Bestimmen des Sauberkeitsfaktors sa Diagramm für erhöhte (V = 0,5) bis höchste (V = 0,3) Sauberkeitb Diagramm für mäßig verunreinigten Schmierstoff (V = 2) und stark verunreinigten Schmierstoff (V = 3)

1

V = 1

2,5 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 2 3 5 10 15 20 30

κ=1

κ=0,7

κ=0,5

1

V = 0,5 V = 0,3

Belastungskennzahl fs* Sauberkeitsfaktor s

κ=0,6

κ=0,

9

κ=0,

8

κ=1,

5

κ=2

κ=2,

5κ=

3

κ=3,

5

κ=4

0,1

0,2

0,3

0,70,5

V = 1

V = 2

V = 3

Sau

ber

keits

fakt

or s

0,05

0,03

Ein Sauberkeitsfaktor s > 1 ist für vollrollige Lager nur erreichbar, wenn durch hochviskosen Schmierstoff und äußerste Sauberkeit (Ölreinheit nach ISO 4406 mindestens 11/7) Verschleiß in den Kontakten Rolle/Rolle ausgeschlossen ist.

a

b


Verunreinigungskenngröße V

Die Verunreinigungskenngröße Vhängt ab vom Lagerquerschnitt, von derBerührungsart im Rollkontakt und vonder Ölreinheitsklasse, Tabelle, Bild 11.

Werden im höchstbeanspruchten Kon-taktbereich eines Wälzlagers harte Parti-kel ab einer bestimmten Größe überrollt,führen Eindrücke in den Rollkontakt-flächen zu vorzeitiger Werkstoffermü-dung. Je kleiner die Kontaktfläche, destoschädlicher ist die Wirkung einer be-stimmten Partikelgröße. Kleine Lager rea-gieren also bei gleichem Verschmutzungs-grad empfindlicher als große und Lagermit Punktberührung (Kugellager) emp-findlicher als solche mit Linienberührung(Rollenlager).

Die erforderliche Ölreinheitsklassenach ISO 4406 (Bild 12) ist eine objektivmeßbare Größe für den Grad der Ver-schmutzung eines Schmierstoffs. Zu ihrerBestimmung benutzt man die genormtePartikel-Zählmethode.

Dabei wird die Anzahl aller Partikel> 5 µm und die aller Partikel > 15 µm einer bestimmten ISO-Ölreinheitsklassezugeordnet. So bedeutet eine Ölreinheit15/12 nach ISO 4406, daß je 100 mlFlüssigkeit zwischen 16000 und 32000Partikel > 5 µm und zwischen 2000 und4000 Partikel > 15 µm vorhanden sind.Der Unterschied von einer Klasse zurnächsten besteht in einer Verdoppelungbzw. Halbierung der Partikelzahl.

Insbesondere Partikel mit einer Härte> 50 HRC wirken sich lebensdauermin-dernd im Wälzlager aus. Dies sind Teil-chen aus gehärtetem Stahl, Sand undSchleifmittelrückstände. Vor allem letzte-re sind extrem schädlich, vgl. Bild 65.

Liegt – wie in vielen Anwendungsfäl-len – der überwiegende Anteil der vor-handenen Fremdstoffe im lebensdauer-mindernden Härtebereich, kann die miteinem Partikelzähler ermittelte Reinheits-klasse direkt mit den Werten der Tabelle,Bild 11, verglichen werden. Stellt sich jedoch bei der Untersuchung des Filter-rückstands nach der Partikelzählung her-aus, daß es sich z.B. nahezu ausschließlichum mineralische Verschmutzung wie be-sonders lebensdauermindernden Form-sand oder Schleifkörner handelt, sind die

Meßwerte um eine bis zwei Reinheitsklas-sen zu erhöhen, bevor die Verunreini-gungskenngröße V ermittelt wird. Umge-kehrt sollte, wenn vorwiegend weicheTeilchen wie Holz, Fasern oder Farbe imSchmierstoff nachgewiesen werden, derMeßwert des Partikelzählers entspre-chend verringert werden.

Um die geforderte Ölreinheit zu er-zielen, sollte eine bestimmte Filterrück-halterate bx vorhanden sein (vgl. Ab-schnitt 5.1.3). Bei Verwendung eines sol-chen Filters kann jedoch nicht automa-tisch auf eine Ölreinheitsklasse geschlos-sen werden.

Abstufung der Verunreinigungs-kenngröße

Normale Sauberkeit (V = 1) wird fürhäufig vorkommende Bedingungen ange-nommen:

– gute, auf die Umgebung abgestimmteAbdichtung

– Sauberkeit bei der Montage

– Ölreinheit entsprechend V = 1

– Einhalten der empfohlenen Ölwech-selfristen

Höchste Sauberkeit (V = 0,3) liegt inder Praxis vor bei

– Lagern, die von FAG gefettet und mitDicht- oder Deckscheiben gegenStaub abgedichtet sind. Bei dauerfesterAuslegung begrenzt meist die Schmier-stoffgebrauchsdauer die Lebensdauer.

– Fettschmierung durch den Anwender.Er achtet darauf, daß die im Lieferzu-stand gegebene Sauberkeit währendder gesamten Betriebszeit erhaltenbleibt, indem er die Lager unter Ein-haltung höchster Sauberkeit in saubereGehäuse einbaut, mit sauberem Fettschmiert und Vorkehrungen trifft, daßim Betrieb kein Schmutz ins Lager ge-langen kann (geeignete FAG Wälz-lagerfette Arcanol vgl. Seite 57).

– Lagern mit Ölumlaufschmierung,wenn vor Inbetriebnahme der saubermontierten Lager das Ölumlaufsystem

gespült wird (neues Öl über Feinstfil-ter einfüllen) und Ölreinheitsklassenentsprechend V = 0,3 während der ge-samten Betriebszeit gewährleistet sind.

Stark verunreinigter Schmierstoff(V = 3) sollte durch Verbesserung der Bedingungen vermieden werden. Mögliche Gründe für starke Verun-reinigungen:

– Das Gußgehäuse ist nicht oderschlecht gereinigt (Rückstände vonFormsand, Partikel aus dem Bear-beitungsprozeß).

– Abrieb verschleißender Bauteile ge-langt in den Ölkreislauf der Maschine.

– Von außen dringen wegen unzurei-chender Abdichtung Fremdpartikel indas Lager ein.

– Eingetretenes Wasser, auch Kondens-wasser, verursacht Stillstandskorrosionoder verschlechtert die Schmierstoff-eigenschaften.

Die Zwischengrößen V = 0,5 (erhöhteSauberkeit) und V = 2 (mäßig verunrei-nigter Schmierstoff ) soll der Anwendernur benutzen, wenn er genügend Erfah-rung hat, um die Sauberkeit genau beur-teilen zu können.

Zusätzlich erzeugen Partikel Ver-schleiß. FAG hat die Wärmebehandlungder Lagerteile so aufeinander abgestimmt,daß Lager mit geringen Gleitreibungsan-teilen (z. B. Radial-Kugellager und -Zy-linderrollenlager) bei V = 0,3 auch übersehr lange Zeiträume kaum Verschleißaufweisen.

Axial-Zylinderrollenlager, vollrolligeZylinderrollenlager und andere Lager mithohen Gleitanteilen reagieren stärker aufkleine, harte Verunreinigungen. Hierkann Schmierstoff-Feinstfilterung kriti-schen Verschleiß verhindern.

FAG 10


11: Orientierungswerte für die Verunreinigungskenngröße V

11 FAG

(D-d)/2 V Punktberührung Linienberührungerforderliche Richtwerte für erforderliche Richtwerte fürÖlreinheits- Filterrück- Ölreinheits- Filterrück-klasse halterate klasse halteratenach ISO 44061) nach ISO 4572 nach ISO 44061) nach ISO 4572

mm

0,3 11/8 b3 ≥ 200 12/9 b3 ≥ 2000,5 12/9 b3 ≥ 200 13/10 b3 ≥ 75

≤ 12,5 1 14/11 b6 ≥ 75 15/12 b6 ≥ 752 15/12 b6 ≥ 75 16/13 b12 ≥ 753 16/13 b12 ≥ 75 17/14 b25 ≥ 75

0,3 12/9 b3 ≥ 200 13/10 b3 ≥ 750,5 13/10 b3 ≥ 75 14/11 b6 ≥ 75

> 12,5 ... 20 1 15/12 b6 ≥ 75 16/13 b12 ≥ 752 16/13 b12 ≥ 75 17/14 b25 ≥ 753 18/14 b25 ≥ 75 19/15 b25 ≥ 75

0,3 13/10 b3 ≥ 75 14/11 b6 ≥ 750,5 14/11 b6 ≥ 75 15/12 b6 ≥ 75

> 20 ... 35 1 16/13 b12 ≥ 75 17/14 b12 ≥ 752 17/14 b25 ≥ 75 18/15 b25 ≥ 753 19/15 b25 ≥ 75 20/16 b25 ≥ 75

0,3 14/11 b6 ≥ 75 14/11 b6 ≥ 750,5 15/12 b6 ≥ 75 15/12 b12 ≥ 75

> 35 1 17/14 b12 ≥ 75 18/14 b25 ≥ 752 18/15 b25 ≥ 75 19/16 b25 ≥ 753 20/16 b25 ≥ 75 21/17 b25 ≥ 75

Die Ölreinheitsklasse als Maß für die Wahrscheinlichkeit der Überrollung lebensdauermindernder Partikel im Lager kann anhand von Proben z. B.durch Filterhersteller und Institute bestimmt werden. Auf geeignete Probenahme (siehe z. B. DIN 51 750) ist zu achten. Auch Online-Meßgeräte ste-hen zur Verfügung. Die Reinheitsklassen werden erreicht, wenn die gesamte umlaufende Ölmenge das Filter in wenigen Minuten einmal durchläuft.Vor Inbetriebnahme der Lagerung ist zur Sicherung guter Sauberkeit ein Spülvorgang erforderlich.Eine Filterrückhalterate b3 ≥ 200 (ISO 4572) bedeutet z. B., daß im sog. Multi-Pass-Test von 200 Partikeln ≥ 3 µm nur ein einziges das Filter passiert.Gröbere Filter als b25 ≥ 75 sollen wegen nachteiliger Folgen auch für die übrigen im Ölkreislauf liegenden Aggregate nicht verwendet werden.1) Es sind Partikel zu berücksichtigen, die eine Härte > 50 HRC aufweisen.

12: Ölreinheitsklassen nach ISO 4406 (Auszug)

Anzahl der Partikel pro 100 ml Code

Über 5 µm Über 15 µm

Mehr als Bis zu Mehr als Bis zu

500000 1000000 64000 130000 20/17250000 500000 32000 64000 19/16130000 250000 16000 32000 18/1564000 130000 8000 16000 17/1432000 64000 4000 8000 16/1316000 32000 2000 4000 15/128000 16000 1000 2000 14/114000 8000 500 1000 13/102000 4000 250 500 12/91000 2000 130 250 11/81000 2000 64 130 11/7500 1000 32 64 10/6250 500 32 64 9/6


1.1.4 Der Schmierfilm bei Fett-schmierung

Bei Schmierfetten erfolgt die Lager-schmierung hauptsächlich durch dasGrundöl, das der Verdicker mit der Zeitin kleinen Mengen absondert. Die Ge-setzmäßigkeiten der EHD-Theorie geltengrundsätzlich auch für Fettschmierung.Bei der Ermittlung des Viskositäts-verhältnisses û = n/n1 setzt man die Be-triebsviskosität des Grundöls ein. Vor allem bei niedrigen û-Werten tragen derVerdicker und die Zusätze zur wirksamenSchmierung bei.

Ist die gute Eignung des Fettes für denvorliegenden Anwendungsfall bekannt –z. B. bei den FAG Wälzlagerfetten Arca-nol (siehe Seite 57) – und sind gute Sau-berkeit sowie ausreichende Nachschmie-rung gegeben, können die gleichen K2-Werte angesetzt werden wie für geeignetadditivierte Öle. Liegen diese Bedingun-gen nicht vor, sollte man sicherheitshal-ber bei der Bestimmung des a23II-Wertesdie untere Grenze des Bereichs II wählen.Dies gilt besonders bei nicht eingehalte-ner Schmierfrist. Die richtige Fettauswahlist sehr wichtig bei Lagern mit höherenGleitanteilen und bei großen sowie hochbeanspruchten Lagern. Bei hoher Bela-stung sind die Schmierfähigkeit des Ver-dickers und die Additivierung von beson-derer Bedeutung.

Bei der Fettschmierung nimmt nursehr wenig Schmierstoff aktiv amSchmiervorgang teil. Fett üblicher Kon-sistenz wird zum größten Teil aus demLager verdrängt und lagert sich seitlich aboder verläßt die Lagerung über die Dich-tung. Das Fett, das auf den Laufflächenund seitlich im oder am Lager bleibt, gibtkontinuierlich die erforderliche geringeMenge Öl zur Schmierung der Funkti-onsflächen ab. Die so zwischen denRollkontaktflächen wirksame Schmier-stoffmenge reicht bei mäßiger Beanspru-chung über längere Zeit für die Schmie-rung aus.

Die Ölabgabe hängt ab von der Fett-sorte, von der Grundölviskosität, von derGröße der ölabgebenden Fläche, von derTemperatur und von der mechanischenBeanspruchung des Fettes.

Erkennbar wird die Wirkung des Fett-verdickers bei Messung der Filmdicke,abhängig von der Laufzeit. Beim Start desLagers stellt sich, abhängig vom Ver-dickertyp, eine Filmdicke im Kontaktbe-reich ein, die deutlich über der des Ba-sisöls liegt. Fettveränderung und Fett-verdrängung bewirken rasch eine Abnah-me der Filmdicke, Bild 13.

Trotz eventuell verringerter Filmdickeist für die Dauer der Schmierfrist dieSchmierwirkung ausreichend. Verdicker

und Wirkstoffe im Fett unterstützen ent-scheidend die Schmierung, so daß keineLebensdauerminderung zu erwarten ist.Günstig für das Erreichen langer Schmier-fristen ist es, wenn das Fett gerade so vielÖl abgibt, wie zur Schmierung des Lagerserforderlich ist. So bleibt die Ölabgabeüber eine lange Zeit bestehen. Fette mithochviskosem Grundöl haben eine re-duzierte Ölabgaberate. Mit ihnen läßtsich deshalb nur bei hohem Füllungsgradvon Lager und Gehäuse oder bei kurz-fristiger Nachschmierung ein guterSchmierungszustand erreichen.

Die Schmierwirkung des Verdickerszeigt sich vorzugsweise beim Betrieb vonWälzlagern im Mischreibungsbereich.

FAG 12

13: Verhältnis Fettfilmdicke zu Grundölfilmdicke in Abhängigkeit von der Laufzeit

FettfilmdickeGrundölfilmdicke

t

0 10 20 30 40 50 120

1,0

2,0

min

0


1.1.5 Schmierstoffschichten bei Trockenschmierung

Die Wirkungsweise der Trocken-schmierung beruht zunächst auf demAusgleich von Oberflächenrauheiten, wo-durch die wirksame Rauhtiefe der Ober-flächen verringert wird. Während desGleit- und Rollvorgangs wird je nach Be-lastung und Werkstoffart der Fest-schmierstoff in die Metalloberfläche ein-gearbeitet oder es werden chemische Reaktionen mit der Oberfläche angeregt.

Bei Festschmierstoffen mit Schicht-gitterstruktur richten sich die Feststoff-lamellen unter Druck durch Gleitbewe-gung zur Oberfläche aus. Der Gleit-

vorgang spielt sich daher entfernt von dermetallischen Oberfläche ab, Bild 14. Diekompressible Festschmierstoffschicht ver-teilt den Druck gleichmäßig auf einegrößere Fläche. Festschmierstoffe ohneSchichtgitterstruktur sind Phosphate,Oxide, Hydroxide und Sulfide. AuchWeichmetallschichten zählen zu den Fest-schmierstoffen. Aufgrund ihrer geringenScherfestigkeit zeigen sie ein meist gün-stiges Reibungsverhalten. Mit Trocken-schmierung werden allgemein deutlichniedrigere Laufzeiten als mit Öl- oderFettschmierung erreicht. Roll- und Gleit-vorgänge beanspruchen die Festschmier-stoffschicht und tragen sie ab.

In Anwesenheit von Öl oder Fett re-

duziert sich die Gebrauchsdauer von Fest-schmierstoffschichten je nach Vorbe-handlung der Flächen und Art des Fest-schmierstoffs. Lackoberflächen werdeneventuell aufgeweicht und verändert, dieReibung zwischen den Lackoberflächensteigt an. Viele Schmierstoffe werden mitZusatz von Festschmierstoff, vorrangigMoS2, angeboten. Üblich sind Zusätzevon 0,5 bis 3 Gewichtsprozenten MoS2 inkolloidaler Form bei Ölen und 1 bis10 Gewichtsprozenten bei Fetten. Beihochviskosen Ölen ist eine höhere Kon-zentration vom Molybdändisulfid nötig,um die Schmierung merklich zu verbessern.Die aus Teilchen <1 µm bestehenden Dispersionen sind sehr stabil, die Teil-chen setzen sich nicht ab.

Festschmierstoffe in Öl oder Fett tra-gen nur bei mangelhafter Trennung derKontaktflächen zur Schmierung bei (Teil-schmierung). Die Last wird günstiger imKontaktbereich, d. h. mit geringerer Rei-bung und geringerem Verschleiß übertra-gen. Ein Festschmierstoffzusatz im Ölkann auch während der Einlaufphase vonVorteil sein, wenn sich infolge der Rau-heit der Kontaktflächen noch stellenweisekein tragender Schmierfilm aufbaut.

Bei Lagern mit hohen Umfangsge-schwindigkeiten wirken sich Festschmier-stoffzusätze eventuell störend aus, weil sieeine Steigerung der Lagerreibung und derTemperatur bewirken.

13 FAG

14: Wirkungsweise von Festschmierstoffen mit Schichtgitterstruktur, beispielsweise von MoS2

Grundwerkstoff

Grundwerkstoff

Grundwerkstoff

Grundwerkstoff

Gleit- und Adhäsionsebenen

GleitebenenMo

Mo

MoS

S

S

S

Der Schmierstoff im WälzlagerBerechnung des Reibungsmoments

1.2 Berechnung des Reibungsmoments

Das Reibungsmoment M eines Wälz-lagers, also die Summe von Roll-, Gleit-und Schmierstoffreibung, ist der Wider-stand, den das Lager seiner Bewegungentgegensetzt. Die Größe von M hängtab von der Belastung, der Drehzahl undder Schmierstoffviskosität (Bild 15). Manunterscheidet einen lastunabhängigenAnteil M0 und einen lastabhängigen An-teil M1 des Reibungsmoments. Dasschwarze Dreieck links von der strich-punktierten Linie zeigt, daß bei niedrigerDrehzahl und hoher Belastung ein be-trächtlicher Mischreibungsanteil RM zuM0 und M1 hinzukommen kann, weil indiesem Bereich die Rollkontaktflächennoch nicht durch einen tragendenSchmierfilm getrennt sind. Der Bereichrechts von der strichpunktierten Liniezeigt, daß bei einem tragenden Schmier-film, der sich unter normalen Betriebsbe-dingungen einstellt, das gesamte Rei-bungsmoment nur aus M0 und M1 be-steht.

M = M0 + M1 [N mm]

M [N mm] gesamtes Reibungs-moment des Lagers

M0 [N mm] lastunabhängiger Anteil des Reibungsmoments

M1 [N mm] lastabhängiger Anteil des Reibungsmoments

Mischreibung kann in der Laufbahn,an den Borden und am Käfig auftreten;sie kann bei ungünstigen Betriebsbedin-gungen sehr groß werden, ist aber schwerquantifizierbar.

Bei Radial-Kugellagern und rein radialbelasteten Zylinderrollenlagern mit Käfigist der Mischreibungsanteil nach Bild 15unbedeutend klein. Das Reibungsmo-ment axial belasteter Zylinderrollenlagerermittelt man mit den am Ende des Ab-schnitts 1.2 genannten Formeln.

Lager mit hohen Gleitanteilen (voll-rollige Zylinderrollenlager, Kegelrollen-lager, Pendelrollenlager, Axiallager) laufennach der Einlaufphase außerhalb desMischreibungsbereichs, wenn folgendeBedingung erfüllt ist:

n · n / (P/C)0,5 ≥ 9000

n [min–1] Drehzahl n [mm2/s] Betriebsviskosität des Öles

bzw. Fettgrundöles P [kN] dynamisch äquivalente

Belastung C [kN] dynamische Tragzahl

Der lastunabhängige Reibungs-momentanteil M0 hängt von der Be-triebsviskosität n des Schmierstoffs undvon der Drehzahl n ab. Die Betriebs-viskosität wiederum wird über die Lager-temperatur durch die Lagerreibung beeinflußt. Außerdem wirken sich der

mittlere Lagerdurchmesser dm und beson-ders die Breite der Rollkontakte – vonBauart zu Bauart unterschiedlich stark –auf M0 aus. Den lastunabhängigen AnteilM0 des Reibungsmoments ermittelt manin guter Übereinstimmung mit Versuchs-ergebnissen aus

M0 = f0 · 10–7 · (n · n)2/3 · dm3 [N mm]

wobei

M0 [N mm] lastunabhängiger Anteil des Reibungsmoments

f0 Beiwert für Lagerbauart und Art der Schmierung (Tabelle, Bild 16)

FAG 14

15: Reibungsmoment von Wälzlagern in Abhängigkeit von Drehzahl, Schmierstoff-viskosität und Belastung. Bei Kugellagern (ausgenommen Axial-Kugellager) und bei nur radial belasteten Zylinderrollenlagern ist das Mischreibungsdreieck (links) unbedeutend klein, also RM ≈ 0.

Rei

bung

smom

ent M

Drehzahl n ⋅ Viskosität ν

Belastu

ng P

} M1

Reibungsmomentanteile:

Schmierstoffreibung Mo

EHD - Reibung in Laufbahn,+HD - Reibung am BordMischreibung inLaufbahn und Bord RM


n [mm2/s] Betriebsviskosität des Öles bzw. Fettgrundöls (Bild 5, Seite 6)

n [min–1] Drehzahl des Lagers dm [mm] (D + d)/2 mittlerer

Lagerdurchmesser

Der Beiwert f0 ist in der Tabelle, Bild 16, für Ölbadschmierung ange-geben, bei der der Ölstand bei stehendemLager bis zur Mitte des untersten Rollkör-pers reicht. f0 wächst bei gleichem dm mitder Größe der Kugeln oder der Rollen-länge, also indirekt auch mit der Größedes Lagerquerschnitts. In der Tabelle sind

deshalb breiten Baureihen größere f0-Werte zugeordnet als schmalen Bau-reihen. Laufen Radiallager auf senk-rechter Welle unter Radiallast, muß manmit dem Doppelten des in der Tabelle,Bild 16, genannten Wertes rechnen,ebenso bei großem Kühlöldurchsatz oderzu hohem Fettfüllungsgrad (d. h. mehrFett, als seitlich verdrängt werden kann).

Frisch gefettete Lager haben in der An-laufphase f0-Werte wie Lager mit Ölbad-schmierung. Nach der Fettverteilung istder halbe f0-Wert aus der Tabelle, Bild 16,einzusetzen. Er ist dann so niedrig wie bei

Öl-Minimalmengenschmierung. Bei derSchmierung mit einem für den Betriebs-fall richtig gewählten Fett ergibt sich dasReibungsmoment M0 überwiegend ausdem inneren Reibungswiderstand desGrundöls.

Exakte M0-Werte für die unterschied-lichsten Fette können in praxisnahen Ver-suchen ermittelt werden. Auf Wunschführt FAG diese Versuche mit dem dazuentwickelten ReibungsmomentmeßgerätR27 durch.

15 FAG

16: Beiwert f0 zur Berechnung von M0, abhängig von Lagerbauart und -reihe für Ölbadschmierung; bei Fettschmierung nach Fettverteilung und bei Öl-Minimalmengenschmierung 50 % dieser Werte einsetzen.

Lagerbauart Beiwert f0 bei Lagerbauart Beiwert f0 beiReihe Ölbadschmierung Reihe Ölbadschmierung

Rillenkugellager 1,5...2 NadellagerNA48, NA49 5...5,5

Pendelkugellager12 1,5 Kegelrollenlager13 2 302, 303, 313 322 2,5 329, 320, 322, 323 4,523 3 330, 331, 332 6

Schrägkugellager, einreihig Pendelrollenlager72 2 213, 222 3,5...473 3 223, 230, 239 4,5

231, 232 5,5...6Schrägkugellager, zweireihig 240, 241 6,5...7

32 3,533 6 Axial-Rillenkugellager

511, 512, 513, 514 1,5Vierpunktlager 4 522, 523, 524 2

Zylinderrollenlager Axial-Zylinderrollenlagermit Käfig: 811 3

2, 3, 4, 10 2 812 422 323 4 Axial-Pendelrollenlager30 2,5 292E 2,5

vollrollig: 293E 3NCF29V 6 294E 3,3NCF30V 7NNC49V 11NJ23VH 12NNF50V 13


Das lastabhängige ReibungsmomentM1 ergibt sich aus der Rollreibung undaus der Gleitreibung an den Borden undan den Führungsflächen des Käfigs. DieBerechnung von M1 (siehe folgende Glei-chung) mit dem Beiwert f1 (Tabelle, Bild 17) setzt einen trennenden Schmier-film in den Rollkontaktflächen voraus (û = n/n1 ≥ 1). Unter dieser Bedingungändert sich M1 kaum mit der Drehzahl,wohl aber mit der Größe der Kontakt-flächen und damit der Schmiegung Roll-körper/Laufbahn und mit der Belastungdes Lagers. Weitere Einflußgrößen sindauch hier die Lagerbauart und -größe.

Das lastabhängige ReibungsmomentM1 errechnet sich aus

M1 = f1 · P1 · dm [N mm]

wobeiM1 [N mm] lastabhängiger Anteil

des Reibungsmoments f1 Beiwert, der die Höhe

der Last berücksichtigt, siehe Tabelle, Bild 17

P1 [N] für M1 maßgebende Belastung, siehe Tabelle, Bild 17

dm [mm] (D + d)/2 mittlerer Lagerdurchmesser

Der Beiwert f1 ist bei Kugellagern undPendelrollenlagern wegen der Druck-flächenkrümmung proportional demAusdruck (P0*/C0)s; bei Zylinder- und Kegelrollenlagern bleibt f1 konstant. Da-bei bezeichnet P0* die äquivalente Bela-stung (mit dynamischen Kräften) und C0die statische Tragzahl. Die Größe des Exponenten s hängt bei Kugellagern vomBohrreibungsanteil ab; für Kugellager mitgeringer Bohrreibung ist s = 0,5; für Kugellager mit starker Bohrreibung, z. B.für Schrägkugellager mit dem Druckwin-kel a0 = 40°, gilt s = 0,33, vgl. Tabelle,Bild 17.

17: Faktoren für die Berechnung des lastabhängigen Reibungsmoments M1

Lagerbauart, Reihe f1 *) P1 1)

Rillenkugellager (0,0005...0,0009) · Fr oder 3,3 Fa – 0,1 Fr2)

(P0*/C0)0,5

Pendelkugellager 0,0003 (P0*/C0)0,4 Fr oder 1,37 Fa/e – 0,1 Fr 2)

Schrägkugellagereinreihig, a = 15° 0,0008 (P0*/C0)0,5 Fr oder 3,3 Fa – 0,1 Fr

2)einreihig, a = 25° 0,0009 (P0*/C0)0,5 Fr oder 1,9 Fa – 0,1 Fr

2)einreihig, a = 40° 0,001 (P0*/C0)0,33 Fr oder 1,0 Fa – 0,1 Fr

2)zweireihige odergepaarte einreihige 0,001 (P0*/C0)0,33 Fr oder 1,4 Fa – 0,1 Fr

2)

Vierpunktlager 0,001 (P0*/C0)0,33 1,5 Fa + 3,6 Fr

Zylinderrollenlagermit Käfig 0,0002...0,0004 Fr

3)Zylinderrollenlager,vollrollig 0,00055 Fr

3)

Nadellager 0,0005 Fr

Kegelrollenlager, einreihig 0,0004 2 Y Fa oder Fr 2)

Kegelrollenlager, zweireihigoder zwei einreihigein X- oder O-Anordnung 0,0004 1,21 Fa/e oder Fr

2)

PendelrollenlagerReihe 213, 222 0,0005 (P0*/C0)0,33

Reihe 223 0,0008 (P0*/C0)0,33 1,6 Fa/e, wenn Fa/Fr > eReihe 231, 240 0,0012 (P0*/C0)0,5

Reihe 230, 239 0,00075 (P0*/C0)0,5 Fr {1 + 0,6 [Fa/(e · Fr)]3},Reihe 232 0,0016 (P0*/C0)0,5 wenn Fa/Fr ≤ eReihe 241 0,0022 (P0*/C0)0,5

Axial-Rillenkugellager 0,0012 (Fa/C0)0,33 Fa

Axial-Zylinderrollenlager 0,0015 FaAxial-Pendelrollenlager 0,00023...0,00033 Fa (wobei Fr ≤ 0,55 Fa)

*) Den größeren Wert für die breiteren Reihen nehmen.1) Wird P1 < Fr, so ist mit P1 = Fr zu rechnen.2) Der jeweils größere Wert von beiden ist einzusetzen.3) Nur radial belastet. Bei zusätzlich axial belasteten Zylinderrollenlagern ist Ma zum

Reibungsmoment M1 hinzuzuzählen: M = M0 + M1 + Ma; Ma siehe Bild 18.

Verwendete Formelzeichen:P0* [N] Äquivalente Belastung, ermittelt mit der dynamischen Radialkraft Fr und der

dynamischen Axialkraft Fa sowie den statischen Faktoren X0 und Y0 (siehe FAG-Katalog WL 41520, Erweiterte Lebensdauerberechnung)

C0 [N] Statische Tragzahl (siehe FAG-Katalog WL 41520)Fa [N] Axialkomponente der dynamischen LagerbelastungFr [N] Radialkomponente der dynamischen LagerbelastungY, e Faktoren (siehe FAG-Katalog WL 41520)

FAG 16

}


Je größer die Lager sind, desto kleinersind die Rollkörper im Verhältnis zummittleren Lagerdurchmesser dm. DieBohrreibung zwischen Rollkörpern undLaufbahnen wächst also unterproportio-nal zu dm. Im Großlagerbereich könnensich mit den Formeln vor allem bei dün-nen Lagerquerschnitten höhere Rei-bungsmomente M1 ergeben als in derPraxis.

Die für das lastabhängige Reibungs-moment M1 maßgebende Belastung P1berücksichtigt, daß sich M1 mit demLastwinkel b = arc tan (Fa/Fr) ändert. Dereinfacheren Berechnung wegen wurdehier als Bezugswert der Axialfaktor Y ein-geführt, der ebenfalls von Fa/Fr und vomDruckwinkel a abhängt.

Bei der Ermittlung des Reibungs-moments von Zylinderrollenlagern, dieauch axial belastet werden, ist das axial-lastabhängige Reibungsmoment Ma zuM0 und M1 zu addieren. Hier gilt also

M = M0 + M1 + Ma [N mm]

und

Ma = fa · 0,06 · Fa · dm [N mm]

fa Beiwert, abhängig von der Axiallast Fa und vom Schmierungszustand (Bild 18)

Mit den angeführten Beziehungen läßtsich das Reibungsmoment einer Lagerunghinreichend genau abschätzen. In derPraxis sind Abweichungen möglich, wennsich die angestrebte Vollschmierung nichtaufrechterhalten läßt und Mischreibungauftritt. Der günstigste Schmierzustandwird im Betrieb nicht immer erreicht.

Das Losbrechmoment der Wälzlagerbeim Anlauf von Maschinen kann be-trächtlich über den errechneten Wertenliegen, vor allem bei Kälte, und wenn dieLager berührende Dichtungen haben.

Für das Reibungsmoment von Lagernmit integrierten berührenden Dicht-scheiben ist ein erheblicher Zuschlag zumerrechneten Reibungsmoment zu berück-sichtigen. Bei kleinen, fettgeschmiertenLagern kann der Faktor 8 (z. B.6201.2RSR mit Standardfett nach Fett-verteilung), bei größeren Lagern kann der

Faktor 3 (z. B. 6216.2RSR mit Standard-fett nach Fettverteilung) betragen. DasDichtungs-Reibungsmoment hängt auchvon der Konsistenzklasse des Fettes undder Drehzahl ab.

Das FAG Meßsystem R27 eignet sichauch zur exakten Ermittlung des Dich-tungs-Reibungsmoments.

17 FAG

18: Reibungsbeiwert fa zur Ermittlung des axiallastabhängigen Reibungsmoments Ma von axial belasteten Zylinderrollenlagern

Zur Ermittlung benötigt man folgende Parameter:

fb = 0,0048 für Lager mit Käfig0,0061 für vollrollige Lager (ohne Käfig)

dm [mm] mittlerer Lagerdurchmesser = 0,5 · (D + d)n [mm2/s] Betriebsviskosität des Öles bzw. des Fettgrundölsn [min–1] Drehzahl des InnenringsFa [N] AxialbelastungD [mm] Lageraußendurchmesserd [mm] Lagerbohrung

0,2

0,1

0,05

0,03

0,02

0,014

0,01

fa

0,15

0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 10 20 30 40

fb · dm · ν · n · · (D2 - d2)1Fa

2

Der Schmierstoff im WälzlagerHöhe der Betriebstemperatur

1.3 Höhe der Betriebstemperatur

Die Betriebstemperatur einer Lage-rung steigt nach dem Anlauf an undbleibt konstant, wenn sich zwischen Wär-meerzeugung und Wärmeabgabe einGleichgewicht eingestellt hat (Behar-rungstemperatur).

Die Beharrungstemperatur t kann ausder Gleichung des vom Lager erzeugtenWärmestromes QR [W] und des an dieUmgebung abgeführten WärmestromesQL [W] berechnet werden. Die Lager-temperatur t hängt stark von den Wärme-übergangsverhältnissen zwischen Lager,Umbauteilen und Umgebung ab. DieGleichungen sind im folgenden dar-gelegt. Sind die dazu erforderlichen Da-ten Kt und qLB (eventuell durch Versuche)bekannt, kann damit aus der Wärme-bilanz auf die Lagerbetriebstemperatur tgeschlossen werden.

Der durch die Lagerreibung erzeugteWärmestrom QR errechnet sich aus demReibungsmoment M [N mm] (Abschnitt1.2) und der Drehzahl n [min–1].

QR = 1,047 · 10–4 · n · M [W]

Der an die Umgebung abgeführteWärmestrom QL wird aus der Differenz[K] von Lagertemperatur t und Um-gebungstemperatur tu, aus der Größe der wärmeübertragenden Flächen (2 dm · π · B) und der für normale Be-triebsbedingungen üblichen Wärme-stromdichte qLB (Bild 19) sowie demKühlfaktor Kt berechnet. Für die Wär-meableitbedingungen bei üblichen Steh-lagergehäusen gilt Kt = 1, in Fällen besse-rer oder schlechterer Wärmeableitung siehe unten.

QL = qLB · [(t–tu)/50] · Kt · 2 · 10–3 · dm · π· B [W]

qLB [kW/m2] Bezugs-Wärmestromdichte, Diagramm, Bild 19

dm [mm] (D + d)/2B [mm] Lagerbreite

Kt Kühlfaktor = 0,5 bei schlechter Wärme-

ableitung (warme Umge-bung, Fremderwärmung)

= 1 bei normaler Wärme-ableitung (freistehendes Lagergehäuse)

= 2,5 bei sehr guter Wärme-ableitung (Fahrtwind)

Bei Ölumlaufschmierung führt das Ölzusätzliche Wärme ab. Der abgeführteWärmestrom QÖl ergibt sich aus der Ein-lauftemperatur tE und der Ablauftempe-ratur tA, aus der Dichte r und der spezifi-schen Wärmekapazität c des Öles sowieaus der in der Zeiteinheit durchlaufendenÖlmenge m [cm3/min]. Die Dichte beträgt normalerweise 0,86 bis0,93 kg/dm3, während die spezifische Entropie c – abhängig vom Öltyp – zwi-schen 1,7 und 2,4 kJ/(kg · K) liegt.

QÖl = m · r · c · (tA – tE)/60 [W]

Bei üblichem Mineralöl mit r = 0,89 kg/dm3 und

c = 2 kJ/(kg · K) gilt vereinfacht

QÖl = 30 · VÖl · (tA – tE) [W]

mit

VÖl durchströmende Ölmenge [l/min]

Die Lagertemperatur t kann man be-rechnen, indem man gleichsetzt

QR = QL + QÖl [W]

Das Ergebnis einer solchen Tempera-turberechnung ist meist zu ungenau, weildie in die Berechnung eingehendenGrößen, besonders qL und Kt, in der Re-gel nicht genau bekannt sind. Einebrauchbare Grundlage erhält man erst,wenn man die Beharrungstemperatur ineinem Laufversuch ermittelt und darausden Kühlfaktor Kt bestimmt. Damitkann man dann für vergleichbare Einbau-und Betriebsbedingungen die Behar-rungstemperatur von Lagern verschiede-ner Bauart bei unterschiedlichen Bela-stungen und Drehzahlen hinreichend ge-nau abschätzen.

FAG 18

19: Lagerspezifische Bezugs-Wärmestromdichte bei den Bezugsbedingungen: 70 °C am stehenden Lagerring, 20 °C Umgebungstemperatur, Belastung 4...6 % von C0

70

5040

30

20

14

10

7

51 000 2 000 5 0003 000 10 000 20 000 50 000 100 000mm2

Bez

ugs-

Wär

mes

trom

dic

hte

qLB qLB = 20 kW/m2 = konst.

dm · B

kW/m2

qLB = 20 ·-0,34

4 000 mm2

dm ·Bm2kW

SchmierverfahrenFettschmierung · Ölschmierung · Feststoffschmierung · Wahl des Schmierverfahrens

2 Schmierverfahren

Bei der Konstruktion einer Maschinesollte möglichst frühzeitig das Verfahrenzur Schmierung der eingebauten Wälz-lager festgelegt werden. Dabei kann manFett- oder Ölschmierung, in Sonderfällenauch Feststoffschmierung vorsehen. Einen Überblick über die gebräuchlichenSchmierverfahren gibt die Tabelle, Bild 20 (Seite 20).

2.1 Fettschmierung

Fettschmierung wird bei ca. 90 % allerWälzlagerungen angewandt. Die wesent-lichen Vorteile einer Fettschmierung sind:

– sehr geringer konstruktiver Aufwand– gute Unterstützung der Abdichtung

durch das Fett– hohe Gebrauchsdauer bei wartungs-

freier Schmierung ohne Aufwand fürSchmiergeräte

– Eignung für Drehzahlkennwerte n · dm bis 1,8 · 106 min–1 · mm (n Drehzahl, dm mittlerer Lager-durchmesser)

– längere Ausfallphase beim Zusam-menbruch der Schmierung nach Ab-lauf der Fettgebrauchsdauer bei mäßi-gen Drehzahlkennwerten

– niedriges Reibungsmoment

Bei normalen Betriebs- und Umge-bungsverhältnissen ist oft eine for-life-Schmierung (Lebensdauerschmierung)möglich.

Eine Nachschmierung in angemesse-nen Zeitintervallen ist einzuplanen, wennhohe Beanspruchungen (Drehzahl, Tem-peratur, Belastung) vorliegen. Hierzumüssen Fettzu- und -abführungskanälesowie ein Auffangraum für das Altfettvorgesehen werden, bei kurzen Nach-schmierintervallen eventuell auch eineFettpumpe und ein Fettmengenregler.

2.2 Ölschmierung

Ein Schmierverfahren mit Öl bietetsich an, wenn benachbarte Maschinen-elemente bereits mit Öl versorgt werden

oder wenn durch den Schmierstoff Wär-me abgeführt werden soll. Wärmeabfuhrkann erforderlich sein, wenn hohe Dreh-zahlen und/oder hohe Belastungen vor-liegen oder wenn die Lagerung einerFremderwärmung ausgesetzt ist.

Bei Ölschmierung mit kleinen Men-gen (Minimalmengenschmierung), aus-geführt als Tropfschmierung, Ölnebel-schmierung oder Öl-Luft-Schmierung, istes möglich, die Ölmenge genau zu dosie-ren.

Das bietet den Vorteil, daß Plansch-reibung vermieden und die Lagerreibungniedrig gehalten wird.

Bei Verwendung von Luft als Träger-medium können eine gerichtete Zu-führung und eine die Abdichtung unter-stützende Strömung erreicht werden.

Öl-Einspritzschmierung mit größererMenge ermöglicht die gezielte Versor-gung aller Kontaktstellen sehr schnelldrehender Lager und eine gute Kühlung.

2.3 Feststoffschmierung

Die Feststoffschmierung ist eine for-life-Schmierung, wenn eine feste Bin-dung des Schmierstoffs mit den Funk-tionsflächen vorliegt, z. B. bei Gleitlack,und wenn Betriebsbedingungen gefahrenwerden, die nur zu einem mäßigen Ab-trag der Schicht führen. Werden Fest-schmierstoffe in Form von Pasten oderPulver verwendet, so ist eine Nach-schmierung möglich. ÜberschüssigerSchmierstoff führt allerdings zu Lauf-hemmungen.

Bei der Transfer-Schmierung nehmendie Rollkörper kleine Mengen des Fest-schmierstoffs mit und fördern sie in denKontaktbereich. Der Festschmierstoffläuft dabei als feste Masse mit dem Roll-körpersatz um oder ist in Sonderfällen alsLegierungsbestandteil im Werkstoff desLagerkäfigs enthalten. Diese Schmierungist sehr wirkungsvoll und führt zu relativlangen Laufzeiten. Sie sorgt für kon-tinuierliche Nachschmierung, bis dieFestschmierstoffteile verbraucht sind.

2.4 Wahl des Schmierverfahrens

Bei der Wahl des Schmierverfahrenssind folgende Gesichtspunkte zu beach-ten:

– Betriebsbedingungen für die Wälzlager

– Anforderungen an das Lauf-, Ge-räusch-, Reibungs- und Temperatur-verhalten der Lager

– Anforderungen an die Betriebssicher-heit, also Sicherheit gegen vorzeitigenAusfall durch Verschleiß, Ermüdung,Korrosion und Schäden durch einge-drungene Medien aus der Umgebung(z. B. Wasser, Sand)

– Kosten für die Installation desSchmiersystems und dessen Wartungwährend des Betriebs

Wichtige Voraussetzungen für einehohe Betriebssicherheit sind eine un-gestörte Schmierstoffversorgung der La-ger und ständige Schmierstoffanwesen-heit an allen Funktionsflächen. DieSchmierstoffanwesenheit ist nicht bei allen Schmierverfahren gleich sicher. Eineüberwachte kontinuierliche Ölzuführungist eine sichere Versorgung. Bei Lagerun-gen mit Ölsumpfschmierung muß derÖlstand regelmäßig kontrolliert werden,wenn hohe Anforderungen an dieBetriebssicherheit gestellt werden.

Fettgeschmierte Lager sind ausrei-chend betriebssicher, wenn die Nach-schmierintervalle oder bei for-life ge-schmierten Lagerungen die Fettge-brauchsdauer nicht überschritten werden.Bei Schmierverfahren mit Schmierstoffer-gänzung in kurzen Intervallen hängt dieBetriebssicherheit von der Zuverlässigkeitder Versorgungsgeräte ab. Bei schmutzge-schützten Lagern, d. h. Wälzlagern mitDichtscheiben auf beiden Seiten (z. B.Clean Bearings für ölgeschmierte Ge-triebe), bleibt die Betriebssicherheit nachAblauf der Fettgebrauchsdauer durchSchmierung mit Öl erhalten.

Ausführliche Hinweise zu den ge-bräuchlichen Schmierverfahren sind inder Tabelle, Bild 20, enthalten.

19 FAG

SchmierverfahrenWahl des Schmierverfahrens

20: Schmierverfahren

Schmierstoff Schmierverfahren Geräte für das Konstruktive Erreichbarer Dreh- Geeignete Lagerbauarten,Schmierverfahren Maßnahmen zahlkennwert n · dm Betriebsverhalten

in min–1 · mm 1)

Festschmier- for-life-Schmierung - - Vorwiegend Rillenkugel-stoff ≈ 1500 lager

Nachschmierung - -

Fett for-life-Schmierung - - ≈ 0,5 · 106 Alle Lagerbauarten, außer≈ 1,8 · 106 für ge- Axial-Pendelrollenlager,

Nachschmierung Handpresse, Zuführbohrungen, even- eignete Sonder- jedoch abhängig vonFettpumpe tuell Fettmengenregler, fette und Lager, Drehgeschwindigkeit und

Auffangraum für Altfett Schmierfristen Fettart.nach Niedrige Reibung und

Sprühschmierung Verbrauchs- Zuführung durch Rohre Diagramm, Bild 33 günstiges Geräuschver-schmieranlage2) oder Bohrungen, (Seite 36) halten mit Sonderfetten

Auffangraum für Altfett

Öl Ölsumpfschmierung Peilstab, Standrohr, Gehäuse mit ausreichen- Alle Lagerbauarten.(größere Niveaukontrolle dem Ölvolumen, Über- ≈ 0,5 · 106 GeräuschdämpfungÖlmenge) laufbohrungen, Anschluß abhängig von der Öl-

für Kontrollgeräte viskosität, höhereLagerreibung durch

Ölumlaufschmierung Ölzulaufbohrungen, Muß jeweils Ölplanschverluste, gutedurch Eigenförde- Lagergehäuse mit aus- ermittelt werden Kühlwirkung, Abführungrung der Lager oder reichendem Volumen. von Verschleißteilchendem Lager zuge- Förderelemente, die auf bei Umlauf- undordnete Förder- Ölviskosität und Dreh- Spritzschmierungelemente geschwindigkeit abge-

stimmt sind. Förderwir-kung der Lager beachten.

Ölumlaufschmierung Umlaufschmier- ausreichend großeanlage2) Bohrungen für Ölzulauf ≈ 1 · 106

und Ölablauf

Öleinspritz- Umlaufschmier- Ölzulauf durch gerichteteschmierung anlage mit Düsen, Ölablauf durch bis 4 · 106 erprobt

Spritzdüsen5) ausreichend großeBohrungen

Öl Ölimpulsschmierung Verbrauchsschmier- Ablaufbohrungen ≈ 2 · 106 Alle Lagerbauarten.(Minimal- Öltropfschmierung anlage2), Tropföler, abhängig von Geräuschdämpfungmenge) Ölsprühschmier- Lagerbauart, abhängig von der

anlage Ölviskosität, Ölviskosität,Ölmenge, Reibung von der

Ölnebelschmierung Ölnebelanlage3), eventuell konstruktiver Ölmenge und derevtl. Ölabscheider Absaugvorrichtung Ausbildung Ölviskosität abhängig

Öl-Luft-Schmierung Öl-Luft-Schmier- eventuellanlage4) Absaugvorrichtung

1) Von Lagerbauart und Einbauverhältnissen abhängig.2) Zentralschmieranlage aus Pumpe, Behälter, Filter, Rohrleitungen, Ventilen, Drosseln.

Umlaufanlage mit Ölrückführung, eventuell mit Kühler (siehe Bilder 21, 22).Verbrauchsanlage mit zeitlich gesteuerten Dosierventilen geringer Fördermenge (5...10 mm3/Hub).

3) Ölnebelanlage bestehend aus Behälter, Mikronebelöler, Leitungen, Rückverdichterdüsen, Steuerung, Druckluftversorgung (siehe Bild 23).4) Öl-Luft-Schmieranlage bestehend aus Pumpe, Behälter, Leitungen, volumetrischem Öl-Luft-Dosierverteiler, Düsen, Steuerung,

Druckluftversorgung (siehe Bild 24).5) Auslegung der Düsen (siehe Bild 51, Seite 45).

FAG 20

SchmierverfahrenBeispiele

2.5 Beispiele zu unterschiedlichen Schmierverfahren

2.5.1 Zentralschmieranlage

Bild 21: Sie wird eingesetzt bei Ver-brauchsschmierung und Umlaufschmie-rung. Eine zeitgesteuerte Pumpe führt Ölbzw. Fließfett zu Dosierventilen. Mit sol-chen Ventilen können Mengen von 5 bis500 mm3 je Hub weitergegeben werden.Die Festlegung der Intervallzeit und die

Wahl der vom Ventil weitergegebenenMenge ermöglichen es, auch bei Ver-wendung nur einer Pumpe mehrere Lagerstellen mit unterschiedlichemSchmierstoffbedarf mit einer definiertenMenge Öl oder Fließfett zu versorgen.Für Fette der Konsistenzklasse 2 bis 3 eig-nen sich sogenannte Zweileitungsanla-gen, Progressivanlagen und Mehrlei-tungsanlagen. Bei Mehrleitungsanlagenversorgt jeder Pumpenanschluß eine eige-ne Schmierstelle mit Fett oder mit Öl.

21 FAG

ba

1

2 3

6

4

5

21a: Aufbau einer Zentralschmieranlage (Einleitungsanlage). 1 = Pumpe, 2 = Hauptleitung, 3 = Dosierventil,4 = Schmierstellenleitung, 5 = Schmierstellen, 6 = Steuergerät

21b: Beispiel für ein Dosierventil


2.5.2 Ölumlaufanlage

Bild 22: Bei Ölumlaufschmierung mitgrößeren Mengen kann die Ölaufteilungauch über Drosseln erfolgen, da die denLagern zugeführte Ölmenge meistens ingeringen Grenzen schwanken darf. ÜberDrosseln können mehrere Liter Öl je Mi-nute geleitet werden (Kühlschmierung).Im Ölkreislauf sind je nach Bedarf undAnforderungen an die Betriebssicherheitvorzusehen: Druckbegrenzungsventil,Kühler, Filter, Manometer, Thermometer,Ölstandskontrolle und Behälterheizung.Die Menge, die das Lager durchläßt,hängt von der Ölviskosität und damitauch von der Öltemperatur ab.

2.5.3 Ölnebelanlage

Bild 23: Die in einem Druckluftfiltergereinigte Luft durchläuft eine Venturi-düse und saugt über ein Rohr aus einemBehälter Öl an. Das angesaugte Öl wirdteilweise als Ölnebel mitgenommen.Größere, nicht vernebelte Tropfen fallenaus dem Luftstrom wieder aus undfließen in den Behälter zurück. Die Öl-tropfen im Nebel sind 0,5 bis 2 µm groß.Der Ölnebel läßt sich gut durch Rohrlei-tungen transportieren. Er benetzt aberschlecht. Daher wird kurz vor dem zuschmierenden Wälzlager durch eine Ver-

dichterdüse oder Rückverneblerdüserückverdichtet, so daß das ausgefällte Ölin makrofeiner Form durch den Luft-strom zum Lager gelangt.

Da die Rückverdichtung nicht immervoll wirksam ist, muß man in Kauf neh-men, daß auch Öl mit der abströmendenLuft in die Umgebung gelangt. Ölnebelist umweltbelastend. Für Ölnebelschmie-rung werden Öle bis zur ViskositätsklasseISO VG 460 angewandt. Zähe Öle müs-sen zum Vernebeln so erwärmt werden,daß ihre Viskosität unter 300 mm2/sliegt.

2.5.4 Öl-Luft-Schmieranlage

Bild 24: In einer Öl-Luft-Mischeinheit,Bild 24b, wird Öl über ein Dosierventilperiodisch in einen kontinuierlichen Luft-strom eingespritzt. Ein Steuer- und Über-wachungsgerät übernimmt die periodischeSchaltung der Ölpumpe. Die eingespritzteÖlmenge wird an der Rohrwandung ent-lang sicher vom Luftstrom zur Lagerstelletransportiert. Zur Führung des Öl-Luft-Stroms wird ein durchsichtiger Kunststoff-schlauch empfohlen, damit der Ölfluß be-obachtet werden kann. Der Schlauch solleine lichte Weite von 2 bis 4 mm habenund mindestens 400 mm lang sein, umeine gleichmäßige Ölzufuhr sicherzustel-len. Die Bildung von Ölnebel wird weitge-hend vermieden. Es können Öle bis ISOVG 1500 verwendet werden (Viskositätbei Raumtemperatur ca. 7000 mm2/s).Die Öl-Luft-Schmierung hat gegenüberder Ölnebelschmierung den Vorteil, daßdie größeren Ölteilchen besser auf den Lagerflächen haften und das meiste Öl imLager verbleibt, so daß über die Luftaus-trittsöffnungen nur wenig Öl in die Um-gebung entweicht.

FAG 22

11 10 1110

99

8

6

7

5

34

2

1

ab

M

22a: Schema einer Ölumlaufanlage (Beispiel). 1 = Behälter, 2 = Ölpumpenaggregat,3 = Druckbegrenzungsventil, 4 = elektrische Ölstandskontrolle, 5 = Kühler, 6 = Thermometer, 7 = Manometer, 8 = Filter, 9 = Verteiler (Stromregelventil, Drossel), 10 = Schmierstelle, 11 = Ölrücklaufleitung.

22b: Beispiel für eine Drossel


23 FAG

23a: Aufbau einer Ölnebelanlage. 1 = Luftfilter, 2 = Luftzuführung, 3 = Druckregler, 4 = Pumpe, 5 = Hauptleitung, 6 = Ölnebelgerät, 7 = Ölnebelleitung, 8 = Rückverneblerdüsen (Schmierstellen), 9 = Ausblasluftleitung.

23b: Schema eines Ölnebelgerätes (Venturidüse)

Luftzufuhr Venturidüse Öleintritt Prallblech Rohrsystem

Saugrohr

Ölbehälter

Nebelaustritt

8

7

8

9

621

3

4 5

a b

24a: Prinzip der Öl-Luft-Schmierung (nach Woerner). 1 = zeitgesteuerte Ölpumpe, 2 = Ölleitung, 3 = Luftleitung, 4 = Öl-Luft-Mischeinheit, 5 = Öldosierung, 6 = Luftdosierung, 7 = Mischkammer, 8 = Öl-Luft-Leitung.

24b: Öl-Luft-Mischeinheit

Öl-Luft-Leitungzur Schmierstelle

Ölleitung

Luftleitung

87

4

65

3

21

ab

Schmierverfahren · Auswahl des SchmierstoffsBeispiele

2.5.5 Öl- und Fett-Sprühschmierung

Die hierfür erforderliche Anlage hatden gleichen Aufbau wie die Öl-Luft-Schmieranlage. Ein Steuergerät öffnet einMagnetventil für Sprühluft. Der Luft-druck betätigt seinerseits ein pneumati-sches Schmierstoff-Absperrventil für dieDauer des Sprühimpulses. Der Schmier-stoff wird mit einer pneumatischen Zen-tralschmierpresse dem Sprühkopf zuge-

führt. Die Luft nimmt im Sprühkopf,Bild 25, den zugeführten Schmierstoffmit. Das entstehende Sprühbild hängtvon der Form und der Größe der Öff-nung ab. Erforderlich ist ein Luftdruckvon 1 bis 2 bar. Feine Sprühbilder werdenmit 4 bis 5 bar erreicht. Es können Fetteder Konsistenzklassen 000 bis 3 und Ölebis zu ISO VG 1500 (Viskosität beiRaumtemperatur etwa 7000 mm2/s) ver-sprüht werden.

3 Auswahl des Schmier-stoffs

Bei den meisten in der Praxis vor-kommenden Betriebsbedingungen stellenWälzlager an die Schmierung keine be-sonders hohen Anforderungen. Viele Lager werden sogar im Mischreibungsbe-reich betrieben. Will man aber das Lei-stungsvermögen der Wälzlager voll aus-nutzen, sind die folgenden Hinweise zubeachten.

Die von den Wälzlagerherstellernempfohlenen Fette, Öle oder Fest-schmierstoffe erfüllen die nachfolgend genannten Spezifikationen für Wälz-lagerschmierstoffe. Sie ermöglichen beirichtiger Auswahl für einen breiten Dreh-zahl- und Belastungsbereich eine zuver-lässige Schmierung.

Wälzlagerfette sind nach DIN 51825genormt. Sie müssen z. B. bei der oberenGebrauchstemperaturgrenze in der FAG-Wälzlagerfett-Prüfmaschine FE9(DIN 51821) eine bestimmte LaufzeitF50 erreichen.

Schmierstoffe für den Mischreibungs-bereich bei hoher Belastung oder mitniedriger Betriebsviskosität bei hoherTemperatur werden aufgrund ihres Rei-bungs- und Verschleißverhaltens beur-teilt. Hier kann Verschleiß nur vermiedenwerden, wenn trennende Grenzschichtenin den Kontaktzonen entstehen, z. B.durch die Reaktion von Additiven mitden metallischen Oberflächen aufgrundhohen Drucks und einer dem Additiventsprechenden Temperatur im Wälzkon-takt. Zur Prüfung dieser Schmierstoffewerden FAG-FE8-Prüfstände (E DIN51819) eingesetzt.

Bei besonders hoch additivierten Mineralölen, beispielsweise Hypoidölen,und bei Syntheseölen ist die Verträglich-keit mit Dichtungswerkstoffen und Lagerwerkstoffen (insbesondere mit demKäfigmaterial) zu beachten.

FAG 24

25: Fett-Sprühkopf

Luft

Fett

Auswahl des SchmierstoffsFett

25 FAG

26: Fettauswahl nach verschiedenen Kriterien

Kriterien für die Auswahl des Fettes Eigenschaften des zu wählenden Fettes (siehe auch Abschnitt 3.1)

Betriebsbedingungen Fettauswahl nach Diagramm, Bild 28 (Seite 27).Drehzahlkennwert n · dm Bei hohem Drehzahlkennwert n · dm: Konsistenzklasse 2-3, Belastungsverhältnis P/C bei hohem Belastungsverhältnis P/C: Konsistenzklasse 1-2

Forderung an Laufeigenschaftengeringe Reibung, auch beim Start Fett der Konsistenzklasse 1-2 mit synthetischem Grundöl niedriger Viskosität

niedrige und konstante Reibung im Beharrungs- Fett der Konsistenzklasse 3-4, Füllungsgrad ≈ 30 % des freien Lagerraumes oderzustand, aber höhere Startreibung zulässig Fett der Konsistenzklasse 2-3, Füllungsgrad < 20 % des freien Lagerraumes

geringes Laufgeräusch geräuscharmes Fett (hoher Reinheitsgrad) der Konsistenzklasse 2

EinbauverhältnisseLagerachse schräg oder senkrecht haftfähiges Fett der Konsistenzklasse 3-4

Außenring dreht, Innenring steht oder Fett mit hohem Verdickeranteil, Konsistenzklasse 2-4Fliehkrafteinwirkung auf das Lager Füllungsgrad abhängig von der Drehzahl

Wartunghäufige Nachschmierung weiches Fett der Konsistenzklasse 1-2

gelegentliche Nachschmierung, walkstabiles Fett der Konsistenzklasse 2-3, obere Einsatztemperatur for-life-Schmierung deutlich höher als Betriebstemperatur

Umweltverhältnissehohe Temperatur, for-life-Schmierung temperaturstabiles Fett mit synthetischem Grundöl und mit temperaturstabilem

(evtl. synthetischem) Verdicker

hohe Temperatur, Nachschmierung Fett, das bei hoher Temperatur keine Rückstände bildet, lange Gebrauchsdauer bei hoher Temperatur

tiefe Temperatur Fett mit niedrigviskosem synthetischem Grundöl und geeignetem Verdicker Konsistenzklasse 1-2

staubige Umgebung festes Fett der Konsistenzklasse 3

Kondenswasser emulgierendes Fett, wie z. B. Natronseifenfett

Spritzwasser wasserabweisendes Fett, z. B. Kalziumseifenfett der Konsistenzklasse 3

aggressive Medien (Säuren, Basen usw.) Sonderfett, bei FAG oder Schmierstoffhersteller erfragen

radioaktive Strahlung bis Energiedosis 2 · 104 J/kg, Wälzlagerfette nach DIN 51 825bis Energiedosis 2 · 107 J/kg, bei FAG zurückfragen

Schwingungsbeanspruchung Lithium EP-Fett der Konsistenzklasse 2, häufige Nachschmierung.Bei mäßiger Schwingungsbeanspruchung Lithiumseifenfett der Konsistenzklasse 3

Vakuum bis 10–5 mbar, abhängig von Temperatur und Grundöl, Wälzlagerfette nach DIN 51 825, bei FAG zurückfragen


27: Eigenschaften von Schmierfetten

Fettart Eigenschaften

Verdicker Grundöl Temperatur- Tropf- Wasser- Druck- Preis- Eignung Besondere Hinweisebereich punkt beständig- beständig- rela- für Wälz-

Art Seife °C °C keit keit tion* lager

normal Alu- Mineral- -20...70 120 ++ + 2,5...3 + Quillt mit Wasserminium ölKalzium -30...50 80...100 +++ + 0,8 + Gute Dichtwirkung gegen

WasserLithium -35...130 170...200 +++ + 1 +++ MehrzweckfettNatrium -30...100 150...190 - ++ 0,9 ++ Emulgiert Wasser

Lithium PAO -60...150 170...200 +++ ++ 4...10 +++ Für tiefe und höhere Tempe-ratur, hohe Drehzahlen

Lithium Ester -60...130 190 ++ + 5...6 +++ Für tiefe Temperatur, hohe Drehzahlen

komplex Alu- Mineral- -30...160 260 +++ + 2,5...4 +++ Mehrzweckfettminium ölBarium -30...140 220 ++ ++ 4...5 +++ Mehrzweckfett, dampfbest.Kalzium -30...140 240 ++ ++ 0,9...1,2 +++ Mehrzweckfett, neigt zum

VerhärtenLithium -30...150 240 ++ ++ 2 ++ MehrzweckfettNatrium -30...130 220 + + 3,5 +++ Mehrzweckfett für hohe

Temperatur

Alu- PAO -60...160 260 +++ ++ 10...15 + Für weiten Temperatur-minium bereich, gut förderbarBarium -60...160 220 +++ +++ 15...20 +++ Für tiefe und höhere Tempe-

ratur, für hohe DrehzahlenKalzium -60...160 240 +++ +++ 15...20 +++ Für tiefe und höhere Tempe-

ratur, für hohe DrehzahlenLithium -40...180 240 ++ +++ 15 +++ Für breiten Temperatur-

bereich

Barium Ester -40...130 200 ++ ++ 7 +++ Für tiefe TemperaturKalzium -40...130 200 +++ ++ 7 +++ und höhere Drehzahlen

Belastung mäßigLithium -40...180 240 ++ + 10 +++ Für besonders breiten Tempe-

raturbereich

Lithium Silikon- -40...180 240 ++ - 20 ++ Für besonders breiten Tempe-öl raturbereich, P/C<0,03

Bentonite Mineral- -20...150 ohne +++ + 2...6 ++ Für höhere Temperatur beiöl niedrigen DrehzahlenPAO -50...180 ohne +++ + 12...15 ++ Für breiten Temperatur-

bereich

Polyharnstoff Mineral- -25...160 250 +++ ++ 3 +++ Für höhere Temperatur beiöl mittleren DrehzahlenPAO -30...200 250 +++ +++ 10 +++ Hochtemperaturfett

mit guter LangzeitwirkungSilikon- -40...200 250 +++ - 20 ++ Für hohe und niedrige Tempe-öl ratur, geringe BelastungenFluor- -40...200 250 +++ + 100 +++ Für hohe und niedrige Tempe-silikonöl ratur, mäßige Belastungen

PTFE oder Alkoxy- -50...250 ohne +++ ++ 100...150 +++ Beide Fette für sehr hohe und FEP fluoröl tiefe Temperatur

Fluor- -40...200 ohne +++ ++ 80...100 +++ Sehr gute Beständigkeit gegensilikon- Chemikalien undöl Lösungsmittel

* Bezogen auf Lithiumseifenfett/Mineralölbasis (=1) +++ sehr gut++ gut+ mäßig- schlecht

FAG 26


3.1 Auswahl des geeigneten Fettes

Schmierfette unterscheidet man vor al-lem nach ihren Hauptbestandteilen Ver-dicker und Grundöl. Als Verdicker wer-den meist normale Metallseifen verwen-det, aber auch Komplexseifen sowie Ben-tonite, Polyharnstoff, PTFE oder FEP. AlsGrundöl eingesetzt wird Mineralöl oderSyntheseöl. Die Viskosität des Grundölsbestimmt zusammen mit dem Verdicker-anteil die Konsistenz des Schmierfettsund den Aufbau des Schmierfilms.

Wie die Schmieröle enthalten dieSchmierfette zusätzlich Wirkstoffe (Addi-tive) zur Verbesserung der chemischenoder physikalischen Fetteigenschaften wiez. B. der Oxidationsstabilität, des Korro-sionsschutzes oder des Verschleißschutzesbei hoher Belastung (EP-Zusätze).

Einen Überblick über die wichtigstenfür die Wälzlagerschmierung geeignetenFettarten gibt die Tabelle, Bild 27. Die inder Tabelle enthaltenen Angaben sindDurchschnittswerte. Die meisten der auf-geführten Fette werden mit unterschied-licher Walkpenetration hergestellt. Ge-

naue Daten nennen die Fetthersteller.Anhand der Tabelle ist eine erste Orien-tierung möglich.

Ausführliche Hinweise zur Fettaus-wahl geben die folgenden Ausführungenund die Zusammenfassung in der Tabelle,Bild 26 (Seite 25).

3.1.1 Beanspruchung durch Drehzahl und Belastung

Der Einfluß von Drehzahl und Bela-stung auf die Fettauswahl ist im Dia-gramm, Bild 28, dargestellt. Zur Beurtei-lung sind erforderlich:C [kN] dynamische Tragzahl P [kN] dynamisch äquivalente

Belastung des Lagers (Berechnung siehe FAG-Katalog)

n [min–1] Drehzahl dm [mm] mittlerer Durchmesser

(D+d)/2 des Lagers ka Faktor zur Berücksich-

tigung des Gleitreibungs-anteils der Lagerbauart

Das Diagramm, Bild 28, ist in drei Be-anspruchungsbereiche aufgeteilt. Bei radialer Belastung benutzt man die linkeOrdinate, bei axialer Belastung die rechte.

Bei Fällen, die im Bereich N liegen,können zur Schmierung fast alle Wälz-lagerfette K nach DIN 51 825 verwendetwerden. Ausgenommen sind Fette mit ex-tremer Grundölviskosität und Fette mitextremer Konsistenz sowie einige Sonder-fette, beispielsweise Silikonfette, die nurbis zu Belastungen von P/C = 0,03 einge-setzt werden sollen.

Liegen die Beanspruchungen in derrechten oberen Ecke des Bereichs N, tre-ten also gleichzeitig hohe Belastung undhohe Drehzahl auf, so kann wegen höhe-rer Betriebstemperatur ein temperaturbe-ständiges Fett erforderlich sein. Die obereGebrauchstemperatur der Fette solltedeutlich über der Betriebstemperatur liegen.

Im Bereich HL liegen hochbelasteteLagerungen. Hier sollten Fette mit höhe-rer Grundölviskosität, mit EP-Zusätzenund eventuell Festschmierstoff-Zusätzengewählt werden. Bei hoch belasteten und

27 FAG

28: Fettauswahl nach Belastungsverhältnis P/C und lagerbezogenem Drehzahlkennwert ka · n · dm

HL

N

HN

0,9

0,6

0,3

0,15

0,09

0,06

0,03

0,0250 000 100 000 200 000 400 000 1 000 000

0,6

0,4

0,2

0,1

0,06

0,04

0,02

0,013

ka·n·dm [min-1·mm]

P/C

bei

rad

ial b

elas

tete

n W

älzl

ager

n

P/C

bei

axi

al b

elas

tete

n W

älzl

ager

n

Bereich NNormaler Betriebsbereich.Wälzlagerfette K nach DIN 51825.

Bereich HLBereich hoher Belastungen.Wälzlagerfette KP nach DIN 51825oder andere geeignete Fette.

Bereich HNBereich hoher Drehzahlen.Fette für schnell laufende Lager.Bei Lagerbauarten mit ka > 1 Fette KP nach DIN 51825 oder andere geeignete Fette.

ka-Werteka = 1 Rillenkugellager, Schrägkugellager,

Vierpunktlager, Pendelkugellager,radial belastete Zylinderrollenlager,Axial-Rillenkugellager.

ka = 2 Pendelrollenlager, Kegelrollenlager,Nadellager.

ka = 3 axial belastete Zylinderrollenlager,vollrollige Zylinderrollenlager.


langsam laufenden Lagern bewirken dieseZusätze, daß an die Stelle der teilweisefehlenden hydrodynamischen Schmie-rung (Teilschmierung) die "chemischeSchmierung" und die Feststoffschmie-rung treten.

Die Beanspruchungen im Bereich HNsind gekennzeichnet durch hohe Dreh-zahlen und niedrige Belastungen. Bei ho-hen Drehzahlen muß vor allem die vomFett verursachte Reibung niedrig sein,und das Fett sollte gut haften. Diese Vor-aussetzungen treffen für Fette mit nied-rigviskosem Ester-Grundöl zu. Grund-sätzlich sind die von den Fettherstellernangegebenen Richtwerte für den zulässi-gen Drehzahlkennwert eines Fettes um sohöher, je niedriger die Viskosität desGrundöls ist.

3.1.2 Forderungen an die Laufeigen-schaften

Eine geringe, konstante Reibung istbei Lagerungen von Bedeutung, die Ein-stellbewegungen ruckfrei ausführen sol-len, z. B. Lagerungen von Teleskopen. Insolchen Fällen finden Lithium-EP-Fettemit hochviskosem Grundöl und MoS2-Zusatz Verwendung. Die Reibung mußauch gering sein, wenn die Antriebslei-stung zum großen Teil von der Verlustlei-stung des Lagers bestimmt wird, bei-spielsweise bei kleinen Elektromotorengeringer Leistung. Laufen solche Lage-rungen aus dem kalten Zustand rasch an,so eignen sich besonders Fette der Konsi-stenzklasse 2 mit einem synthetischenGrundöl niedriger Viskosität.

Für normale Temperatur kann eineniedrige Reibung – ausgenommen wäh-rend der kurzen Zeit der Fettverteilung –durch die Wahl eines steiferen Fettes derKonsistenzklasse 3 bis 4 erreicht werden.Von solchen Fetten wird nur wenig vonden umlaufenden Lagerteilen mitge-schleppt, wenn sich überschüssiges Fettim freien Raum des Lagergehäuses abset-zen kann.

Schmierfette für geräuscharme Lagerdürfen keine festen Bestandteile aufwei-sen. Solche Fette sollten deshalb beson-ders gefiltert und homogenisiert sein.Eine höhere Grundölviskosität wirkt be-

sonders im oberen Frequenzbereichgeräuschmindernd.

Als Standardfett für geräuscharme Ril-lenkugellager wird bei normaler Tempera-tur meist ein gefiltertes Lithiumseifenfettder Konsistenzklasse 2 mit einer Grund-ölviskosität von etwa 60 mm2/s bei 40 °C verwendet. FAG Lager, die stan-dardmäßig Deck- oder Dichtscheiben haben, sind mit einem besonders ge-räuscharmen Fett gefüllt.

3.1.3 Besondere Betriebsbedingungen und Umwelteinflüsse

Hohe Temperatur tritt auf bei hohenBelastungen und/oder hohen Umfangs-geschwindigkeiten und bei einer Fremd-erwärmung der Lagerung. Es sind dannHochtemperaturfette einzusetzen. Dabeiist die "Grenztemperatur" (siehe 4.1.3)des Fettes zu beachten, bei deren Über-schreitung die Fettgebrauchsdauer starkabsinkt. Bei Lithiumseifenfett liegt sie beica. 70 °C, bei Hochtemperaturfetten, dieMineralöl und einen temperaturstabilenVerdicker enthalten, liegt sie je nach Fett-art bei 80 bis 110 °C. Hochtemperatur-fette mit synthetischem Grundöl habenbei hoher Temperatur weniger Abdampf-verluste und höhere Alterungsbeständig-keit. Fette mit hochviskosem Alkoxy-fluoröl als Grundöl sind in Rillenkugel-lagern bis zu einem Drehzahlkennwertvon n · dm = 140 000 min–1 · mm nochgut geeignet, auch bei einer Temperaturbis zu 250 °C. Bei mäßiger Temperaturkönnen Hochtemperaturfette ungünsti-ger sein als Standardfette.

Gelegentlich schmiert man bei hoherBetriebstemperatur die Lager auch mitweniger temperaturstabilen Fetten, wobeiin kurzen Zeitabständen nachgeschmiertwerden muß. Dafür sind Fette zu wählen,die sich während der Verweilzeit im Lagernicht verfestigen. Eine Verfestigung be-hindert den Fettaustausch und kann zumBlockieren des Lagers führen.

Bei tiefer Temperatur kann mit Tief-temperaturfetten eine niedrigere Start-reibung erreicht werden als mit Standard-fetten. Tieftemperaturfette sind Schmier-fette mit niedrigviskosem Grundöl und

meist Lithiumseife als Verdicker. Mehr-zweckfette sind bei Verwendung im Tief-temperaturbereich sehr steif und verur-sachen daher eine hohe Startreibung. Beigleichzeitig niedriger Lagerbelastungkann dann im Lager Schlupf mit Ver-schleiß an den Rollkörpern und Lauf-bahnen auftreten. Die Ölabgabe und da-mit die Schmierwirkung von Standard-,Hochlast- und Hochtemperaturfetten istbei niedriger Temperatur deutlich herab-gesetzt. Die untere Temperatureinsatz-grenze wird entsprechend DIN 51 825nach der Förderbarkeit festgelegt. DieseBegrenzung bedeutet nicht, daß bei die-ser Temperatur die Schmierung ausreicht.Ab einer bestimmten Mindestdrehzahlwirkt sich die tiefe Temperatur in Verbin-dung mit einer ausreichenden Belastungaber meistens nicht schädlich aus. Nachkurzer Laufzeit steigt auch bei Mehr-zweckfetten die Temperatur auf üblicheWerte an. Nachdem das Fett verteilt ist,sinkt die Reibung auf normale Werte ab.

Generell kritisch sind jedoch Lage-rungen, die unter extremer Kühlwirkungbetrieben werden, besonders wenn siesich nur gelegentlich oder sehr langsamdrehen.

Kondenswasser kann sich in der La-gerung bilden und zu Korrosion führen,wenn die Maschine in feuchter Umge-bung arbeitet, z. B. im Freien, und dieLagerung während längerer Betriebspau-sen abkühlt. Kondenswasser tritt beson-ders dann auf, wenn große Freiräume imLager oder Gehäuse vorliegen. Günstigsind dann Natron- und Lithiumseifenfet-te. Natronseifenfett nimmt größere Men-gen Wasser auf, d. h. es emulgiert mitWasser, wird aber unter Umständen soweich, daß es aus dem Lagerraum aus-tritt. Lithiumseifenfett emulgiert nichtmit Wasser, es bietet mit entsprechendenZusätzen einen guten Korrosionsschutz.

Bei Spritzwassereinwirkung wird einwasserabweisendes Fett empfohlen, z. B .ein Kalziumseifenfett der Konsistenz-klasse 3. Weil Kalziumseifenfette keinWasser binden, enthalten sie einen Rost-schutzzusatz.

Beständig gegen besondere Medien(kochendes Wasser, Dampf, Laugen, Säu-ren, aliphatische und chlorierte Kohlen-wasserstoffe) sind gewisse Sonderfette.

FAG 28


Liegen solche Bedingungen vor, sollteFAG befragt werden.

Eine Unterstützung der Dichtungdurch Fett trägt dazu bei, Verunreini-gungen vom Lager fernzuhalten. SteifeFette (Konsistenzklasse 3 oder höher) bil-den am Wellendurchtritt einen schützen-den Kragen, halten sich gut im Dichtspaltvon Labyrinthen und betten Fremdkör-per ein. Bei berührenden Dichtungenmuß das Fett auch die Gleitfläche Dicht-lippe/Welle schmieren. Es ist die Verträg-lichkeit des Fettes mit dem Dichtungs-material zu überprüfen.

Kritische Belastungen durch radio-aktive Strahlung können beispielsweisein Kernkraftanlagen auf die Lagerungund damit auf das Fett einwirken. Maß-gebend ist die gesamte Energiedosis, alsoentweder die Strahleneinwirkung kleinerIntensität über lange Zeit oder hoher In-tensität (Energiedosisrate) über kurzeZeit. Hierbei darf die Energiedosisrate al-lerdings einen Wert von 10 J/(kg · h)nicht überschreiten. Folgen von Strah-lungsbeanspruchung sind Änderung derKonsistenz und des Tropfpunktes, Ver-dampfungsverluste und Gasentwicklung.Die Gebrauchsdauer eines durch Strah-lung beanspruchten Fettes errechnet sich

aus t = S/R, sofern nicht andere Bean-spruchungskriterien zu einer geringerenGebrauchsdauer führen. In dieser Formelsind t die Gebrauchsdauer in h, S die fürdas Fett mögliche Energiedosis in J/kg, Rdie Energiedosisrate in J/(kg h). NormaleFette vertragen eine Energiedosis bis S = 2 · 104 J/kg, besonders strahlungsresi-stente Sonderfette eine Energiedosis bis S = 2 · 107 J/kg, wenn Gammastrahlungvorliegt (siehe auch Anhang, StichwortStrahlung). Im Primärkreislauf von Kern-kraftanlagen sind bestimmte Stoffe (bei-spielsweise Molybdändisulfid, Schwefel,Halogene) starken Veränderungen unter-worfen. Es ist daher darauf zu achten, daß im Primärkreislauf eingesetzte Fettesolche Stoffe nicht enthalten.

Schwingungen bringen bei vielen Fet-ten eine häufige, zufällige Fettergänzungan den Kontaktflächen durch Fettumver-teilung am und im Lager mit sich; siekönnen das Fett in Öl und Verdicker auf-spalten. Es wird empfohlen, ein Fett nachder Tabelle, Bild 26, zu wählen und kurz-fristig, z. B. wöchentlich, nachzuschmie-ren. Günstige Erfahrungen liegen auchmit schwingungsstabilen Mehrzweck-fetten der Konsistenzklasse 3 vor, bei-spielsweise bei Vibrationsmotoren.

Bei Lagerungen im Vakuum ver-dampft das Grundöl des Fettes je nachUnterdruck und Temperatur mit derZeit. Deck- und Dichtscheiben haltendas Fett im Lager und verringern Ab-dampfverluste. Die Fettwahl erfolgt nachder Tabelle, Bild 26.

Bei schräg und senkrecht angeord-neten Wellen besteht die Gefahr, daß dasFett infolge der Schwerkraft aus dem La-ger austritt. Es sollte nach der Tabelle,Bild 26 (Seite 25), ein haftfähiges Fett derKonsistenzklasse 3 bis 4 vorgesehen wer-den, das mit Stauscheiben im Lager ge-halten wird.

Bei häufig stoßartiger Beanspruchungoder sehr hoher Belastung sind Fette derKonsistenzklasse 1 bis 2 mit hoher Grun-dölviskosität (ISO VG 460 bis ISO VG1500) von Vorteil. Diese Fette bilden ei-nen dicken hydrodynamischen Schmier-film, der Stöße gut dämpft und Ver-schleiß besser verhindert als eine durchEP-Zusätze erreichte chemisch wirksameSchmierung. Nachteil der Fette mit hoher Grundölviskosität ist, daß wegenihrer geringen Ölabgabe die wirksameAnwesenheit des Schmierstoffs durch

29 FAG

29: Wirkung von Schmierstoffzusätzen

Zusätze (Additive) Wirkung der Zusätze

Oxidationsinhibitoren Verhindern die frühzeitige Entstehung von AlterungsrückständenKorrosionsschutzstoffe Verhindern Korrosion auf MetallflächenDetergentien Alterungsrückstände werden abgelöstDispersantien Schlammbildende, unlösliche Verbindungen werden in Schwebe gehalten.

Es kommt nicht zu Ablagerungen auf Metallteilen. Auch Wasser wird als stabile Emulsion in Schwebe gehalten.

Schmierungsverbessernde polare Zusätze Verringern Reibung und Verschleiß beim Betrieb im MischreibungsbereichEP-Zusätze, Verschleißschutzzusätze Verringern Reibung und Verschleiß, Fressen wird reduziertRostschutzstoffe Rostverhinderung auf Metallteilen während StillstandsperiodenMetalldeaktivatoren Katalytische Einflüsse von Metallen auf den Oxidationsprozeß werden vermiedenPourpointverbesserer Pourpoint wird herabgesetztViskositätsindexverbesserer Minderung des Viskositätsabfalls bei zunehmender TemperaturSchauminhibitoren Schaumbildung wird verringert

Auswahl des SchmierstoffsFett · Öl

hohen Füllungsgrad oder kurzfristigeresNachschmieren gesichert werden muß.

Fettwahl für for-life-Schmierung oderfür häufige Nachschmierung nach der Tabelle, Bild 26 (Seite 25). Anhand der inden Tabellen, Bilder 26 und 27, aufgeli-steten Beanspruchungen kann man dieerforderlichen Eigenschaften desSchmierfetts festlegen und danach ein geeignetes FAG-Fett oder ein Fett aus denListen der Fetthersteller wählen. ImZweifelsfall bitte bei FAG rückfragen.

3.2 Auswahl des geeigneten Öles

Zur Schmierung von Wälzlagern sindgrundsätzlich Mineralöle und Synthese-

öle geeignet. Schmieröle auf Mineralölba-sis werden heute am häufigsten verwen-det. Diese Mineralöle müssen mindestensdie Anforderungen nach DIN 51 501 er-füllen. Sonderöle, oft synthetische Öle,werden eingesetzt, wenn extremeBetriebsbedingungen vorliegen oderbesondere Anforderungen an die Bestän-digkeit des Öles bei erschwerten Bedin-gungen (Temperatur, Strahlung usw.) ge-stellt werden. Namhafte Ölhersteller wei-sen eigene erfolgreiche FE8-Prüfungennach. Wichtige chemisch-physikalischeDaten von Ölen und Angaben zu ihrerEignung sind in der Tabelle, Bild 30, ent-halten. Die Wirkung von Zusätzen zeigtdie Tabelle, Bild 29. Besondere Bedeu-tung haben die Zusätze für den Lager-betrieb im Mischreibungsbereich.

3.2.1 Empfohlene Ölviskosität

Die erreichbare Lebensdauer und dieSicherheit gegen Verschleiß sind um sohöher, je besser die Kontaktflächen durcheinen Schmierfilm getrennt sind. Da dieSchmierfilmdicke mit der Viskosität desÖles zunimmt, sollte nach Möglichkeitein Öl mit hoher Betriebsviskosität n ge-wählt werden. Sehr lange Lebensdauerläßt sich erreichen, wenn das Viskositäts-verhältnis û = n/n1 = 3 ... 4 beträgt, Dia-gramme, Bilder 5 bis 7. Hochviskose Öle bringen jedoch nicht nur Vorteile.Mit steigender Viskosität nimmt dieSchmierstoffreibung zu; bei tiefer, aberauch bei normaler Temperatur könnenProbleme mit der Zu- und Abführungdes Öles auftreten (Stau).

FAG 30

30: Kennwerte verschiedener Öle

Ölart Mineralöl Polyalpha- Polyglykol Ester Silikonöl Alkoxy-olefine (wasser- fluoröl

unlöslich)

Viskosität bei 40 °C in mm2/s 2...4500 15...1500 20...2000 7...4000 4...100 000 20...650

Einsatz für Ölsumpf-Temperaturin °C bis 100 150 100...150 150 150...200 150...220

Einsatz für Ölumlauf-Temperaturin °C bis 150 200 150...200 200 250 240

Pourpoint in °C -202) -402) -40 -602) -602) -302)

Flammpunkt in °C 220 230...2602) 200...260 220...260 3002) -

Verdampfungsverluste mäßig niedrig mäßig bis hoch niedrig niedrig2) sehr niedrig2)

Wasserbeständigkeit gut gut gut2), schlecht mäßigtrennbar, da bis gut2) gut gutgleiche Dichte

V-T-Verhalten mäßig mäßig bis gut gut gut sehr gut mäßig bis gut

Eignung für hohe Temperaturen(≈ 150 °C) mäßig gut mäßig bis gut2) gut2) sehr gut sehr gut

Eignung für hohe Last sehr gut1) sehr gut1) sehr gut1) gut schlecht2) gut

Verträglichkeit mit Elastomeren gut gut2) mäßig, mäßig bis sehr gut gutbei Anstrichen schlechtprüfen

Preisrelationen 1 6 4...10 4...10 40...100 200...800

1) mit EP-Zusätzen2) abhängig vom Öltyp

Auswahl des SchmierstoffsÖl

Das Öl ist daher so zäh zu wählen, daßsich eine möglichst hohe Ermüdungs-laufzeit ergibt, aber auch ständig die aus-reichende Versorgung der Lager mit Ölsichergestellt ist.

In Einzelfällen kann die Betriebs-viskosität nicht in der gewünschten Höherealisiert werden,

– weil die Ölauswahl noch von anderenKomponenten der Maschine bestimmtwird und diese ein dünnflüssiges Ölerfordern,

– weil für eine Umlaufschmierung einausreichend fließfähiges Öl vorgesehenwerden soll, um Verunreinigungenund Wärme aus der Lagerung abfüh-ren zu können,

– weil zeitweise höhere Temperatur odersehr niedrige Umfangsgeschwindigkeitvorliegt und dann die Betriebsvisko-sität, die mit dem zähesten anwendba-ren Öl erreicht werden kann, nochunterhalb der angestrebten Viskositätliegt.

In solchen Fällen kann auch ein Ölverwendet werden, das eine niedrigereViskosität als die empfohlene hat. Dannmuß das Öl jedoch wirksame EP-Zusätzeenthalten und seine Eignung durch einePrüfung auf dem FAG Prüfstand FE8nachgewiesen sein. Anderenfalls ist jenach Abweichung vom Sollwert mit ver-minderter Ermüdungslaufzeit und Ver-schleißerscheinungen an den Funktions-flächen zu rechnen, wie die Berechnungder "erreichbaren Lebensdauer" ausweist.Bei besonders hoch additivierten Mine-ralölen ist die Verträglichkeit mit Dich-tungswerkstoffen und Käfigwerkstoffenzu beachten.

3.2.2 Ölauswahl nach Betriebsbedin-gungen

– Normale Betriebsbedingungen:Bei normalen Betriebsbedingungen(Atmosphärendruck, Temperatur maximal 100 °C bei Ölsumpf und150 °C bei Ölumlauf, Belastungs-verhältnis P/C < 0,1, Drehzahl bis zurzulässigen Drehzahl) können unlegier-te Öle, bevorzugt aber inhibierte Öle

(Korrosions- und Alterungsschutz,Kennbuchstabe L nach DIN 51 502)verwendet werden. Wenn die gegebe-nen Viskositätsempfehlungen nichteingehalten werden können, sind Ölemit geeigneten EP-Additiven und Ver-schleißschutzzusätzen vorzusehen.

– Hohe Drehzahlkennwerte:Liegen hohe Umfangsgeschwindigkeitenvor (ka · n · dm > 500 000 min–1 · mm),ist ein oxidationsstabiles Öl mit guterSchaumdämpfung und mit günstigemViskositäts-Temperatur-Verhalten (V-T-Verhalten) vorteilhaft, bei demdie Viskosität mit steigender Tempera-tur weniger stark abnimmt. Geeignetesynthetische Öle mit gutem V-T-Ver-halten sind Ester, Polyalphaolefineund Polyglykole. In der Anlaufphase,wenn die Temperatur meistens niedrigist, wird hohe Planschreibung und da-mit Erwärmung vermieden; bei derhöheren Beharrungstemperatur bleibteine ausreichende Viskosität zur Si-cherstellung der Schmierung erhalten.

- Hohe Belastungen:Sind die Lager hoch belastet (P/C > 0,1) oder ist die Betriebsvisko-sität n kleiner als die Bezugsviskositätn1, sollten Öle mit Verschleißschutz-zusätzen verwendet werden (EP-Öle,Kennbuchstabe P nach DIN 51 502).EP-Zusätze mindern die schädlichenAuswirkungen der stellenweise auf-tretenden metallischen Berührung.Die Eignung von EP-Additiven ist un-terschiedlich und meist stark tempe-raturabhängig. Die Wirksamkeit kannnur durch eine Prüfung im Wälzlager(FAG Prüfstand FE8) beurteilt wer-den.

- Hohe Temperatur:Bei Ölen für hohe Betriebstempera-turen hat neben der Einsatztempera-turgrenze das V-T-Verhalten besondereBedeutung. Die Auswahl ist anhandvon Öleigenschaften zu treffen, sieheAbschnitt 3.2.3.

3.2.3 Ölauswahl nach Öleigenschaften

Mineralöle sind nur bis ca. 150 °C be-ständig. Je nach Temperatur und Verweil-zeit im Heißbereich entstehen Alterungs-

produkte, die die Schmierwirkung beein-trächtigen und sich als feste Rückstände(Ölkohle) im Lager oder in Lagernähe ab-setzen. Mineralöle sind bei Wasserzutrittnur bedingt gut einsetzbar, auch wenn sieWirkstoffe zur Verbesserung der Wasser-verträglichkeit enthalten. Es werden zwarKorrosionsschäden vermieden, aber dasin Form einer stabilen Emulsion vorlie-gende Wasser kann zu verminderter Le-bensdauer und erhöhter Rückstands-bildung führen. Der zulässige Wasseran-teil kann zwischen wenigen Promillenund mehreren Prozenten liegen. Er istvom Ölaufbau und der Additivierung ab-hängig.

Ester (Diester und sterisch gehinderteEster) sind thermisch stabil (–60 bis+200 °C), haben ein günstiges V-T-Ver-halten, zeigen eine geringe Flüchtigkeitund eignen sich daher gut für den Einsatzbei hohen Drehzahlkennwerten und hoher Temperatur. Ester sind meist mitMineralölen mischbar und können mitZusätzen angereichert werden. Bei Zutrittvon Wasser reagieren Ester je nach Typunterschiedlich. Manche Arten verseifenund spalten sich in ihre Komponentenauf, hauptsächlich dann, wenn sie ba-sische Zusätze enthalten.

Polyalkylenglykole haben ein günsti-ges V-T-Verhalten und einen tiefenStockpunkt. Sie eignen sich daher für denEinsatz bei hoher und tiefer Temperatur(–50 bis +200 °C). Ihre hohe Oxidations-beständigkeit ermöglicht es, im Hoch-temperaturbetrieb die Ölwechselinter-valle auf den 2- bis 5fachen Wert der beiMineralöl üblichen Intervalle anzuheben.Die meisten als Schmierstoffe eingesetz-ten Polyalkylenglykole sind nicht wasser-löslich, und sie haben ein schlechtes Was-serabscheidevermögen. Grundsätzlichsind Polyalkylenglykole nicht mit Mine-ralölen mischbar. Zu beachten ist, daß ihrDruck-Viskositäts-Koeffizient kleiner istals der anderer Öle. Polyalkylenglykolekönnen unter Umständen Dichtungenund Lack im Gehäuse sowie Käfige, z. B.aus Aluminium, angreifen.

31 FAG

Auswahl des SchmierstoffsÖl

Polyalphaolefine sind synthetisch her-gestellte Kohlenwasserstoff-Verbindun-gen, die sich in einem breiten Tempera-turbereich (–40 bis +200 °C) einsetzenlassen. Ihre gute Oxidationsbeständigkeitführt dazu, daß im Vergleich zu ähnlichviskosen Mineralölen bei gleichen Bedin-gungen eine mehrfache Standzeit erreichtwird. Polyalphaolefine sind in jedem Ver-hältnis mit Mineralölen mischbar. Sie haben ein gutes Viskositäts-Temperatur-Verhalten.

Silikonöle (Phenyl-Methyl-Siloxane)können bei extremer Temperatur (–60 bis+250 °C) eingesetzt werden, denn sieweisen ein günstiges V-T-Verhalten auf,haben eine geringe Flüchtigkeit und sindthermisch sehr stabil. Ihre Belastbarkeit(P/C ≤ 0,03) und ihr Verschleißschutz-vermögen sind allerdings gering.

Alkoxyfluoröle sind oxidations- undauch wasserbeständig, aber teuer. DerDruck-Viskositäts-Koeffizient und dieDichte sind höher als bei Mineralölen mitder gleichen Viskosität. Ihr Temperatur-Einsatzbereich ist –30 bis +240 °C.

Schwer entflammbare Hydraulikflüs-sigkeiten nehmen eine Sonderstellungein. Sie werden aus sicherheitstechni-schen Gründen seit vielen Jahren im Un-tertagebetrieb im Bergbau, auf Schiffen,in Flugzeugen und feuergefährdeten In-dustrieanlagen eingesetzt. Gründe fürihre zunehmende Verwendung sind:– bessere Entsorgung als Mineralöl– Preis– Verfügbarkeit– Brandschutz

Die schwer entflammbaren Hydraulik-flüssigkeiten müssen definierte Anforde-rungen erfüllen hinsichtlich Schwerent-

flammbarkeit, Arbeitshygiene und ökolo-gischer Unbedenklichkeit. Die unter-schiedlichen Flüssigkeitsgruppen sind im7. Luxemburger Bericht definiert, sieheTabelle, Bild 31.Anwendungsbeispiele:

Die Flüssigkeitstypen HFA-E undHFA-S mit bis zu 99 Vol.-% Wasser wer-den vorwiegend in Chemieanlagen, hydraulischen Pressen und im hydrau-lischen Strebausbau eingesetzt.

Die Flüssigkeiten des Typs HFC mitbis zu 45 Vol.-% Wasser wendet manmeist in Arbeitsmaschinen an, z. B. inHydroladern, Bohrhämmern und Druck-maschinen.

Die synthetischen HFD-Flüssigkeitenwerden in Seilbahnmaschinen, Walzen-ladern, hydrostatischen Kupplungen,Pumpen sowie in Druckmaschinen ver-wendet.

FAG 32

31: Einteilung der schwer entflammbaren Hydraulikflüssigkeiten nach dem 7. Luxemburger Bericht und weitere Kenndaten

Flüssigkeits- Zusammensetzung ISO VG Üblicher Schwer- Dichte Normen Erreichbarergruppe der Flüssigkeit Klasse Betriebstempe- entflamm- bei 15 °C und a23-Faktor

raturbereich barkeit Vorschriften°C g/cm3

HFA-E Öl-in-Wasser-Emulsion mit Emulgierölgehalt max. 20 Vol.-%, übliche Gehalte 1 bis 5 Vol.-% keine +5 ... +55 sehr gut ca. 1 DIN 24 320 < 0,05

HFA-S in Wasser gelöste Flüssigkeits- Festlegungkonzentrateüblicher Gehalt ≤ 10 Vol.-%

HFB Öl-in-Wasser-Emulsion mit 32, 46, +5 ... +60 gut 0,92 ... 1,05 -ca. 40 Vol.-% Wasser 68, 100

HFB-LT*

HFC Wäßrige Polymerlösung (Polyglykole) 15, 22, 32, -20 ... +60 sehr gut 1,04 ... 1,09 < 0,2mit mindestens 35 Vol.-% Wasser 46, 68, 100

HFD Wasserfreie Flüssigkeiten 15, 22, 32, -20 ... +150 gut 1,10 ... 1,45 VDMA 2431746, 68, 100

HFD-R Phosphorsäureester < 0,8HFD-S chlorierte Kohlenwasserstoffe < 0,5HFD-T Gemisch aus Phosphorsäureester und

chlorierten Kohlenwasserstoffen < 1HFD-U andere Verbindungen ≤ 1

(z. B. synth. Ester)

* Der Zusatz LT kennzeichnet HFB-Flüssigkeiten, die eine gute Emulsionsbeständigkeit bei niedrigen Temperaturen haben und somit besser für Langzeitlagerung geeignet sind.

Auswahl des SchmierstoffsFestschmierstoffe · Biologisch schnell abbaubare Schmierstoffe

3.3 Auswahl von Festschmierstoffen

Mit Festschmierstoffen wird nur inSonderfällen geschmiert, bei denen Kera-miklager oder eine Schmierung mit Fettoder Öl nicht möglich sind. Solche An-wendungsfälle sind beispielsweise

– Lagerungen im Vakuum, wo Öl in-tensiv abdampft

– Lagerungen bei extrem hoher Tempe-ratur, z. B. Brennofenwagen der kera-mischen Industrie

– Lagerungen, bei denen infolge der auf-tretenden Kräfte Öl oder Fett aufDauer nicht im Lager verbliebe, z. B.bei Verstellschaufellagerungen von Ge-bläsen (Fliehkraft)

– Lagerungen in den Bereichen Kern-und Raumfahrttechnik bei hoher radioaktiver Bestrahlung

Die gebräuchlichsten Festschmier-stoffe sind Graphit und Molybdändisul-fid (MoS2). Sie werden als Pulver, gebun-den mit Öl als Paste oder in Verbindungmit Kunststoff als Gleitlack verwendet.Zu den Festschmierstoffen zählen auchPolytetrafluoräthylen (PTFE) undWeichmetallfilme (beispielsweise Kupferoder Gold). Sie werden allerdings nur sel-ten vorgesehen.

Die Oberflächen werden meist phos-phatiert, um eine bessere Haftung desPulverfilms zu erreichen. StabilereSchichten erhält man durch Aufbringenvon Gleitlack auf phosphatierten Ober-flächen. Gleitlackfilme sind allerdingsnur bei geringer Belastung anwendbar.Besonders dauerhaft sind Metallfilme, dieelektrolytisch abgeschieden oder durchKathodenzerstäubung im Ultrahoch-vakuum aufgebracht sind. Günstig isteine Nachbehandlung mit Molybdändi-sulfid. Bei einer Schmierung mit Fest-stoffen verringert sich die Lagerluft umden 4fachen Betrag der Festschmierstoff-Schichtstärke im Kontakt. Es sind des-halb Wälzlager mit entsprechend größe-rer Lagerluft vorzusehen. Die thermischeund chemische Beständigkeit von Fest-schmierstoffen ist begrenzt.

Langsam umlaufende Wälzlager (n · dm < 1 500 min–1 · mm) können mitMolybdändisulfid- oder Graphit-Pastengeschmiert werden. Das in der Paste ent-haltene Öl verdampft bei einer Tempera-tur von etwa 200 °C nahezu rückstands-frei. Liegt der Drehzahlkennwert über n · dm = 1 500 min–1 · mm, werden Wälz-lager statt mit Pasten meist mit Pulveroder Gleitlack geschmiert. Ein Pulverfilmwird durch Einreiben von Festschmier-stoff in die mikroskopisch feinen Un-ebenheiten der Oberflächen erzielt.

Graphit kann bis zu einer Betriebs-temperatur von 450 °C eingesetzt wer-den, da er über einen großen Tempe-raturbereich oxidationsbeständig ist. Ge-gen Strahlung ist Graphit nicht besondersbeständig.

Molybdändisulfid ist bis 400 °C ein-setzbar. Es behält seine guten Gleiteigen-schaften auch bei tiefer Temperatur. InGegenwart von Wasser neigt es zu elek-trolytischer Korrosion. Gegenüber Säurenund Laugen hat Molybdändisulfid nurgeringe Beständigkeit.

Bei Gleitlack ist die Verträglichkeitmit den Umgebungsmedien zu beachten.Organische Binder von Gleitlack entwei-chen bei hoher Temperatur, worunter dieHaftfähigkeit des Gleitlackes leidet. An-organischer Lack enthält als Bindemittelanorganische Salze. Diese Lacke sindthermisch hoch belastbar und gasen imHochvakuum nicht aus. Der bei allenLacken nur mäßige Korrosionsschutz istbei anorganischen Lacken etwas ungün-stiger als bei organischen.

Pasten teigen an und verfestigen sich,wenn Staub in die Lager gelangt. Beistaubiger Umgebung verhalten sich Gleit-lackfilme daher günstiger.

In Sonderfällen können Wälzlagerauch mit "selbstschmierenden" Käfigenausgestattet sein, das sind Käfige mit ein-gelagerten Festschmierstoffen oder mit ei-ner Füllung aus einer Mischung von Fest-schmierstoff und Bindemittel. Die Roll-körper übertragen den Schmierstoff aufdie Laufbahnen.

3.4 Biologisch schnell abbaubare Schmierstoffe

Für die Schmierung von Wälzlagernstellen die Schmierstoffhersteller seit eini-gen Jahren Fette und Öle zur Verfügung,die teils auf der Basis von Pflanzenöl(meist Rapsöl), in der Regel jedoch aufsynthetischer Basis (Esteröle) aufgebautsind. Die biologische Abbaubarkeit wirdnach CEC-L33-A93 sowie in Anlehnungan DIN 51828 geprüft. Meist wird dane-ben eine geringe Wassergefährdungsklasse(WGK) gefordert, häufig auch eine gesundheitliche Unbedenklichkeit. Dadurch ist die Möglichkeit einer wirk-samen Additivierung oft behindert.

Biologisch abbaubare Schmierstoffeauf Pflanzenölbasis sind nur für eineneingeschränkten Temperaturbereich geeignet.

Synthetische Schmierstoffe auf Ester-basis bewegen sich dagegen auf einemhöheren Leistungsniveau und entspre-chen damit etwa denen auf herkömmli-cher Basis. Wegen ihrer biologischen Ab-baubarkeit werden sie bevorzugt bei Ver-lustschmierung eingesetzt, also dort, woder verbrauchte Schmierstoff direkt in dieUmwelt gelangen kann. Grundsätzlich istein gleich großer Streubereich in derQualität zu erwarten wie bei den her-kömmlichen Schmierstoffen.

33 FAG

Versorgung der Lager mit SchmierstoffFett

4 Versorgung der Lager mit Schmierstoff

Die Schmierstoffmenge, die ein Wälz-lager benötigt, ist außerordentlich gering.In der Praxis bemißt man sie wegen derBetriebssicherheit der Lagerung meistreichlicher. Zu viel Schmierstoff im Lagerkann jedoch schaden. Wenn überschüssi-ger Schmierstoff nicht entweichen kann,entstehen durch Plansch- oder WalkarbeitTemperaturen, bei denen der Schmier-stoff geschädigt oder gar zerstört werdenkann.

Allgemein wird eine ausreichende Ver-sorgung sichergestellt – durch Wahl der richtigen Schmier-

stoffmenge und -verteilung im Lager– durch Beachtung der Gebrauchsdauer

des Schmierstoffes und darauf abge-stimmte Schmierstoffergänzung oderSchmierstoffwechsel

– durch die konstruktive Gestaltung derLagerstelle

– durch das Schmierverfahren und diedafür erforderlichen Geräte, Tabelle,Bild 20 (Seite 20)

4.1 Versorgung der Lager mit Fett

4.1.1 Geräte

Bei Fettschmierung ist meist kein odernur geringer Geräteaufwand erforderlich,um die Lager ausreichend zu schmieren.Bei der Lagermontage werden die Lagermeist von Hand gefettet, wenn nicht be-reits vom Hersteller gefettete Lager einge-baut werden. Manchmal verwendet manzur Befettung auch Injektionsspritzenoder Fettpressen.

Geräte für die Nachfettung sind imAbschnitt 4.1.5 aufgeführt.

4.1.2 Erstbefettung und Neubefettung

Beim Befetten der Lager sind folgendeHinweise zu beachten:

– Lager so mit Fett füllen, daß alleFunktionsflächen sicher Fett erhalten.

– Gehäuseraum neben dem Lager nur soweit mit Fett füllen, daß das aus dem

Lager verdrängte Fett noch gut Platzfindet. Hierdurch wird vermieden, daßzu viel Fett im Lager mit umläuft.Schließt an das Lager ein größerer undungefüllter Gehäuseraum an, dannentweicht das aus dem Lager tretendeFett aus der unmittelbaren Lagerum-gebung, und die schmierunterstüt-zende Wirkung für das Lager geht ver-loren. In einem solchen Fall sollte manLager mit Deck- oder Dichtscheibeneinbauen oder durch Stauscheibendafür sorgen, daß genügend Fett imLagerinnenraum bleibt. Empfohlenwird eine Fettfüllung von ca. 30 % desfreien Lagerinnenraums.

– Sehr schnell umlaufende Lager, bei-spielsweise Spindellager, nur teilweisebefüllen (20 bis 30 % des freienRaumes), um die Fettverteilung beimAnlauf der Lager zu erleichtern und zubeschleunigen.

– Langsam umlaufende Lager (n · dm < 50 000 min–1 · mm) und deren Gehäuse voll mit Fett füllen.Die auftretende Walkreibung ist unbe-deutend.

Beidseitig mit Dichtscheiben (2RSRoder 2RS) oder Deckscheiben (2ZR oder2Z) abgedichtete Rillenkugellager werdengefettet geliefert (siehe Erläuterungenzum Bild 39 auf Seite 40). Die einge-brachte Fettmenge füllt ca. 30 % des frei-en Lagerraumes aus. Diese Füllmengewird auch bei hohen Drehzahlkennwer-ten (n · dm > 400 000 min–1 · mm) gutvom Lager gehalten. Bei noch schnellerdrehenden Lagern ist der Füllungsgradetwa 20 % des freien Lagerraumes. Einhöherer Füllungsgrad abgedichteter Lagerführt zu mehr oder weniger kontinuier-lichem Fettverlust, so lange, bis der nor-male Füllungsgrad erreicht ist.

Lager mit drehendem Außenring kön-nen bei höheren Umfangsgeschwindig-keiten nur eine Füllung von ca. 15 % desfreien Lagerraumes halten.

Richtiger Füllungsgrad schafft günsti-ges Reibungsverhalten und geringen Fett-verlust.

Bei höheren Drehzahlkennwertenstellt sich meistens während der An-laufphase, gelegentlich auch über mehrereStunden, erhöhte Lagertemperatur ein,Bild 32.

FAG 34

32: Reibungsmoment Mr und Temperatur q eines frisch gefetteten Rillenkugellagers

100

t

0

1

2

h0 1 2 3

40

60

80

°C

3Mr

N·m

ϑ

Mr

ϑ


Die Temperatur ist um so höher unddie Phase der erhöhten Temperatur um solänger, je stärker die Lager und die Räu-me neben den Lagern mit Fett gefülltsind und je mehr der freie Fettaustritt er-schwert wird. Abhilfe bringt ein soge-nannter Intervalleinlauf mit entsprechendfestgelegten Stillstandszeiten zur Abküh-lung, wie er z. B. für Spindellagerungenvon Werkzeugmaschinen angewandtwird.

Voraussetzung für eine Lebensdauer-schmierung ist, daß das eingebrachte Fettdurch Dichtungen oder Stauscheiben imLager oder in Lagernähe gehalten wird.Dieses Fett in Lagernähe bewirkt grund-sätzlich eine Verlängerung der Schmier-frist, da bei höherer Temperatur dasDepotfett Öl abgibt, das, zumindest teil-weise, zur Lagerschmierung beiträgt unddurch Erschütterung gelegentlich wiederFrischfett aus der Umgebung in das Lagergelangt (Nachschmierung).

Wenn eine hohe Temperatur am Lagerzu erwarten ist, sollte neben dem Lagerein Fettdepot mit einer zum Lager hinfreien, möglichst großen ölabgebendenFläche vorgesehen werden. Das kann bei-spielsweise durch eine abgewinkelte Stau-scheibe erreicht werden, Bild 40 (Seite40). Die günstige Menge für das Fett-depot beträgt das 3- bis 5fache des nor-malen Füllungsgrades entweder auf einerSeite, oder besser zu gleichen Teilenrechts und links vom Lager.

Bei unterschiedlichem Druck vor undhinter dem Lager kann eine Luftströ-mung das Fett und das abgegebeneGrundöl aus dem Lager herausfördern,andererseits jedoch auch Schmutz ins Lager hineinbringen. In solchen Fällen istein Druckausgleich über Durchbrücheund Bohrungen an den Umbauteilen er-forderlich.

4.1.3 Fettgebrauchsdauer

Die Fettgebrauchsdauer ist die Zeitvom Anlauf bis zum Ausfall eines Lagersals Folge eines Versagens der Schmierung.Sie hängt ab von

– Fettmenge – Fettart (Verdicker, Grundöl, Additive)

– Lagerbauart und -größe – Höhe und Art der Belastung – Drehzahlkennwert – Lagertemperatur – Einbauverhältnissen

Die Fettgebrauchsdauer wird durchVersuche – z. B. mit dem FAG Wälzlager-fettprüfgerät FE9 – im Labor ermittelt.Solche Versuche können nur statistischausgewertet werden, da selbst unter glei-chen Versuchsbedingungen (gleiche Be-triebsparameter, qualitativ gleiche Lager,gleiche Fettcharge) je nach Fettart mit einer Streuung der Fettausfallzeiten bis1 : 10 zu rechnen ist. Fettgebrauchs-dauerwerte lassen sich daher, ähnlich wiebei der Ermüdungslebensdauer der Wälz-lager, nur für eine gewisse Ausfallwahr-scheinlichkeit angeben. Die Fettge-brauchsdauer F10 eines bestimmten Fettes gilt für 10 % Ausfallwahrschein-lichkeit.

4.1.4 Schmierfrist

Die Schmierfrist wird definiert als diemindestens erreichte FettgebrauchsdauerF10 von Standardfetten, die die Mindest-anforderungen nach DIN 51 825 erfül-len. Spätestens nach Ablauf der Schmier-frist ist das Lager neu zu befetten odernachzuschmieren, siehe Abschnitt 4.1.5.

Für Standardfette auf Lithiumseifen-basis ist in Bild 33 die Schmierfrist tf fürübliche Praxisfälle bei günstigen Umge-bungsbedingungen aufgetragen. Aus-gegangen wird von Lithiumseifenfettender Konsistenzklasse 2–3 und Betriebs-temperaturen bis 70 °C (gemessen am Lageraußenring), die kleiner als dieGrenztemperatur des Fettes sind, sowieBelastungen entsprechend P/C < 0,1.

Bei höheren Belastungen oder Tempe-raturen ist die Schmierfrist geringer.

Ab 70 °C (Grenztemperatur) ist beiLithiumseifenfetten mit mineralischemGrundöl die Schmierfrist auf f3 · tf ver-kürzt. Bei Natron- und Kalziumseifen-fetten liegt die Grenztemperatur bei 40bis 60 °C, bei Hochtemperaturfetten bei80 bis 100 °C oder höher.

In Bild 33 ist die Schmierfrist in Ab-hängigkeit von kf · n · dm aufgetragen.Für die einzelnen Lagerbauarten geltenunterschiedliche Faktoren kf. WennSpannen genannt werden, sind für dieschwereren Reihen die größeren Werte,für die leichteren Reihen die kleinerenWerte anzusetzen.

Gegenüber der Fettgebrauchsdauerunter Idealbedingungen sind in Bild 33für die Schmierfrist bei günstigen Praxis-bedingungen gewisse Sicherheiten be-rücksichtigt. Wälzlageranwender rechnenmit der Schmierfrist, wenn die Fettge-brauchsdauer F10 für das verwendete Fettnicht bekannt ist. Soll die ganze Lei-stungsfähigkeit eines Fettes ausgenutztwerden, so kann man bei idealen Be-triebsbedingungen von der experimentellermittelten Fettgebrauchsdauer F10 ausge-hen, oder man richtet sich nach Erfah-rungswerten.

Ungünstige Betriebs- und Umge-bungsbedingungen bewirken eine Minde-rung der Schmierfrist. Die verminderteSchmierfrist tfq ermittelt man nach derBeziehung

tfq = tf · f1 · f2 · f3 · f4 · f5 · f6

Minderungsfaktoren f1 bis f6 siehe Tabelle, Bild 34 (Seite 37).

Als besonders fristverkürzend wirktsich bei Spaltdichtungen eine Luftströ-mung durch das Lager aus. Die durch-strömende Luft altert den Schmierstoff,führt Fett oder Öl aus dem Lager mit sichund transportiert auch Verunreinigungenin das Lagerinnere.

Fett mit hoher Grundölviskosität (n40 ≥ 400 mm2/s) gibt nur wenig Öl ab,besonders bei niedriger Temperatur. SeinEinsatz bedingt kurze Schmierfristen.Durch die Dichtungen eingedrungeneVerunreinigungen (auch Wasser) beein-trächtigen die Fettgebrauchsdauer.

Für eine Reihe von Lagerungen in derPraxis läßt sich ein Gesamtminderungs-faktor q angeben, der alle ungünstigenBetriebs- und Umweltbedingungenberücksichtigt, Tabelle, Bild 35 auf Seite 37. Die verminderte Schmierfrist tfqergibt sich aus

tfq = q · tf

35 FAG


Liegen außergewöhnliche Betriebs-und Umweltbedingungen vor (hohe odertiefe Temperatur, hohe Belastung, hoheUmfangsgeschwindigkeit) und wird mitSonderfetten geschmiert, die sich für die-se Betriebsbedingungen als günstig erwie-sen haben, kann in der Regel die sich ausdem Diagramm, Bild 33, ergebendeSchmierfrist angesetzt werden.

Die Schmierfrist-Minderungsfaktorenf1, f2, f5 und f6 gelten grundsätzlich auchfür Sonderfette. Die Last und Temperaturbetreffenden Minderungsfaktoren f3 undf4 sowie die Grenztemperatur hierfür sindvom Schmierstoffhersteller – bei Arcanol-Fetten bei FAG – zu erfragen.

4.1.5 Nachschmierung, Nach-schmierintervalle

Eine Nachschmierung oder ein Fett-wechsel ist erforderlich, wenn die Fettge-brauchsdauer geringer ist als die zu erwar-tende Lagerlebensdauer.

Nachgeschmiert wird mit Fettpressenüber Schmiernippel. Bei häufiger Nach-schmierung sind Fettpumpen und volu-metrische Dosierverteiler erforderlich(Zentralschmierung, Fett-Sprühschmie-rung, siehe Seite 21 und 24). Wichtig ist,daß das Altfett vom Neufett verdrängtwerden kann, damit es zum Fettaus-tausch, nicht aber zur Überschmierungkommt.

Werden die nach Bild 33 bis 35 ermit-telten Schmierfristen merklich über-schritten, ist je nach Fettqualität mit einer erhöhten Lagerausfallrate aufgrundversagenden Schmierstoffs zu rechnen.Deshalb ist ein rechtzeitiger Fettwechseloder eine Nachschmierung einzuplanen.Fettwechselfristen sollten so festgelegtwerden, daß sie nicht länger als dieverminderten Schmierfristen tfq sind.

FAG 36

33: Schmierfristen bei günstigen Umgebungsbedingungen. Fettgebrauchsdauer F10 für Standardfette auf Lithiumseifenbasis nach DIN 51825, bei 70 °C, Ausfallwahrscheinlichkeit 10 %.

tf [h]Schmier-

frist

kf · n · dm [103 min-1·mm]

200

100 000

50 000

30 000

20 000

10 000

5 000

3 0002 000

1 000

500

300

30 50 70 100 150 200 300 500 700 1000 1500 200020

Lagerbauart kf Lagerbauart kf

Rillenkugellager einreihig 0,9...1,1 Zylinderrollenlager einreihig 3...3,5*)zweireihig 1,5 zweireihig 3,5

Schrägkugellager einreihig 1,6 vollrollig 25zweireihig 2 Axial-Zylinderrollenlager 90

Spindellager a = 15° 0,75 Nadellager 3,5a = 25° 0,9 Kegelrollenlager 4

Vierpunktlager 1,6 Tonnenlager 10Pendelkugellager 1,3...1,6 Pendelrollenlager ohne Borde ("E") 7...9Axial-Rillenkugellager 5...6 Pendelrollenlager mit Mittelbord 9...12Axial-Schrägkugellager zweireihig 1,4

*) für radial und konstant axial belastete Lager; bei wechselnder Axiallast gilt kf = 2


34: Minderungsfaktoren f1 ... f6 für ungünstige Betriebs- und Umwelt-verhältnisse

Einfluß von Staub und Feuchtigkeit anden Funktionsflächen des Lagers

mäßig f1 = 0,9...0,7stark f1 = 0,7...0,4sehr stark f1 = 0,4...0,1

Einfluß von stoßartiger Belastung,Vibrationen und Schwingungen

mäßig f2 = 0,9...0,7stark f2 = 0,7...0,4sehr stark f2 = 0,4...0,1

Einfluß höherer Lagertemperatur

mäßig (bis 75 °C) f3 = 0,9...0,6stark (75 bis 85 °C) f3 = 0,6...0,3sehr stark (85 bis 120 °C) f3 = 0,3...0,1

Einfluß hoher Belastung

P/C = 0,1...0,15 f4 = 1,0...0,7P/C = 0,15...0,25 f4 = 0,7...0,4P/C = 0,25...0,35 f4 = 0,4...0,1

Einfluß von Luftströmung durch dasLager

geringe Strömung f5 = 0,7...0,5starke Strömung f5 = 0,5...0,1

Bei Zentrifugalwirkung oder beisenkrechter Welle

je nach Abdichtung f6 = 0,7...0,5

35: Gesamtminderungsfaktoren q für verschiedene Anwendungsgebiete

Staub Stoßbelastung höhere hohe Luft- FaktorFeuchtig- Vibrationen Lauf- Bela- strömungkeit Schwingungen tempe- stung

ratur q

Stationärer E-Motor - - - - - 1

Reitstockspitze - - - - - 1

Schleifspindel - - - - - 1

Flächenschleifmaschine - - - - - 1

Kreissägewelle • - - - - 0,8

Schwungrad einer Karosseriepresse • - - - - 0,8

Hammermühle • - - - - 0,8

Leistungsbremse - - • - - 0,7

Radsatzlagerung für Lokomotiven • • - - - 0,7

Elektromotor belüftet - - - - • 0,6

Seil-Umlenkscheiben einer Bergbahn • • - - - - 0,6

Pkw-Vorderrad • • - - - 0,6

Textilspindel - • • • - - - 0,3

Backenbrecher • • • • - • - 0,2

Vibrationsmotor • • • • • - - 0,2

Siebsaugwalze • • • - - - - 0,2

Naßpreßwalze • • • - - - - 0,2

Arbeitswalze (Walzwerk) • • • - • - - 0,2

Zentrifuge • - - • • - 0,2

Schaufelradlagerung eines Abraumgeräts • • • - - • - 0,1

Sägegatter • • • • - - - <0,1

Vibrationswalze • • • • • • • - - <0,1

Schwingsieb • • • • - - - <0,1

Schwenkgetriebe eines Baggers • • - - • • • - <0,1

Futterpresse • - • • • • - <0,1

Trommel eines Gurtförderers • • • - - • - <0,1

• = mäßiger Einfluß • • = starker Einfluß • • • = sehr starker Einfluß

37 FAG


Bei einer Nachschmierung wird einAustausch von Neufett gegen Altfettmeist nur teilweise erreicht, weshalb dieNachschmierintervalle entsprechend kür-zer anzusetzen sind (übliche Nach-schmierintervalle 0,5 bis 0,7 · tfq). WelcheNachschmiermengen in solchen Fällenüblich sind, kann dem Bild 36 entnom-men werden.

36: Fett-Nachschmiermengen

Nachschmiermenge m1 bei wöchentlicher bisjährlicher Nachschmierung

m1 = D · B · x [g]

Nachschmierung x

wöchentlich 0,002monatlich 0,003jährlich 0,004

Nachschmiermenge m2 bei extrem kurzem Nachschmierintervall

m2 = (0,5...20) · V [kg/h]

Nachschmiermenge m3 vor Wieder-inbetriebnahme nach mehrjährigemStillstand

m3 = D · B · 0,01 [g]

V = freier Raum im Lager≈ π/4 · B · (D2 – d2) · 10–9 – G/7800 [m3]

d = Lagerbohrungsdurchmesser [mm]D = Lageraußendurchmesser [mm]B = Lagerbreite [mm]G = Lagergewicht [kg]

Nur eine Fettergänzung ist vorzuneh-men, wenn bei der Nachschmierung dasAltfett nicht abgeführt werden kann (kei-ne Freiräume im Gehäuse, keine Fettaus-trittsbohrung, kein Fettventil). Die zuge-führte Fettmenge sollte dann begrenztwerden, um eine Überschmierung zu ver-meiden.

Eine reichliche Nachschmierung istangebracht, wenn im Gehäuse große Frei-räume sind, Fettmengenregler, Fettaus-trittsbohrung oder Fettventile vorhandensind oder bei geringen Drehzahlen ent-sprechend n · dm ≤ 100 000 min–1 · mm.In solchen Fällen ist die Temperaturer-höhung durch Fettwalkreibung gering.

Reichliche Nachschmierung verbessertden Austausch von Alt- gegen Neufettund unterstützt die Abdichtung gegenStaub und Feuchtigkeit. Günstig ist eineNachschmierung bei betriebswarmemund umlaufendem Lager.

Ein Fettaustausch ist bei langenSchmierfristen anzustreben. Einen weit-gehenden Austausch von Alt- gegen Neu-fett erreicht man mit Hilfe einer größerenFettmenge. Eine große Nachschmiermen-ge ist vor allem dann erforderlich, wennaufgrund höherer Temperatur das Altfettvorgeschädigt ist. Um möglichst viel Alt-fett durch den "Spüleffekt" abzuführen,wird mit einer Menge nachgeschmiert,die bis zu dreimal so groß ist wie die inBild 36 angegebene Fettmenge. Nicht alleFette eignen sich für eine Spülschmie-rung. Geeignete Fette empfehlen dieSchmierstoffhersteller. Eine gleichmäßigeFettführung über den Lagerumfang er-leichtert den Fettaustausch. KonstruktiveBeispiele hierzu zeigen die Bilder 42 bis46. Voraussetzung für einen weitgehen-den Austausch von Alt- gegen Neufett ist,daß das Altfett frei entweichen kann oderein ausreichend großer Raum zur Auf-nahme des Altfettes zur Verfügung steht.

Sehr kurze Nachschmierintervalle(täglich oder kürzer) ergeben sich dann,wenn extreme Beanspruchungen vorliegen(n · dm > 500 000 min–1 · mm; P/C > 0,3; t > 140 °C oder Kombinationen auchniedrigerer Werte). In solchen Fällen istder Einsatz einer Schmierfettpumpegerechtfertigt. Es ist darauf zu achten,daß das Fett im Lager, im Gehäuse und inder Zuführleitung ausreichend förderbarbleibt. Bei sehr hoher Temperatur kannan diesen Stellen eine Verfestigung auftre-ten, die eine weitere Nachschmierungverhindert. Die Folge einer solchen Ver-festigung kann auch ein Blockieren derDosierventile sein.

Eine Unterstützung der Abdichtungdurch austretendes Fett erreicht man,wenn ständig in kurzen Abständen kleineMengen nachgeschmiert werden. DieNachschmiermenge pro Stunde kannhierbei 1/2- bis mehrfach so groß wie diein den freien Lagerinnenraum passendeFettmenge sein. Bei Anwendung der inBild 36 empfohlenen Mengen m2 für ex-trem kurze Nachschmierintervalle beträgt

die Austrittsgeschwindigkeit des Fettesam Dichtspalt je nach Spaltweite2 cm/Tag und mehr.

Bei hoher Temperatur ist Fettschmie-rung entweder mit billigem, nur kurz-zeitig stabilem Fett oder teurem, tem-peraturstabilem Fett möglich. Für diekurzzeitig stabilen Fette haben sich Nach-schmiermengen entsprechend 1 bis 2 %des freien Lagerraumes pro Stunde für dieSchmierung gut bewährt. Bei stabilenund sehr teuren Sonderfetten reichen be-reits deutlich geringere Nachschmier-mengen aus. Bei solch kleinen Mengen istallerdings die Zuführung direkt in das Lager unbedingt erforderlich. KleineNachschmiermengen sind auch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten mög-lich. Sie erhöhen Reibungsmoment undTemperatur nur wenig. Kleine Nach-schmiermengen belasten die Umwelt we-niger. Allerdings ist dafür ein höhererAufwand erforderlich. Eine gezielte Fett-zuführung mit sehr kleinen Dosiermen-gen kann mit der Fettsprühschmierungerreicht werden, Bild 25 (Seite 24).

Eine Mischung unterschiedlicherFettsorten läßt sich oft nicht ausschlie-ßen, wenn nachgeschmiert wird. Als rela-tiv unbedenklich haben sich Mischungenaus Fetten gleicher Verseifungsbasis er-wiesen. Die grundsätzliche Mischbarkeitvon Ölen und Fetten zeigen die Tabellen,Bilder 37 und 38.

Bei der Mischung nicht verträglicherFette kann es zu starken Strukturände-rungen kommen, auch eine starke Erwei-chung des Mischfettes ist möglich. Wirdbewußt auf eine andere Fettsorte umge-stellt, so sollte eine Nachschmierung mitgroßer Menge (Fettspülung) vorgenom-men werden, sofern die konstruktive Aus-bildung der Einbaustelle dies zuläßt. Eineeventuell weitere Nachschmierung solltenach einem verkürzten Zeitraum vorge-nommen werden.

FAG 38


37: Mischbarkeit von Ölen

Grundöle Mineralöl Polyalpha- Esteröl Polyglykolöl Silikonöl Silikonöl Polyphenyl- Alkoxyfluorölolefin (Methyl) (Phenyl) etheröl

Mineralöl + + + 2) - o o -

Polyalphaolefin 1) + + 2) - o o -

Esteröl 1) + + o - o + -

Polyglykolöl 2) 2) o + - - - -

Silikonöl - - - - + + - -(Methyl)

Silikonöl o o o 2) + + + -(Phenyl)

Polyphenyl- 1) 1) 1) 2) - 1) + -etheröl

Alkoxyfluoröl - - - - - - - +

+ Mischung zulässigo meist verträglich, im Einzelfall zu prüfen- Mischung nicht zulässig1) zwar mischbar, jedoch soll prinzipiell nicht mit einem Schmierstoff nachgeschmiert werden, der ein geringeres Leistungsvermögen hat als der

Ausgangsschmierstoff2) in der Regel nicht verträglich, im Einzelfall zu prüfen

38: Mischbarkeit von Schmierfetten

Verdicker NachschmierfettVerdicker Li- Li- Na- Na- Ca- Ba- Al- Bentonit/ Poly- PTFEAusgangsfett Seife Komplex seife Komplex Komplex Komplex Komplex Hectorit harnstoff

Li-Seife + + - o o o - - o -

Li-Komplex 1) + - o o o o - o -

Na-Seife - - + + o o - - + -

Na-Komplex - o 1) + o o o - o -

Ca-Komplex 1) o - o + + o - o -

Ba-Komplex 1) o - o + + o - o -

Al-Komplex 1) o - o o o + - o -

Bentonit/ - o - o o o - + o -Hectorit

Poly- 1) o - o o o - - + -harnstoff

PTFE - - - - - - - - - +

+ in der Regel gut verträglicho meist verträglich, im Einzelfall zu prüfen- in der Regel nicht verträglich1) zwar mischbar, jedoch soll prinzipiell nicht mit einem Schmierstoff nachgeschmiert werden, der ein geringeres Leistungsvermögen hat als der

Ausgangsschmierstoff

39 FAG


4.1.6 Beispiele zur Fettschmierung

Bild 39: Abgedichtete und bei derHerstellung mit Fett gefüllte Wälzlagerermöglichen einfache Konstruktionen.Deckscheiben oder Dichtscheiben wer-den, je nach Anwendungsfall, als einzigeAbdichtung oder zusätzlich zu einer wei-teren Vordichtung vorgesehen. Berühren-de (Ausführung RSR oder RS) Dicht-scheiben erhöhen die Lagertemperaturdurch die Dichtungsreibung. Deckschei-ben (ZR oder Z) und nicht berührendeDichtscheiben (RSD) bilden einen Spaltzum Innenring und beeinflussen daherdie Reibung nicht. Die beidseitig abge-dichteten Rillenkugellager sind standard-mäßig mit einem Lithiumseifenfett derKonsistenzklasse 2 oder 3 gefettet, wobeidas weichere Fett für kleine Lager ver-wendet wird. Die eingebrachte Fettmengefüllt ca. 30 % des freien Lagerraumes aus.Sie ist so festgelegt, daß bei normalen Be-triebs- und Umweltbedingungen einehohe Gebrauchsdauer erreicht wird. DasFett verteilt sich während einer kurzenEinlaufphase und setzt sich zum großenTeil im ungestörten Teil des freien Lager-raumes ab, also an den Innenseiten derScheiben. Danach ist keine nennenswerte

Umlaufteilnahme mehr festzustellen, unddas Lager läuft reibungsarm. Nach Been-digung der Einlaufphase beträgt die Rei-bung nur noch 30 bis 50 % der Start-reibung.

Bild 40: Das Rillenkugellager ist ein-seitig abgedichtet. Auf der anderen Seiteist eine Stauscheibe mit Fettdepot ange-ordnet. So verfügt das Lager über einegrößere Fettmenge in Lagernähe, jedochnicht im Lager selbst. Bei hoher Tempera-tur gibt das Fettdepot intensiv und lang-fristig Öl an das Rillenkugellager ab. Sowerden längere Laufzeiten erzielt, ohnedaß zusätzliche Schmierstoffreibung auf-tritt. Geeignete Fette empfiehlt FAG aufAnfrage.

Bild 41: Bei Lagern mit Förderwirkungoder bei Lagerungen mit senkrechter Wellebewirkt eine Stauscheibe, daß das Fettnicht oder nicht so rasch aus dem Lageraustritt. Besonders bei Lagerbauarten, diehöhere Gleitanteile und eine ausgeprägteFörderwirkung haben (z. B. Kegelrollen-lager), ist bei höheren Umfangsgeschwin-digkeiten eine vorgeschaltete Stauscheibevorteilhaft, wenn auch nicht immer aus-reichend. Eine weitere Maßnahme, dieFettversorgung zu sichern, ist die kurz-fristige Nachschmierung.

Bild 42: Über eine Schmiernut undmehrere Schmierbohrungen im Lager-außenring wird Fett in das Lagerinneregepreßt. Durch die unmittelbare undsymmetrische Zuführung des Fettes wirdeine gleichmäßige Versorgung der beidenRollenreihen erreicht. Für die Aufnahmedes Altfettes sind auf beiden Seiten aus-reichend große Räume oder Fettaustritts-öffnungen vorzusehen.

Bild 43: Das Pendelrollenlager wirdvon der Seite aus nachgeschmiert. Auf derGegenseite soll beim Nachschmieren Fettaustreten. Dabei kann ein Fettstau auftre-ten, wenn häufig große Mengen nachge-schmiert werden und gegen den AustrittWiderstand geboten wird. Abhilfe bringteine Fettaustrittsbohrung oder ein Fett-ventil. Während der Anlaufphase kommtes infolge der Fettbewegung zu einerTemperatursteigerung (rund 20 bis 30 Küber der Beharrungstemperatur), die eineoder mehrere Stunden andauern kann.Starken Einfluß auf den Temperaturver-lauf haben Fettart und -konsistenz.

Bild 44: Ist ein Fettmengenregler ein-gebaut, so besteht bei größeren Nach-schmierintervallen, höheren Umfangs-geschwindigkeiten und Verwendung eines gut förderbaren Fettes die Gefahr,

FAG 40

39: Abgedichtete und vom Wälzlagerhersteller gefettete Lager40: Durch die winkelige Stauscheibe zwischen Lager und Dichtung wird ein Fettdepot geschaffen.

39 40


daß nur wenig Fett auf der Seite der Reg-lerscheibe im Lager verbleibt. Abhilfekann dadurch geschaffen werden, daß derSpalt zwischen der umlaufenden Regler-scheibe und dem stillstehenden äußerenTeil zur Welle hin verlagert wird. Bei einem normalen Fettmengenregler mitaußen liegendem Spalt, Bild 44a, ergibt

sich eine starke Förderwirkung. Eine mäßige Förderwirkung wird erzielt, wennder Spalt etwa auf dem Teilkreisdurch-messer des Lagers angeordnet ist, Bild44b. Bei innen liegendem Spalt, Bild 44c,wird praktisch keine Förderwirkungmehr erzielt; die Scheibe wirkt als Stau-scheibe und hält das Fett am Lager.

41 FAG

41: Durch eine Stauscheibe wird Fett im Lager und in der Lagernähe gehalten.

44: Die Förderwirkung der Reglerscheibe richtet sich nach dem Scheibendurchmesser.

falsch richtig

42: Zuführung des Fettes durch den Lageraußenring

43: Fettnachschmierung. Überschmierung wird durch die Austrittsbohrung verhindert.

c

b

a


Bild 45: Bei der Nachschmierung ge-langt das Fett über die Bohrung S in derScheibe Z unmittelbar in den Ringspaltzwischen Käfig und Außenring. Das beider Nachschmierung verdrängte Fettsammelt sich im Raum F, der von Zeit zuZeit über die Öffnung B entleert werdenmuß. Die Kammer K auf der rechten La-gerseite wird bei der Montage mit Fett ge-füllt; sie soll die Abdichtung verbessern.Bei der Nachschmierung im Stillstandwird ein guter Austausch von Alt- gegenNeufett erreicht, wenn die Bohrungen Süber dem Umfang so angeordnet sind,daß das Fett gleichmäßig über den Um-fang zum Lager gelangt. Die BohrungenS, die im Bereich der Einfüllbohrung Cliegen, müssen daher weiter voneinanderentfernt sein als die diametral liegendenBohrungen. So wird ein gleichmäßigerStrömungswiderstand erreicht, und dasnachgeschmierte Fett schiebt das Altfettgleichmäßig aus dem Lager. Große Nach-schmiermengen begünstigen den Aus-tausch von Alt- gegen Neufett.

Bild 46: Das Schrägkugellagerpaarwird durch Schmierbohrungen in derzwischen den Lagern angebrachten Schei-be mit frischem Fett versorgt. Ein Fett-stau wird dadurch vermieden, daß amkleinen Durchmesser der Innenringe Fettzugeführt wird; die Zentrifugalkraft för-dert es zum größeren Durchmesser nachaußen. Diese Wirkung tritt natürlich nurauf bei Lagern mit asymmetrischemQuerschnitt, also bei Schrägkugellagernund Kegelrollenlagern. Wird ein Lager-paar mit symmetrischem Querschnitt vonder Mitte aus geschmiert, so sollte nebenjedem einzelnen Lager eine Reglerscheibeoder Austrittsöffnung angeordnet wer-den. Wichtig ist, daß der Austrittswider-stand an jeder Stelle etwa gleich groß ist.Ist das nicht der Fall, dann entsteht eineFettführung vorzugsweise zur Seite desgeringeren Austrittswiderstands. Der Ge-genseite droht Mangelschmierung.

Wie die Beispiele zeigen, ist einezweckmäßige Fettführung meist aufwen-dig. Diesen Aufwand treibt man vorzugs-weise bei teuren Maschinen oder schwie-rigen Betriebsverhältnissen wie hoherDrehzahl, Belastung oder Temperatur. Indiesen Fällen muß der Austausch des ver-brauchten Fettes gewährleistet und eineÜberschmierung ausgeschlossen sein.Daß der erwähnte Aufwand andererseitsim normalen Anwendungsfall nicht nötigist, beweisen betriebssichere Lagerungenmit seitlichen Fettpolstern. Diese Fettpol-ster zu beiden Lagerseiten geben allmäh-lich Öl zur Schmierung der Kontakt-flächen ab und bieten einen zusätzlichenSchutz vor Verunreinigung des Lagerin-neren. Bei Nachschmierung ist hier je-doch nicht sicher, daß das Neufett alleKontaktstellen erreicht. Da dabei außer-dem Verunreinigungen in das Lager ge-langen können, ist es in solchen Fällenbesser, auf regelmäßige Nachschmierungzu verzichten und eine Langzeitschmie-rung vorzusehen. Bei einer Maschinen-überholung kann man die Lager ausbauen,auswaschen und mit neuem Fett füllen.

FAG 42

45: Gezielte seitliche Nachschmierung durch Scheibe mit Bohrungen

46: Schmierung eines Lagerpaares von der Mitte aus

C

ZSK

F

B

Versorgung der Lager mit SchmierstoffÖl

4.2 Versorgung der Lager mit Öl

4.2.1 Geräte

Wenn keine Tauchschmierung vor-gesehen ist, muß das Öl über Geräte denLagerstellen zugeführt werden. Der Gerä-teaufwand hängt von dem gewähltenSchmierverfahren ab. Öl wird zugeführtdurch Pumpen, wenn mit größeren undkleineren Mengen geschmiert wird, durchÖlnebelanlagen, Öl-Luft-Anlagen, Öl-zentralschmieranlagen bei Schmierungmit kleinen und sehr kleinen Mengen.Die Dosierung des Öles erfolgt mit Hilfevon Dosierelementen, Drosseln und Dü-sen. Ausführlichere Hinweise zu den ge-bräuchlichsten Schmieranlagen sind imKapitel 2 "Schmierverfahren" enthalten.

4.2.2 Tauchschmierung

Bei der Tauchschmierung, auch alsBadschmierung oder Sumpfschmierungbezeichnet, steht das Lager zum Teil imÖlsumpf. Der Ölstand bei horizontalerLagerachse ist so zu bemessen, daß derunterste Rollkörper des Lagers im Still-stand zur Hälfte oder ganz in das Öl ein-taucht, Bild 47.

Das Öl wird bei umlaufendem Lagerteilweise von den Rollkörpern und vomKäfig mitgenommen und so über denUmfang verteilt. Bei Lagern mit asymme-trischem Querschnitt, die das Öl fördern,müssen für das Öl Rücklaufkanäle vorge-sehen werden, so daß sich ein Umlaufeinstellt. Ein Ölstand über den unterstenRollkörper hinaus führt vor allem bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten infol-ge der Planschreibung zu erhöhter Lager-temperatur und oft auch zu Schaum-bildung. Bei Drehzahlkennwerten vonn · dm < 150 000 min–1 · mm darf der Öl-stand auch höher sein. Läßt es sich nichtvermeiden, daß ein Wälzlager vollständigim Öl steht, beispielsweise bei vertikalerLagerachse, ist das Reibungsmomentzwei- bis dreimal so hoch wie bei norma-lem Ölstand. Die Grenze der Tauch-schmierung liegt normalerweise bei einem Drehzahlkennwert von n · dm =300 000 min–1 · mm, bei häufigem Öl-wechsel auch bis 500 000 min–1 · mm. Ab n · dm = 300 000 min–1 · mm liegt dieLagertemperatur oft über 70 °C. BeiTauchschmierung sollte der Ölstand re-gelmäßig kontrolliert werden.

Die Ölwechselfrist hängt von der Ver-schmutzung und vom Alterungszustand

des Öles ab. Die Alterung wird durch dieAnwesenheit von Sauerstoff, Metallabrieb(Katalysator) und hohe Temperatur ge-fördert. Aus der Änderung der Neutrali-sationszahl NZ und der VerseifungszahlVZ können der Ölhersteller und der mitder entsprechenden Ölsorte gut vertrautePraktiker den Alterungszustand beurteilen.

Unter normalen Bedingungen solltenÖlwechselfristen, wie sie im Diagramm,Bild 48, angegeben sind, eingehalten werden. Vorausgesetzt ist dabei, daß dieLagertemperatur 80 °C nicht übersteigtund daß die Verschmutzung durchFremdstoffe und Wasser gering bleibt.Wie aus dem Diagramm hervorgeht, er-fordern Gehäuse mit geringen Ölmengeneinen häufigen Ölwechsel. In der Einlauf-periode kann der Ölwechsel wegen derhöheren Temperatur und stärkeren Ver-schmutzung durch Verschleißpartikel be-reits nach sehr kurzer Zeit notwendigwerden. Das gilt besonders für Wälzlager,die gemeinsam mit Zahnrädern ge-schmiert werden. Oft wird wegen dessteigenden Gehaltes an festen und flüssi-gen Verunreinigungen ein vorzeitigerÖlwechsel vorgenommen. Die zulässigenMengen an festen Verunreinigungen rich-ten sich nach Größe und Härte der Teil-

43 FAG

47: Ölstand bei Tauchschmierung 48: Ölmenge und Ölwechselfrist in Abhängigkeit von der Lagerbohrung

300mm200

100

60

40

20

100,2 0,4 0,6 1,0 2 4 6 8 10 l 20

dLager-

bohrung

Ölmenge

Ölwechselfrist 2-3 Monate

10-12 Monate


chen (siehe Abschnitt 5.1.1 "FesteFremdstoffe", Seite 54).

Der zulässige Wassergehalt im Ölhängt von der Ölsorte ab und ist vom Öl-hersteller zu erfragen. Freies Wasser führtzur Korrosion, beschleunigt die Ölalte-rung durch Hydrolyse, bildet mit denEP-Zusätzen aggressive Stoffe und beein-trächtigt die Ausbildung eines tragendenSchmierfilms. Gelangt Wasser durch dieDichtung in die Lagerung oder tritt Kon-denswasser auf, ist die schnelle Trennungvon Wasser und Öl, möglichst unterstütztdurch gutes Wasserabscheidevermögendes Öles, wichtig. Eine Wasserabschei-dung wird durch Behandlung des Öles imSeparator oder durch Verdampfen im Vakuum erreicht. Problematisch ist aller-dings die Trennung von Wasser und Ölbei Polyglykolölen, da deren Dichte etwabei 1 liegt. Wasser setzt sich deshalb nichtim Ölbehälter ab, doch bei einer Tempe-ratur über 90 °C verdampft das Wasser.

In kritischen Einsatzfällen sollte die Ölwechselfrist aufgrund wiederholter Öl-untersuchungen festgelegt werden. Es wirdempfohlen, zunächst nach 1 bis 2 Monaten,später je nach Ergebnis längerfristig, dieNeutralisationszahl NZ, die VerseifungszahlVZ, den Gehalt an festen Fremdstoffen,den Wassergehalt und die Viskosität desÖles zu ermitteln. Es ist zu berücksichti-gen, daß die Lagerlebensdauer bereits beikonstant niedrigem Wassergehalt drastischzurückgehen kann. Eine grobe Abschätzungdes Alterungs- und Verschmutzungsgradsermöglicht je ein Tropfen Frischöl und Gebrauchtöl auf Fließpapier. Große Farb-unterschiede deuten auf starke Alterungbzw. Verschmutzung hin.

4.2.3 Umlaufschmierung mit mittleren und größeren Ölmengen

Bei der Umlaufschmierung wird dasÖl nach dem Durchlauf durch die Lager

in einen Ölsammelbehälter geleitet underneut den Lagern zugeführt. Unbedingterforderlich ist bei der Ölumlaufschmie-rung ein Filter zum Aussondern vonVerschleißteilchen und Verunreinigun-gen, siehe auch Abschnitt 5.1.3. Die ne-gative Auswirkung von Verunreinigungenauf die erreichbare Lebensdauer wird imAbschnitt 1.1.3 näher beschrieben.

Die Umlaufmengen werden den Be-triebsverhältnissen angepaßt. Mengen,die bei Viskositätsverhältnissen û = n/n1von 1 bis 2,5 einen mäßigen Lager-Durchlaufwiderstand erzeugen, sind demDiagramm, Bild 49, zu entnehmen. ZurSchmierung der Lager selbst ist nur eine sehr geringe Ölmenge erforderlich. ImVergleich hierzu sind die im Diagramm,Bild 49, als zur Schmierung ausreichendangegebenen Mengen (Linie a) groß.Diese Ölmengen werden empfohlen, umsicherzugehen, daß auch bei ungünstigerZufuhr des Öles zum Lager, d. h. nicht

FAG 44

49: Ölmengen bei Umlaufschmierung

c

b

a

10050

l/min2010

210,5

0,20,10,05

0,020,010,005

0,0020,001

10 20 50 100 200 500 1000 mm 3000

Öl-menge

Lageraußendurchmesser D

c1 c2

b2

b1

a1

a2

ZunehmendeÖlmenge zurWärmeabfuhrnotwendig

Keine Wärme-abfuhrnotwendig

zur SchmierungausreichendeÖlmengeobere Grenzefür LagersymmetrischerBauartobere Grenzefür LagerasymmetrischerBauart

a

b

c

c1b1a1 , , : D/d>1,5c2b2a2 , , : D/d≤1,5

5


direkt in das Lager, alle Kontaktflächen noch sicher mit Öl versorgt werden. Mitden angegebenen Mindestmengenschmiert man, wenn eine geringe Rei-bung erwünscht ist. Die sich hierbei ein-stellende Temperatur liegt in gleicherHöhe wie bei der Tauchschmierung.

Ist eine Wärmeabfuhr erforderlich,sind größere Ölmengen notwendig. Dajedes Lager dem durchfließenden Öl ei-nen Widerstand entgegensetzt, gibt es fürdie Ölmengen auch obere Grenzen. FürLager mit asymmetrischem Querschnitt(Schrägkugellager, Kegelrollenlager, Axial-Pendelrollenlager) sind größereDurchlaufmengen zulässig als für Lagermit symmetrischem Querschnitt, da die Lager mit asymmetrischem Querschnittwegen ihrer Förderwirkung dem Öl-durchfluß weniger Widerstand entgegen-setzen. Bei den im Diagramm, Bild 49,angegebenen Grenzen wird druckloserZulauf und Aufstau des Öles auf der Zu-

führseite des Lagers bis knapp unter dieWelle vorausgesetzt. Welche Ölmenge imEinzelfall zugeführt werden muß, umeine befriedigend niedrige Lagertempera-tur zu erhalten, hängt von den Bedingun-gen der Wärmezu- und -abfuhr ab. Dierichtige Ölmenge kann man bei derInbetriebnahme der Maschine durchMessung der Temperatur bestimmen unddann entsprechend einregeln.

Mit steigender Umfangsgeschwindig-keit setzen Lager mit symmetrischemQuerschnitt dem durchfließenden Öl einen zunehmenden Widerstand ent-gegen. Bei schnell drehenden Wälzlagernwird daher das Öl gezielt in den Spaltzwischen Käfig und Lagerring einge-spritzt, wenn größere Ölumlaufmengenvorgesehen sind. Durch die Öleinsprit-zung treten geringere Planschverluste auf.

Bei Einspritzschmierung gebräuch-liche Ölmengen sind im Diagramm, Bild50, in Abhängigkeit vom Drehzahlkenn-

wert und der Lagergröße angegeben. Ausdem Diagramm, Bild 51, geht hervor, wiedie Düsen auszulegen sind. Der Ölstauvor dem Lager wird dadurch verhindert,daß man das Öl an Stellen einspritzt, dieeinen freien Durchtritt durch das Lagerermöglichen. Ausreichend bemessene Ab-flußkanäle sorgen dafür, daß das vom Lager nicht aufgenommene und dasdurch das Lager gelaufene Öl zwangsfreiablaufen kann, Bilder 62 und 63.

Für den Bereich hoher Umfangsge-schwindigkeiten, der bei Einspritzschmie-rung üblich ist, haben sich Öle bewährt,mit denen eine Betriebsviskosität n von 5bis 10 mm2/s (û = 1 bis 4) erreicht wird.Die Diagramme im Bild 52 zeigen in Ab-hängigkeit vom Druckabfall Dp die Öl-menge Q und die Strahlgeschwindigkeitv bei einer Düsenlänge L = 8,3 mm fürdie Betriebsviskositäten 7,75 und15,5 mm2/s und für verschiedene Düsen-durchmesser.

45 FAG

50: Richtwerte für die Ölmenge bei Einspritzschmierung51: Durchmesser und Anzahl der Düsen bei Einspritzschmierung

Öl-menge

Q

n · dm

00 3·106 min-1·mm

dm=150 mm

1

2

3

4

5

6

7

l/min

Düsen-durch-messer

0,5

1

1,5

dm=100 mm

dm=50 mm

mm

2·1061·106 3·106min-1·mm2·1061·106

n · dm

dm ≤ 50 mm

dm ≥ 100 mm

50 ≤ dm ≤ 100 mm

1 Düse

2 Düsen

3 Düsen

50 51


Diese Angaben stammen aus Ver-suchen. Der Öldurchsatz durch dasschnell drehende Lager sinkt mit steigen-der Drehzahl. Er steigt mit wachsenderEinspritzgeschwindigkeit, wobei 30 m/sdie sinnvolle Obergrenze sind.

Wälzlager müssen bereits beim Ein-schalten der Maschine mit Schmierstoffversorgt sein. Bei einer Ölumlaufschmie-rung sollte daher die Pumpe bereits vordem Start des Lagers anlaufen. Ein Vor-lauf der Pumpe ist allerdings nicht erfor-derlich, wenn durch konstruktive Maß-nahmen dafür gesorgt ist, daß das Ölnicht ganz aus dem Lager ablaufen kannund ein gewisser Ölsumpf zurückbleibt.Ein zusätzlich zur Umlaufschmierungvorgesehener Ölsumpf trägt außerdemzur Betriebssicherheit bei, da bei Ausfallder Pumpe die Ölversorgung wenigstensnoch eine gewisse Zeit aus dem Sumpf er-

folgt. Bei tiefer Temperatur kann die Öl-umlaufmenge bis zur Erwärmung desÖles im Behälter zunächst auf die zurSchmierung notwendige Menge (aus Bild 49, Kurven a) reduziert werden. Daserleichtert die Auslegung der Umlaufan-lage (Pumpenantrieb, Ölrücklauf ).

Wird mit größerer Ölmenge ge-schmiert, dann muß durch Abflußkanäledafür gesorgt werden, daß kein Ölstauauftritt, der vor allem bei hohen Um-fangsgeschwindigkeiten zu beachtlichenLeistungsverlusten führt. Der erforder-liche Durchmesser der Abflußleitunghängt von der Viskosität des Öles undden Gefällewinkeln der Ableitrohre ab.Für Öle mit einer Betriebsviskosität bis500 mm2/s kann der Ablaufquerschnittüberschlägig angegeben werden mit:

da = (15...25) · ABBm [mm]

Für eine genauere Dimensionierungim Gefällebereich der Ablaufleitung von1 bis 5 % benutzt man die Formel

da = 11,7 · 4ABBBBBBBm · n/G [mm]

Darin sind da in mm der lichte Durch-messer der Abflußleitung, m in l/min dieÖldurchsatzmenge, n die Betriebsvisko-sität im mm2/s, G das Gefälle in %.

Die Füllmenge M des Ölbehältersrichtet sich nach der Durchsatzmenge m.In der Regel wird die Füllmenge so gewählt, daß sie in der Stunde etwa z = 3 bis 8mal umgewälzt wird.

M = m · 60/z [l]

FAG 46

52: Druckverlust und Einspritzgeschwindigkeit in Abhängigkeit von Ölmenge, Betriebsviskosität und Düsendurchmesser

Öl-menge

Q

Düsen-durchmessermm

Düsen-durchmessermm

Strahl-geschwin-

digkeitv

0,1 0,2 0,5 10,01

0,02

2 5 10bar

0,05

0,1

0,1 0,2 0,5 11

2 5 10bar

2

5

10

20

50

100

0,2

0,5

1

2

5

10

0,7

1

2

0,7

2

ν=7,75 mm 2/sν=15,5 mm 2/s

∆ p ∆ p

l/min m/sν=7,75 mm 2/sν=15,5 mm 2/s


Bei niedriger Umwälzzahl setzen sichVerunreinigungen im Ölbehälter gut ab,das Öl kann abkühlen und altert nicht sorasch.

4.2.4 Minimalmengenschmierung

Die dem Wälzlager zugeführte Öl-menge kann noch unter die im Dia-gramm, Bild 49, angegebene untereGrenze verringert werden, wenn einemöglichst niedrige Lagertemperatur ohneden Aufwand für Ölkühlung angestrebtwird. Das setzt allerdings voraus, daß dieLagerreibung und die Wärmeableitver-hältnisse dies zulassen. In den Diagram-men, Bilder 53 und 54, ist am Beispiel eines zweireihigen Zylinderrollenlagersgezeigt, wie sich bei Minimalmengen-schmierung das Reibungsmoment und

die Lagertemperatur, abhängig von derÖldurchlaufmenge, ändern. Insbesondereist in diesem Beispiel zu sehen, daß daszweireihige Zylinderrollenlager mit Bor-den am Außenring empfindlich gegenÜberschmierung ist. Besser geeignet sindhier zweireihige Zylinderrollenlager mitBorden am Innenring (NN30..) oder ein-reihige Zylinderrollenlager der ReihenN10 und N19. Das Reibungsminimumund das Temperaturminimum (Beginnder Vollschmierung) werden bereits bei einer Ölmenge von 0,01 bis0,1 mm3/min erreicht. Bis zu einer Stei-gerung der Ölmenge auf 104 mm3/minsteigt die Lagertemperatur. Erst mit einernoch größeren Ölmenge ist eine durchWärmeabfuhr sinkende Lagertemperaturfestzustellen.

Die zur ausreichenden Versorgung nö-tige Ölmenge hängt stark von der Lager-

bauart ab. So benötigen Lager, die eineFörderwirkung in Strömungsrichtung haben, eine relativ große Ölmenge. DerÖlbedarf zweireihiger Lager ohne Förder-wirkung ist dagegen extrem gering, wenndas Öl zwischen den Rollenreihen zuge-führt wird. Die umlaufenden Rollkörper-sätze hindern das Öl am Abfließen.

Die Schmierung mit sehr kleinenMengen setzt voraus, daß die kleine Öl-menge alle Kontaktflächen im Lager, be-sonders die schmiertechnisch anspruchs-vollen Gleitkontaktflächen (Bord-, Käfig-führungsflächen), ausreichend benetzt.Bei Werkzeugmaschinenlagerungen mitKugellagern und Zylinderrollenlagern hatsich die Ölzufuhr direkt in das Lager, beiSchrägkugellagern in Förderrichtung, gutbewährt. Das Diagramm, Bild 55, zeigtdie Ölmengen bei Minimalmengen-schmierung für einige Lagerbauarten in

47 FAG

53: Reibungsmoment bei Minimalmengenschmierung in Abhängigkeit von der Ölmenge54: Lagertemperatur bei Minimalmengenschmierung in Abhängigkeit von der Ölmenge

40

50

60

70

80

90

100

°C

Lager-temperatur

t

Reibungs-moment

Ölmenge Q

10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 105mm3/min0

0,5

1,0

1,5

2,5

2,0

3,0

N·m

Lager NNU4926Drehzahl n = 2000 min-1

Fr = 5 kNÖl ν = 32 mm2/s bei 40 °C

maximal auftretendesReibungsmoment

minimal auftretendesReibungsmoment

Ölmenge Q

10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 105mm3/min

Lager NNU4926Drehzahl n = 2000 min-1

Fr = 5 kNÖl ν = 32 mm2/s bei 40 °C

53 54


Abhängigkeit von der Lagergröße, demDruckwinkel (Förderverhalten) und demDrehzahlkennwert. Bei Lagern mit För-derwirkung sollte in Abhängigkeit vonder Drehzahl die Ölmenge gesteigert wer-den, da mit der Drehzahl auch der Min-destölbedarf steigt und die Förderwir-kung zunimmt.

Bei Lagern mit Bord-Rollenstirnbe-rührung (beispielsweise Kegelrollen-lagern) hat sich die Ölzufuhr direkt zuden Rollenstirnflächen, entgegengesetztzur Förderrichtung, als günstig erwiesen.

Die extrem niedrigen Ölmengen set-zen eine sichere Zufuhr der Öl-Luft zwi-

schen Käfig und Innenring voraus sowieeine hohe Maßgenauigkeit der Umbau-teile. Die Viskosität des Öles soll bei einerextrem kleinen Ölmenge dem Visko-sitätsverhältnis û = n/n1 = 8 bis 10 ent-sprechen und geeignete EP-Wirkstoffeenthalten.

Die gleichmäßige Zufuhr einer großenÖlmenge oder die impulsartige Zufuhrselbst kleiner Mengen führt dagegen beiRadial-Zylinderrollenlagern besondersbei hohen Umfangsgeschwindigkeiten zueinem spontanen Anstieg der Schmier-stoffreibung und zu einem ungleichmäßi-gen Erwärmen der Lagerringe. Das kann

bei Lagern mit kleiner Radialluft, z. B.bei Werkzeugmaschinenlagerungen,durch Radialverspannungen den Ausfallder Lager zur Folge haben.

Bild 56 zeigt ein Beispiel zur Wahl derÖlmenge bei Minimalmengenschmie-rung für das zweireihige Zylinderrollen-lager NNU4926. Der Mindestölbedarf inAbhängigkeit vom Drehzahlkennwert istaus der Geraden a ersichtlich. Die Geradeb gibt an, wie groß die Ölmenge seindarf, um Radialverspannungen zu ver-meiden. Vorausgesetzt sind eine gleich-mäßige Ölzufuhr (Öl-Luft-Schmierung)und durchschnittliche Wärmeableitbe-

FAG 48

55: Ölmengen bei Minimalmengenschmierung

Lagerbohrung d

ÖlmengeQ

101

3

10

30

100

300

1 000

3 000

10 000

20 50 100 200 500

a

b c d

mm3/h

mm

Bereich a-b: Schrägkugellager mit Druckwinkel a = 40°Axial-Schrägkugellager mit Druckwinkel a = 60 bis 75°Axial-Rillenkugellager mit Druckwinkel a = 90°n · dm bis 800 000 min–1 · mm

Bereich b-c: Spindellager mit Druckwinkel a =15 bis 25°n · dm ≤ 2 · 106 min–1 · mm

Bereich c-d: Ein- und zweireihige ZylinderrollenlagerLinie c: Lager mit Borden am Innenring und n · dm ≤ 106 min–1 · mm Linie d: Lager mit Borden am Außenring und n · dm ≤ 600 000 min–1 · mm


dingungen. Der Schnitt der Geraden aund b liefert den Drehzahlkennwert, biszu dem noch eine Minimalmengen-schmierung möglich ist. Für zweireihigeRadial-Zylinderrollenlager zeigt das Dia-gramm, Bild 55, mit der Linie d die ge-eignete Ölmenge. Da die Mindestölmen-ge und die zulässige Ölmenge nicht nurvom Lager, sondern auch von der Ölart,der Ölzuführung und den Wärmeableit-bedingungen abhängig sind, läßt sich einallgemeiner Ansatz zur Ermittlung diesesKennwerts und der dazugehörigen opti-malen kleinen Ölmenge nicht angeben.Die Viskosität des Öles ist entsprechend

einem Viskositätsverhältnis û = 2 bis 3auszuwählen.

Die bei Walzwerkslagern angewandteÖl-Luft-Schmierung wird meist im Zu-sammenhang mit einem Ölsumpf betrie-ben und stellt keine Minimalmengen-schmierung dar. Die zugeführte Ölmengeergänzt den Ölsumpf und sollte größerals 1 000 mm3/h angesetzt werden.

4.2.5 Beispiele zur Ölschmierung

Bild 57: Bei größeren Gehäusen mitentsprechend großem Ölinhalt sollte derÖlsumpf durch Stauwände mit Durch-gangsbohrungen aufgeteilt werden. Da-durch erreicht man, daß vor allem beihöheren Umfangsgeschwindigkeitennicht die gesamte Ölmenge in Bewegunggerät. Verunreinigungen setzen sich inden Nebenkammern ab und werdennicht fortwährend aufgewirbelt.

49 FAG

56: Wahl der Ölmenge bei Minimalmengenschmierung für das zweireihige Zylinderrollenlager NNU4926 (d = 130 mm, geringe Radialluft) 57: Lagergehäuse mit Ölstauwänden

Drehzahl-kennwert

n · dm

Ölmenge Q

0

100 000

200 000

300

a b

min-1· mm

mm3/h

300 000

100301031

400 000

500 000

600 000

700 000

Gebiet unstetenTemperaturverlaufs

Gebiet derMangel-schmierung

zulässigerBetriebsbereich

Gerade a = MindestölmengeGerade b = zulässige Ölmenge bei gleichmäßiger Ölzufuhr


Bild 58: Das Pendelrollenlager tauchtin einen kleinen Ölsumpf ein. Ölverlustewerden ausgeglichen durch die Nach-führung von Öl aus dem größeren Öl-sumpf im unteren Teil des Gehäuses. DerRing R hat einen erheblich größerenDurchmesser als die Welle und taucht inden unten liegenden Ölsumpf ein; dasLager steht damit nicht direkt in Verbin-dung. Im Lauf wälzt sich der Ring R aufder Welle ab und fördert Öl zum Lager.Überschüssiges Öl läuft über die Boh-rungen A in den unteren Ölsumpf zu-rück. Ölförderringe sind bis zu einemDrehzahlkennwert n · dm = 400 000 min–1 · mm einsetzbar. Beihöheren Werten tritt ein deutlicher Ver-schleiß des Förderringes auf.

Bild 59: Kegelrollenlager haben wiealle Bauarten mit asymmetrischem Quer-schnitt eine Förderwirkung. Diese starkvon der Umfangsgeschwindigkeit abhän-gige Förderwirkung kann bei Ölumlauf-schmierung ausgenutzt werden. DieAbflußbohrungen sind so auszulegen,daß neben dem Lager kein Ölstau ent-steht.

Bild 60: Bei senkrecht angeordneten,schnell umlaufenden Spindeln bildet manmitunter das Spindelende kegelig ausoder baut einen mit der Spindel umlau-fenden Kegel ein, dessen kleinerer Durch-messer in den Ölbehälter eintaucht. DasÖl steigt in dem Spalt S hoch, wird in dieRingnut und von dort zu einer oberhalbdes Lagers angeordneten Dosiereinrich-tung gefördert. Durch eine derartige An-ordnung lassen sich relativ große Förder-mengen erreichen, wenn die Förderhöheklein und die Ölviskosität gering ist.

Bild 61: In Getrieben genügt oft dasvon Zahnrädern abgespritzte Öl zurSchmierung der Wälzlager. Es muß abersichergestellt sein, daß bei allen Betriebs-zuständen das Spritzöl in die Lager ge-langt. In dem gezeigten Beispiel wirdSpritzöl in einer Tasche über dem Zylin-derrollenlager gesammelt und dem Lagerüber Bohrungen zugeführt. Im unterenBereich ist neben dem Zylinderrollen-lager ein Staublech angeordnet. Dadurchwird erreicht, daß immer ein minimaler

Ölsumpf im Lager vorhanden ist und dasLager bereits beim Anfahren geschmiertwird.

Bilder 62 und 63: Bei Öleinspritz-schmierung wird das Öl zwischen Käfigund Innenring eingespritzt. Ein Ölstauvor und hinter den Lagern wird durch

FAG 50

58: Ölschmierung mit Ölförderring

59: Verstärkung des Ölumlaufs bei Lagern mit Förderwirkung

AA

R


Ölabflußkanäle verhindert. Haben dieLager eine Förderwirkung, erfolgt dieÖleinspritzung auf der Seite des kleinerenLaufbahndurchmessers. Bei sehr schnell

umlaufenden Kegelrollenlagern werdenauf der anderen Seite zusätzlich dieRollenstirnflächen angespritzt. Hierdurchwird einer Mangelschmierung zwischen

Bord und Rollenstirnflächen entgegen-gewirkt.

51 FAG

60: Ölumlauf durch Förderkegel62: Öleinspritzschmierung mit

Spritzdüse

61: Spritzöl wird in einer Fangtasche gesammelt und über Bohrungen dem Zylinderrollenlager zugeleitet.

63: Öleinspritzschmierung: Beidseitige Ölzufuhr bei schnellaufendem Kegelrollenlager

S

Versorgung der Lager mit Schmierstoff · Schäden durch mangelhafte SchmierungFestschmierstoff

4.3 Versorgung der Lager mit Fest-schmierstoff

Als Festschmierstoffe werden haupt-sächlich Graphit und Molybdändisulfidverwendet. Die Schmierung erfolgt durchPulverfilme oder Lackfilme auf den Lauf-bahnen oder auch durch Pasten. ZumAuftragen der Pulverfilme verwendet manBürsten, Leder oder Stoff; Gleitlackfilmewerden mit der Sprühpistole aufgebracht.Bei vielen Gleitlacken kann durch Ein-brennen eine Steigerung der Gebrauchs-dauer erzielt werden. Pasten trägt manmit einem Pinsel auf die Oberflächen auf.Mit Festschmierstoffen geschmierteWälzlager werden meistens phosphatiert(Manganphosphatüberzug, Bonder-

schicht). Auf der Phosphatschicht haftendie Festschmierstoffe besser. Sie schütztaußerdem vor Korrosion und bietet in ge-wissem Umfang auch Notlaufeigen-schaften. Bei hohen Anforderungen anden Korrosionsschutz werden die Lagerzink-eisenbeschichtet. Pulverfilme undLackschichten lassen sich an fettigen La-gern nicht oder nur teilweise aufbringen.Ein einwandfreies und gleichmäßigesAufbringen ist nur bei der Fertigung vordem Zusammenbau der Lager möglich.Pasten können vor dem Einbau der Lagereingebracht werden. Mit ihnen läßt sichauch nachschmieren oder neu schmieren;dabei sollte eine Überschmierung vermie-den werden.

Eine wirkungsvolle Versorgung stelltdie Transferschmierung dar. Durch Aus-füllen des Lagerinnenraums mit einemFestschmierstoff-Compound, das nachdem Verfestigen mit dem Käfig umläuft,erhalten die Rollkörper beim Angleitenimmer wieder Schmierstoff. Diese ständi-ge "Nachschmierung" führt zu einer lan-gen Gebrauchsdauer, weit länger als beider einmaligen Versorgung mit einerGleitlackschicht oder Pastenfüllung. Derdurch die Rollkörper als Pulver abgerie-bene Festschmierstoff tritt durch denDichtspalt aus. Wenn dies stört, kann einZwischenraum zwischen Dichtung undVordichtung vorgesehen werden, in demsich der Abrieb sammelt.

FAG 52

5 Schäden durch mangel-hafte Schmierung

Über 50 % aller Wälzlagerschädensind auf fehlerhafte Schmierung zurück-zuführen. An vielen weiteren Schäden,die sich nicht direkt auf eine Schmier-störung zurückführen lassen, ist sie mit-beteiligt. Eine mangelhafte Schmierungin den Kontaktstellen führt zu Verschleiß,Anschmierungen, Verschürfungen undFreßspuren. Außerdem können Ermü-dungsschäden (Abblätterungen) auftre-ten. Gelegentlich kommt es auch zu einem Heißlauf der Lager, wenn sich beiSchmierstoffmangel oder Überschmie-rung die Lagerringe infolge ungünstigerWärmeabfuhr ungleichmäßig erwärmenund dadurch eine Spielverminderungoder sogar eine Verspannung auftritt.

Die hauptsächlichen Ursachen der inBild 64 aufgeführten Schäden sind:– ungeeigneter Schmierstoff (Öl zu

geringer Viskosität, fehlende oder ungeeignete Additivierung, korrosiveWirkung von Additiven)

– Schmierstoffmangel in den Kon-taktbereichen

– Verunreinigungen im Schmierstoff(fest und flüssig)

– Änderung der Schmierstoffeigen-schaften

– Überschmierung Gegen Schmierstoffmangel und Über-

schmierung hilft die konstruktiv und ver-fahrensmäßig auf den Anwendungsfallabgestimmte Schmierstoffversorgung.Schäden durch ungeeigneten Schmier-stoff oder durch Veränderungen derSchmierstoffeigenschaften lassen sich ver-meiden durch Berücksichtigung aller Be-

triebsbedingungen bei der Auswahl desSchmierstoffs und durch rechtzeitigeSchmierstofferneuerung. AusführlicheHinweise hierzu sind in den vorhergehen-den Kapiteln enthalten. Über die Auswir-kungen von Verunreinigungen imSchmierstoff und die sich daraus ergeben-den Folgerungen wird im Anschluß be-richtet.

5.1 Verunreinigungen im Schmierstoff

In der Praxis gibt es kaum Schmier-systeme, die völlig frei von Verunreini-gungen sind. Wie sich Verunreinigungenauf die Lebensdauer auswirken, ist imAbschnitt 1.1.3 dargestellt. Alle Schmier-stoffe enthalten bereits von der Fertigungher einen gewissen Anteil an Verunreini-gungen.

Schäden durch mangelhafte Schmierung

64: Schäden durch mangelhafte Schmierung

Schadensbild, Ursache HinweiseMangelerscheinung

Geräusch Schmierstoffmangel Stellenweise Festkörperberührung, kein zusammenhängender, tragender und dämpfender Schmierfilm.

Ungeeigneter Schmierstoff Zu dünner Schmierfilm, weil das Öl oder das Grundöl des Fettes eine zu geringeViskosität hat. Bei Fett kann die Verdickerstruktur ungünstig sein. Teilchen wirken geräuschanregend.

Verunreinigungen Schmutzteilchen unterbrechen Schmierfilm und erzeugen Geräusche.

Käfigverschleiß Schmierstoffmangel Stellenweise Festkörperberührung, kein zusammenhängender, tragender Schmierfilm.

Ungeeigneter Schmierstoff Zu geringe Viskosität des Öles oder Grundöls ohne Verschleißschutzzusätze, kein Grenzschichtaufbau.

Verschleiß an Schmierstoffmangel Stellenweise Festkörperberührung, kein zusammenhängender, tragender Rollkörpern, Schmierfilm.Laufbahnen, Tribokorrosion bei oszillierenden Relativbewegungen, Gleitmarkierungen.Bordflächen

Ungeeigneter Schmierstoff Zu geringe Viskosität des Öles oder Grundöls.Schmierstoff ohne Verschleißschutzzusätze oder EP-Additive(bei hoher Belastung oder hoher Gleitung).

Verunreinigungen Feste, harte Teilchen oder flüssige, korrosiv wirkende Medien.

Ermüdung Schmierstoffmangel Stellenweise Festkörperberührung und hohe Tangentialspannungen an der Oberfläche. Verschleiß.

Ungeeigneter Schmierstoff Zu geringe Viskosität des Öles oder Grundöls. Schmierstoff enthält Stoffe, deren Viskosität sich bei Druck nur geringfügig erhöht, beispielsweise Wasser.Unwirksame Additive.

Verunreinigungen Harte Teilchen werden eingewalzt und führen zu Stellen hoher Pressung.Korrosive Medien verursachen Korrosionsstellen, von denen Ermüdung bevorzugt ausgeht.

Hohe Lager- Schmierstoffmangel Stellenweise Festkörperberührung, kein zusammenhängender, tragender temperatur, Schmierfilm.verfärbte Lagerteile,Freßstellen Ungeeigneter Schmierstoff Hohe Reibung und hohe Temperatur wegen stellenweiser Festkörperberührung.(Heißlauf )

Schmierstoffüberschuß Bei mittleren oder hohen Drehzahlen hohe Schmierstoffreibung,insbesondere bei plötzlicher Schmierstoffzufuhr.

Geschädigter Ungeeigneter Schmierstoff Einsatztemperatur höher als die für den Schmierstoff zulässige TemperaturSchmierstoff (Bildung von Rückständen).(Farbänderung,Verfestigung, Zu lange Einsatzzeit Nachschmierintervall oder Schmierstoff-Wechselfrist zu lang.Verlust derSchmierwirkung) Verunreinigungen, Von außen in den Lagerraum eingedrungene oder aus dem Lagerverschleiß

Veränderungen des stammende Teilchen.Schmierstoffs Reaktionen zwischen Schmierstoff und Lagermaterial.

53 FAG


Die in DIN-Normen festgelegtenMindestanforderungen für Schmierstoffenennen u. a. Grenzwerte für die zulässigeVerschmutzung im Anlieferungszustand.Oft gelangen auch bei der ErstmontageVerunreinigungen durch unzureichendeReinigung der Maschinenteile, der Öllei-tungen usw. und während des Betriebsdurch unzureichende Abdichtungen,durch offene Stellen der Schmieranlage(Ölbehälter, Pumpe) in das Lager. Auchbei der Wartung können Verunreinigun-gen in das Lager gebracht werden, z. B.durch Schmutz am Schmiernippel, durchSchmutz am Mundstück der Fettpresse,beim Fetten von Hand usw.

Bei der Beurteilung des schädlichenEinflusses von Verunreinigungen sind be-sonders wichtig:– Art und Härte der Fremdstoffe – Konzentration der Fremdstoffe im

Schmierstoff – Teilchengröße der Fremdstoffe

5.1.1 Feste Fremdstoffe

Feste Fremdstoffe führen zu Lauf-geräuschen, Verschleiß und vorzeitigerErmüdung. Harte Teilchen verursachenin Wälzlagern abrasiven Verschleiß, be-sonders an Stellen mit hohen Gleitantei-len, z. B. im Kontaktbereich Rollen-stirn/Bord bei Kegelrollenlagern oder anden Laufbahnenden von Rollen aus Axial-Zylinderrollenlagern. Der Ver-schleiß nimmt mit der Härte der Teilchenzu. Er steigt auch etwa proportional mitder Konzentration der Teilchen imSchmierstoff und mit der Partikelgröße.Verschleiß entsteht auch noch bei extremkleinen Partikeln. Abrasiver Verschleiß inWälzlagern ist bis zu einem bestimmtenAusmaß erträglich. Die zulässige Größehängt vom jeweiligen Einsatzfall ab. Wer-den größere Teilchen (Größenordnung0,1 mm) überrollt, so entstehen auf denLaufbahnen Eindrücke. Plastisch ver-formtes Material wird an den Ränderndes Eindruckes aufgeworfen und beimweiteren Überrollen nur teilweise zu-rückverformt. Im Bereich der Randauf-wulstung wirken bei jedem weiterenÜberrollvorgang erhöhte Beanspruchun-gen, die eine verminderte Ermüdungs-

laufzeit zur Folge haben. Je größer dieHärte der überrollten Teilchen ist (bei-spielsweise Eisenspäne, Schleifspäne,Formsand, Korund) und je kleiner dieLager sind, um so stärker wird die Le-bensdauer gemindert, siehe Bild 65.

5.1.2 Maßnahmen zur Verminderung der Konzentration von Fremdstoffen

Es sind folgende Vorkehrungen zutreffen:– gründliche Reinigung der Lager-

umgebungsteile– Sauberkeit bei Montage, Inbetrieb-

nahme und Wartung– bei Ölschmierung Filterung des Öles

(siehe Abschnitt 1.1.3)– bei Fettschmierung ausreichend kurze

Fettwechselfrist

5.1.3 Ölfilter

Bei modernen Filterelementen wirdbei jedem Durchgang des Ölvolumensein breites Partikelspektrum abgeschie-den. Deshalb wurden Testmethoden ge-normt, die diesem Abscheidespektrumund Mehrfachdurchgang (Multipass)Rechnung tragen. Die Rückhalterate bxist das Maß für die Abscheidefähigkeitdes Filters bei bestimmten Partikel-größen. Der bx-Wert, gemessen nach ISO4572, ist das Verhältnis aller Partikel> x µm vor und nach dem Filterdurch-gang, Bild 66. Zum Beispiel bedeutetb12 = 75, daß von 75 Schmutzteilen, die12 µm groß sind, nur ein Partikel das Filter passiert.

Der Einfluß fester Verunreinigungenauf die erreichbare Lebensdauer derWälzlager wird im Abschnitt 1.1.3 näherbeschrieben.

FAG 54

65: Lebensdauerminderung durch feste Verunreinigungen am Beispiel eines Schrägkugellagers 7205B

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5.1.4 Flüssige Verunreinigungen

Als flüssige Verunreinigungen imSchmierstoff kommen hauptsächlichWasser oder aggressive Flüssigkeiten, wieSäuren, Basen oder Lösungsmittel vor. InÖlen kann Wasser frei, dispergiert odergelöst auftreten. Bei freiem Wasser im Öl,durch Ölverfärbung (weiß-grau) erkenn-bar, besteht Korrosionsgefahr. Diese wirdverstärkt durch Hydrolyse des imSchmierstoff gebundenen Schwefels.Wasser in dispergierter Form als Wasser-in-Öl-Emulsion beeinträchtigt denSchmierungszustand erheblich. Erfah-rungsgemäß nimmt die Ermüdungs-lebensdauer bei Schmierung mitwasserhaltigen Ölen sehr stark ab. Siekann sich bis auf wenige Prozent der nor-malen Ermüdungslaufzeit verringern. Im

Fett verursacht Wasser Strukturverände-rungen, abhängig von der Art des Ver-dickers. Ähnlich wie bei der Wasser-in-Öl-Emulsion verringert sich die Ermü-dungslaufzeit. Bei Wasserzutritt ist dieFettwechselfrist entsprechend der anfal-lenden Wassermenge zu verkürzen. Aggressive Stoffe (Säuren, Basen), Lö-sungsmittel und dergleichen führen zustarken Veränderungen der chemisch-physikalischen Kennwerte und haupt-sächlich zu einer Schmierstoffalterung. Istmit solchen Verunreinigungen zu rech-nen, sind die Verträglichkeitsangaben derSchmierstoffhersteller zu beachten. AnStellen im Lager, die nicht vom Schmier-stoff geschützt sind, wird je nach Aggres-sivität der Verunreinigungen Korrosionauftreten, die letztlich zur Oberflächen-zerstörung führt.

5.2 Reinigung verschmutzter Lager

Zur Reinigung von Wälzlagern kön-nen Waschbenzin, Petroleum, Spiritus,Dewatering-Fluids, wäßrige neutrale undauch alkalische Reinigungsmittel verwen-det werden. Dabei ist zu beachten, daßPetroleum, Waschbenzin, Spiritus undDewatering-Fluids feuergefährlich undalkalische Mittel ätzend sind. Für denWaschvorgang sollten Pinsel oder Bürstenbzw. faserfreie Lappen verwendet werden.Nach dem Waschen und nachdem dasmöglichst frische Lösungsmittel verdun-stet ist, müssen die Lager sofort konser-viert werden, um Korrosion zu vermei-den. Die Verträglichkeit der Konservie-rung mit dem nachfolgenden Schmier-stoff ist zu beachten. Wenn die Lager ver-harzte Öl- und Fettrückstände enthalten, empfiehlt sich eine mechanische Vor-reinigung und ein längeres Aufweichenmit einem wäßrigen, stark alkalischenReinigungsmittel.

55 FAG

66: Filterrückhalterate bx

Verschmutzungs-niveau vor dem Filter

Rückhalterate Verschmutzungsniveau nach dem Filter

13 000

50 000

500 000

1 000 000Partikel> x µm

βx = 2

βx = 20

βx = 75

βx = 200 5 000


5.3 Schadensverhütung und Schadensfrüherkennung durch Überwachung

Durch mangelhafte Schmierung be-dingte Ausfälle lassen sich durch dieÜberwachung einer Lagerung vermeiden,und zwar:– durch die Überwachung des Lagers

selbst mit Hilfe von Schwingungs-messung, Verschleißmessung undTemperaturmessung

– durch die Überwachung der Lager-schmierung, wobei Schmierstoff-proben untersucht und die Schmier-stoffzuführung kontrolliert werden.

Die Temperaturmessung ist zum Er-kennen schmierstoffbedingter Schädensehr zuverlässig und relativ einfach anzu-wenden. Normales Temperaturverhaltenliegt vor, wenn die Lagerung im stationä-ren Betrieb die Beharrungstemperatur er-reicht. Schmierstoffmangel zeigt sichdurch einen plötzlichen Temperaturan-stieg. Ein unruhiger Temperaturverlaufmit in der Tendenz ansteigenden Maxi-malwerten deutet auf eine allgemeineVerschlechterung des Schmierungszu-stands, z. B. bei erreichter Fettgebrauchs-dauer.

Nicht geeignet sind Temperaturmes-sungen, um Ermüdungsschäden früh-

zeitig zu registrieren. Bei solchen örtlicheng begrenzten Schäden bewährt sich ambesten die Schwingungsmessung.

Durch kontinuierliche oder diskonti-nuierliche Schmierstoffanalysen erkenntman Lagerschäden, die mit Verschleißverbunden sind.

Eine Überwachung der Lagerschmie-rung liefert außerdem wichtige Hinweisefür die Wartung. In der Tabelle, Bild 67,sind die gebräuchlichen Verfahren zurÜberwachung der Lager und die damiterfaßbaren Schäden aufgeführt. Die Tabelle, Bild 68, gibt entsprechende Hin-weise für die Überwachung der Schmie-rung.

FAG 56

67: Überwachung der Lager

Meßgröße Meßverfahren, Meßgerät Erfaßbare Schäden

Schwingungen subjektives Abhören ErmüdungVibrationen Frequenzanalyse (Schwingweg, BruchLuftschall Schwinggeschwindigkeit, RiffelbildungKörperschall Schwingbeschleunigung) Riefen

Stoßimpulsmessung

Verschleiß Überwachung des Abriebs durch Messung der Verschleiß der WälzlagerteileVerlagerung der Wälzlagerteile zueinander (induktiv,kapazitiv, Wirbelstrommeßverfahren)RadionukleidmessungSchmierstoffanalyse

Temperatur Thermometer HeißläuferThermoelement TrockenlaufThermowiderstand FreßerscheinungenThermoplates (Anzeigeplättchen)Vergleich von Meßwerten

68: Überwachung der Schmierung

Überwachte Größe Verfahren Erfaßbare bzw. vermeidbareSchadensart

Schmierstoff Analyse (Gehalt an Wasser, festen Verunreinigungen, ErmüdungNeutralisationszahl, Verseifungszahl) Verschleiß

KorrosionGebrauchsuntüchtiger Schmierstoff

Schmiersystem Öldruck HeißläuferÖlstand VerschleißÖldurchflußmengeÖltemperatur

Glossar

6 Erläuterung schmier-technischer Begriffe

AblagerungenAblagerungen bestehen vorwiegend ausSchmierstoffrückständen, Ruß- undSchmutzpartikeln. Sie entstehen durchÖlalterung, mechanischen Verschleiß un-ter dem Einfluß von starker Wärme undzu langen Ölwechselintervallen. Sie set-zen sich ab im Ölsumpf, in den Lagern,in Filtern und in Schmierstoffzuführun-gen. Ablagerungen können die Betriebs-sicherheit gefährden.

AdditiveAusdruck für Zusätze und Wirkstoffe, dieSchmierstoffen zugesetzt werden. -> Wirkstoffe.

Alterungist die unerwünschte chemische Verän-derung von mineralischen und syntheti-schen Produkten (z. B. Schmierstoffen,Kraftstoffen) während des Gebrauchsund während der Aufbewahrung; aus-gelöst durch Reaktionen mit Sauerstoff(Bildung von Peroxiden, Kohlenwasser-stoff-Radikale); Wärme, Licht sowie kata-lytische Einflüsse von Metallen und ande-ren Verunreinigungen beschleunigen dieOxidation. Es kommt zur Bildung vonSäuren und Schlamm; Alterungs-schutzstoffe-> Antioxidantien (AO) – verzögern dieAlterung.

AluminiumkomplexseifenfetteSie haben eine gute Wasserbeständigkeitund mit EP-Zusätzen eine hohe Druck-belastbarkeit. Sie sind, je nach Basisöl, bisetwa 160 °C verwendbar.

AluminiumseifenfetteSchmierfette aus Aluminiumseife undMineralölen. Sie werden vorwiegend inGetrieben zur Schmierung der Zahnrädereingesetzt.

AnalysendatenZu den Analysendaten von Schmierstof-fen zählen: Dichte, Flammpunkt, Visko-sität, Stockpunkt, Tropfpunkt, Penetrati-on, Neutralisationszahl, Verseifungszahl.Die Analysendaten kennzeichnen diephysikalischen und chemischen Eigen-schaften der Schmierstoffe und lassen –in gewissem Rahmen – Rückschlüsse aufihre Verwendbarkeit zu. -> Spezifikationen.

AntioxidantienWirkstoffe, die die Schmierölalterung erheblich verzögern.

ArcanolFAG Wälzlagerfette sind bewährteSchmierfette. Ihren Anwendungsbereichermittelte FAG mit modernsten Prüfme-thoden (Prüfstände FE8 und FE9) beiunterschiedlichsten Betriebsbedingungenund mit Wälzlagern aller Bauarten. Mitden in der Tabelle auf Seite 58 aufgeführ-ten Arcanol-Fetten lassen sich fast alleAnforderungen an die Schmierung vonWälzlagern erfüllen.

AromatenUngesättigte Kohlenwasserstoffverbin-dungen mit ringförmiger Molekular-struktur (Benzol, Toluol, Naphtalin).Aromaten haben ein schlechtes Viskosi-täts-Temperatur-Verhalten und beein-flussen die Oxidationsbeständigkeit vonSchmierstoffen ungünstig.

AschegehaltUnter dem Aschegehalt versteht man dieunverbrennbaren Rückstände einesSchmierstoffes. Die Asche kann verschie-denen Ursprungs sein: sie kann von imÖl gelösten Wirkstoffen herrühren; auchGraphit und Molybdändisulfid sowie Seifen und andere Verdicker in Schmier-fetten liefern Asche. Frische unlegierte Mineralöl-Raffinate müssen völlig freivon Asche sein. Gebrauchte Öle enthal-ten auch unlösliche Metallseifen, die sichim Betrieb bilden, ferner unverbrennbareRückstände von Verunreinigungen, z. B.Abrieb von Lagerteilen und Dichtungenetc. Anhand des Aschegehaltes kann manmitunter sich anbahnende Lagerschädenfeststellen.

57 FAG

Glossar

FAG Wälzlagerfette Arcanol · Chemisch-physikalische Daten · Hinweise zur Anwendung

Arcanol Verdicker Grundölvis- Konsistenz Gebrauchs- HauptcharakteristikGrundöl kosität bei NLGI- temperatur Anwendungsbeispiele

40 °C Klassemm2/s DIN 51818 °C

L12V Kalzium- 130 2 –40...+160 Spezialfett für hohe TemperaturPolyharnstoff

Kupplungen, elektrische Maschinen (Motoren, Generatoren)

L71V Lithiumseife ISO VG 100 3 –30...+140 Standardfett für Lager mit D > 62 mmMineralöl

große E-Motoren, Kfz-Radlager, Lüfter

L74V Spezialseife ISO VG 22 2 –40...+100 Spezialfett für hohe Drehzahl und tiefe TemperaturSynthetischesÖl Werkzeugmaschinen, Spindellagerungen, Instrumentenlagerungen

L78V Lithiumseife ISO VG 100 2 –30...+140 Standardfett für Lager mit D ≤ 62 mmMineralöl

kleine E-Motoren, Haushaltsgeräte, Land- und Baumaschinen

L79V PTFE 400 2 –40...+260 Spezialfett für höchste Temperatur Synthetisches und chemisch aggressive UmgebungÖl

Laufrollen in Backautomaten, Kolbenbolzen in Kompressoren,Ofenwagen, chemische Anlagen (Sicherheitsdatenblatt beachten)

L135V Lithiumseife 85 2 –40...+150 Spezialfett für hohe Belastung, hohe Drehzahl, hohe Temperaturmit EP-ZusatzMineralöl + Walzwerke, Baumaschinen, Kraftfahrzeuge, Schienenfahrzeuge,Ester Spinn- und Schleifspindeln

L166V Lithiumseife 170 3 –30...+150 Spezialfett für hohe Temperatur, hohe Belastung, oszillierende mit EP-Zusatz BewegungMineralöl

Blattverstellung in Rotoren von Windkraftanlagen, Verpackungsmaschinen

L186V Lithiumseife ISO VG 460 2 –20...+140 Spezialfett für höchste Belastung, mit EP-Zusatz mittlere Drehzahl, mittlere TemperaturMineralöl

hochbeanspruchte Bergwerksmaschinen, Baumaschinen,Maschinen mit oszillierender Bewegung

L195V Polyharnstoff ISO VG 460 2 –35...+180 Spezialfett für hohe Temperatur, hohe Belastung,mit EP-ZusatzSynthetisches Öl Stranggießanlagen

L215V Lithium-/ ISO VG 220 2 –20...+140 Spezialfett für hohe Belastung, großen Drehzahlbereich, Kalziumseife hohe Feuchtigkeitmit EP-ZusatzMineralöl Walzwerkslagerungen, Schienenfahrzeuge

L223V Lithium-/ ISO VG 1000 2 –20...+140 Spezialfett für höchste Belastung, geringe DrehzahlKalziumseifemit EP-Zusatz hochbeanspruchte Bergwerksmaschinen, Baumaschinen,Mineralöl vorzugsweise bei Stoßbelastung und großen Lagern

FAG 58

Glossar

ASTMAbkürzung für American Society forTesting Materials. Institut, das unter anderem die amerikanischen Mineral-ölnormen aufstellt.

ATFAbkürzung für Automatic TransmissionFluid. Spezialschmierstoffe, die auf dieAnforderungen in automatischen Getrie-ben abgestimmt sind.

AusblutenDas im Schmierfett enthaltene Schmieröltrennt sich vom Verdicker. Mögliche Ur-sachen: ungenügende Walkstabilitätund/oder Temperaturbeständigkeit desFettes.

BariumkomplexseifenfetteSchmierfette aus Bariumkomplexseifenund Mineralölen oder synthetischenÖlen. Wasserabweisend, sehr walkstabil,hohe Belastbarkeit des Schmierfilms.

Basisöl-> Grundöl.

BentoniteMineralien (zum Beispiel Aluminium-Silikate), die zur Herstellung temperatur-beständiger Schmierfette mit guten Käl-teeigenschaften verwendet werden.

BetriebsviskositätKinematische Viskosität eines Öles beiBetriebstemperatur. Sie wird mit n be-zeichnet. Die Betriebsviskosität kann mitHilfe eines Viskositäts-Temperatur-Dia-grammes ermittelt werden. Für Mine-ralöle mit durchschnittlichem Visko-sitäts-Temperatur-Verhalten kann dasDiagramm, Bild 5, benutzt werden.

BezugsviskositätDie Bezugsviskosität ist die einem defi-nierten Schmierungszustand zugeordnete

kinematische Viskosität. Sie kann mitHilfe des mittleren Lagerdurchmessersund der Lagerdrehzahl aus dem Dia-gramm, Bild 6, abgelesen werden. EinVergleich der Bezugsviskosität n1 mit derBetriebsviskosität n ermöglicht eineBeurteilung des Schmierungszustandes.

BrennpunktNiedrigste Temperatur, bezogen auf einenbestimmten Druck, bei der die Dämpfeeiner gleichmäßig höher erwärmten Flüs-sigkeit nach der Entzündung durch eineFlamme mindestens fünf Sekunden langweiterbrennen: DIN ISO 2592.

BrightstockHochviskoser, raffinierter Schmieröl-rückstand, gewonnen bei der Vakuum-Destillation. Mischkomponente fürSchmieröle, verbessert das Schmierver-halten.

Centipoise (cP)Früher gebräuchliche Einheit der dyna-mischen Viskosität.1 cP = 1 mPa s

Centistoke (cSt)Früher gebräuchliche Einheit der kine-matischen Viskosität.1 cSt = 1 mm2/s

DampfturbinenöleHochraffinierte, alterungsbeständige Öle(Schmieröle T), die zur Schmierung derDampfturbinen-Getriebe und -Lager ver-wendet werden. Die Öle sind legiert (EP)und unlegiert erhältlich: DIN 51 515 T1.

DemulgiervermögenTrennvermögen von Ölen aus Öl-Wasser-Gemischen.

DestillateKohlenwasserstoffgemische, die bei derDestillation des Erdöls gewonnen werden.

DetergentsWirkstoffe, die die Fähigkeit haben,Rückstände zu lösen und zu schmierendeFlächen von Ablagerungen zu reinigen.

DichteDie Dichte von Mineralölprodukten wirdmit r bezeichnet, in g/cm3 angegebenund auf 15 °C bezogen. Die Dichte vonmineralischen Schmierölen liegt beir = 0,9 g/cm3. Die Dichte ist abhängigvom chemischen Aufbau des Öles. Sienimmt bei Ölen gleichen Ursprungs mitder Viskosität zu sowie mit steigendemRaffinationsgrad ab. Die Dichte allein istkein Gütemaßstab.

Dichtungen, Verhalten von DichtungenGegenüber Ölen und Schmierfetten ver-halten sich Dichtungsmaterialien sehrunterschiedlich. In manchen Fällen quel-len, schrumpfen, verspröden die Dich-tungen oder lösen sich sogar auf. Dabeispielen die Betriebstemperatur und dieZusammensetzung des Schmierstoffes so-wie die Einwirkdauer eine erheblicheRolle. Über die Beständigkeit von Dich-tungen geben die Hersteller und dieMineralölfirmen Auskunft.

DispersantsWirkstoffe in Schmierölen, die Schmutz-stoffe in feinster Verteilung in Schwebehalten, bis sie ausgefiltert oder durch Öl-wechsel entfernt werden.

DispersionsfettungMethode zur Einbringung des Schmier-stoffes. Das Wälzlager wird in das Disper-sionsbad (Dispergiermittel und Fett) ge-taucht. Nach dem Abdampfen des Dispergiermittels verbleibt eine 1 bis 100 µm dicke Schmierstoffschicht aufden Lageroberflächen. Vorteil: geringsteReibung. Nachteil: geminderte Fett-gebrauchsdauer.

59 FAG

Glossar

Druckviskosität-> Viskositäts-Druck-Verhalten.

Dynamische Viskosität-> Viskosität.

Emcor-VerfahrenPrüfung der Korrosionseigenschaften vonWälzlagerfetten nach DIN 51 802.

EmulgatorenStoffe, die auf die Emulgierbarkeit vonÖlen wirken.

EmulgierbarkeitNeigung eines Öles, mit Wasser eineEmulsion zu bilden.

EmulsionMischung nicht löslicher Stoffe, bei Mineralölen meist mit Wasser unter derMitwirkung von Emulgatoren.

Entspannungsverhalten von Schmier-fettenDas Entspannungsverhalten vonSchmierfetten ermöglicht Aussagen überdie Eignung bei der Verwendung in Zen-tralschmieranlagen (DIN 51 816 T2).

EP-SchmierstoffeExtreme-Pressure-Schmierstoffe. Öleoder Fette, die EP-Wirkstoffe gegen Ver-schleiß enthalten.

Ester (synthetische Schmieröle)Verbindung zwischen Säuren und Alko-holen unter Wasseraustritt. Ester höhererAlkohole mit zweiwertigen Fettsäurenbilden die sogenannten Diesteröle (syn-thetische Schmieröle). Thermisch beson-ders stabil sind Esteröle, die aus mehrwer-tigen Alkoholen und unterschiedlichenorganischen Säuren aufgebaut sind.

Farbe von ÖlenGebrauchte Öle werden häufig nach ihrerFarbe beurteilt. Da jedoch die Farbe desfrischen Öles bereits mehr oder wenigerdunkel sein kann, ist bei einer solchenBeurteilung Vorsicht geboten. Ob diedunkle Farbe auf Oxidation zurückzu-führen ist, läßt sich nur durch Vergleichmit einer Probe des entsprechendenFrischöles feststellen. Auch eine Verunrei-nigung durch Staub und Ruß oder Abrieb(selbst in kleinster Menge) ist mitunterdie Ursache der dunklen Farbe.

Feste FremdstoffeAls feste Fremdstoffe allgemein bezeich-net man alle in n-Heptan bzw. in Lö-sungsmittelgemisch nach DIN 51 813unlöslichen artfremden Verunreinigun-gen. Bestimmung der festen Fremdstoffein Schmierölen nach DIN 51 592 E, inSchmierfetten nach DIN 51 813, in Lö-sungsmittelgemisch nach DIN 51 813.

FestschmierstoffeIn Schmierölen und Schmierfetten suspendierte oder direkt angewendeteStoffe, beispielsweise Graphit und Molybdändisulfid.

FettgebrauchsdauerDie Fettgebrauchsdauer ist die Zeit vomAnlauf bis zum Ausfall eines Lagers alsFolge eines Versagens der Schmierung.Die Fettgebrauchsdauer hängt ab von der – Fettmenge, – Fettart (Verdicker, Grundöl, Additive), – Lagerbauart und -größe, – Höhe und Art der Belastung, – Drehzahlkennwert, – Lagertemperatur.

Fettgebrauchsdauerkurve, F10

Der F10-Wert ist die Fettgebrauchsdauereines bestimmten Fettes für eine Ausfall-wahrscheinlichkeit 10 %. Die Fettge-brauchsdauer F10 wird durch Versuche, z. B. mit dem FAG Wälzlagerfettprüfge-rät FE9, im Labor ermittelt.

FlammpunktDer Flammpunkt ist die niedrigste Tem-peratur, bei der sich unter vorgeschriebe-nen Prüfbedingungen so viel Öldampfentwickelt, daß das Öl-Luft-Gemischerstmals an einer Zündflamme auf-flammt. Der Flammpunkt gehört zu denKenndaten eines Öles, hat aber für seineBeurteilung kaum Bedeutung.

FließdruckDruck, der erforderlich ist, um einenSchmierfettstrang aus einer Düse heraus-zupressen. Er gibt Aufschluß über Kon-sistenz und Fießverhalten. Bestimmungnach DIN 51 805 (nach DIN 51 825 be-stimmt er die untere Einsatztemperatur).

FließfetteFließfette sind Schmierfette von halb-flüssiger bis pastöser Konsistenz. Zur Er-höhung des Druckaufnahmevermögenskönnen die – meist für Getriebeschmie-rung verwendeten – Fließfette Hoch-druckzusätze oder Festschmierstoffe er-halten.

GelfetteGelfette enthalten einen anorganischen-organischen Verdicker, der aus sehr feinverteilten festen Teilchen besteht; dieporöse Oberfläche dieser Teilchen hat dieEigenschaft, Öle zu absorbieren. Gelfettehaben einen weiten Temperatur-Einsatz-bereich und sind wasserbeständig. Vor-sicht ist geboten bei hohen Drehzahlenund hohen Belastungen.

GetriebefetteGetriebefette sind meist natriumverseifte,langziehende weiche bis halbflüssigeFließfette (NLGI 0 und 00) für Getriebeund Getriebemotoren. Solche Fette wer-den teilweise EP-legiert geliefert.

GetriebeschmieröleSchmieröle für Getriebe aller Art nachDIN 51 509, 51 517 T1/T2/T3 (Schmieröle C, CL, CLP).

FAG 60

Glossar

GrundölDas in einem Schmierfett enthaltene Ölwird als Grundöl oder Basisöl bezeichnet.Der Anteil wird, je nach Verdicker undVerwendungszweck des Fettes, verschie-den hoch gewählt. Mit dem Anteil desGrundöls und seiner Viskosität ändernsich die Penetration und das Reibungs-verhalten des Fettes.

HaftschmieröleZähklebrige, meist bituminöse, hoch-viskose Schmierstoffe, meist vorgelöst zuverwenden.

HD-ÖlHeavy-Duty-Öle sind Motorenöle, diedurch Wirkstoffzusätze speziell denschweren Anforderungen in Verbren-nungsmotoren angepaßt sind.

HeißlagerfetteEine andere Bezeichnung für Hochtem-peraturfette. Lithiumfette können beiDauertemperaturen bis zu 130 °C undPolyharnstoffette bis zu 200 °C eingesetztwerden. Spezielle Synthesefette sind bismaximal 270 °C verwendbar.

Hochdruck-Schmierstoffe-> EP-Schmierstoffe.

HomogenisierungEndphase bei der Schmierfettherstellung.Um eine einheitliche Struktur und feinsteDispergierung des Verdickers zu errei-chen, wird das Schmierfett in einer dafürausgebildeten Maschine einer starkenScherung ausgesetzt.

HydraulikflüssigkeitenDruckflüssigkeiten zur hydraulischenKraftübertragung und Steuerung. Schwer entflammbare Hydraulikflüs-sigkeiten -> Seite 32.

HydrauliköleAlterungsbeständige, dünnflüssige, nicht-schäumende, hochraffinierte Druckflüssig-keiten aus Mineralöl mit tiefem Stockpunktfür den Einsatz in Hydraulikanlagen.

HypoidöleHochdruckschmieröle mit EP-Zusätzenfür Hypoidgetriebe, hauptsächlich fürAchsantriebe von Kraftfahrzeugen.

InhibitorenWirkstoffe, die bestimmte Reaktionen eines Schmierstoffes verzögern. Sie wer-den vorzugsweise gegen Alterungs- undKorrosionsvorgänge in Schmierstoffenverwendet.

KältemaschinenöleSie werden als Schmieröle in Kältema-schinen verwendet und dabei der Ein-wirkung des Kältemittels ausgesetzt. Käl-temaschinenöle sind entsprechend denKältemitteln in Gruppen unterteilt. Die Mindestanforderungen sind in DIN 51 503 enthalten.

Kälteverhalten-> Stockpunkt und Fließdruck.

Kalkseifenfette, KalziumfetteKalkseifenfette oder Kalziumfette sindvöllig wasserabweisend und deshalb aus-gezeichnete Dichtfette gegen Wasser. DaKalkseife jedoch kaum Schutz vor Korro-sion bietet, müssen die KalkseifenfetteKorrosionsschutz-Additive enthalten.Kalkseifenfette mit Zusätzen haben sichals Dichtfette auch bei starker Wasser-beaufschlagung bewährt. Temperatur-Einsatzgrenzen normaler Kalkseifenfette:circa –20 °C bis +50 °C.

KenndatenUnter den Kenndaten eines Schmierölesversteht man im allgemeinen den Flamm-punkt, die Dichte, die Nennviskosität, denStockpunkt und Angaben über die Zusätze.

Schmierfette werden gekennzeichnet durchdie Art des Verdickers, die Art und Viskositätdes Grundöls, den Tropfpunkt, die Walk-penetration und ggf. durch die Zusätze.

Kinematische Viskosität-> Viskosität.

Komplexfetteenthalten außer Metallseifen aus hoch-molekularen Fettsäuren auch Metallsalzeaus niedrigmolekularen organischen Säu-ren. Diese Salze bilden mit den SeifenKomplexe, die günstigere Eigenschaftenals einfache Seifenfette haben, soweit esdie Temperaturgrenzen, das Verhalten ge-gen Wasser, den Korrosionsschutz unddie Druckaufnahmefähigkeit betrifft.

KonsistenzMaß für die Verformbarkeit von Schmier-fetten. -> Penetration.

Korrosionsschutzfette, Korrosions-schutzöleSie schützen korrosionsempfindliche Me-talloberflächen gegen den Angriff derFeuchtigkeit und des Luftsauerstoffes.

KupferstreifenprüfungVerfahren zur qualitativen Feststellungvon aktivem Schwefel in Mineralölen(DIN 51 759) und in Schmierfetten(DIN 51 811).

Legierte SchmierstoffeSchmieröle oder Schmierfette, die einenoder mehrere Wirkstoffe zur Verbesse-rung spezieller Eigenschaften enthalten-> Wirkstoffe.

LithiumseifenfetteLithiumseifenfette zeichnen sich ausdurch eine verhältnismäßig gute Wasser-beständigkeit und einen weiten Bereichder Gebrauchstemperatur. Sie enthaltenoft Oxidationsverzögerer, Korrosionsver-

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Glossar

zögerer und Hochdruck-Zusätze (EP).Wegen ihrer guten Eigenschaften werdenLithiumseifenfette in großem Umfangzur Schmierung von Wälzlagern einge-setzt. Die Einsatzgrenzen normaler Li-Fette liegen bei –35 °C und +130 °C.

Mechanisch-dynamische Schmier-stoffprüfung

Die Wälzlagerfette werden unter betriebs-nahen Verhältnissen, also bei Betriebsbe-dingungen und Umweltbedingungen ge-prüft. Aus dem Verhalten von Prüfele-ment und Schmierstoff während der Prü-fung und aus deren Zustand nach derPrüfung wird die Beurteilung desSchmierstoffes abgeleitet. Prüfungen inModellprüfgeräten liefern nur bedingtErgebnisse, die auf Wälzlager übertragenwerden können. Es werden daher heutesolche Prüfungen bevorzugt, die Wälz-lager als Prüfelemente benutzen.

In der Norm DIN 51 825 für Wälzlager-fette ist das FAG-Wälzlagerfett-PrüfgerätFE9 nach DIN 51 821 enthalten. Mitdieser Maschine wird die Fettgebrauchs-dauer mit Wälzlagern als Prüfelementengetestet.

Beim FAG-Prüfsystem FE9 mit Wälz-lagern können Drehzahlen, Belastungenund Einbaubedingungen gewählt wer-den. Außerdem kann die Betriebstempe-ratur durch eine Heizung variiert werden.Die Schmierfähigkeit wird aufgrund dererreichten Laufzeiten sowie der aufge-nommenen Antriebsleistung beurteilt.

Beim FAG-Prüfsystem FE8 (EntwurfDIN 51 819) können zusätzlich dieWälzlagerbauart und in beschränktemUmfang auch die Wälzlagergröße frei ge-wählt werden. Außerdem ist die Messungder Lagerverlustleistung und des Lager-verschleißes möglich. Da eine Streuungder Meßwerte in Kauf genommen wer-den muß, sind die Meßergebnisse stati-stisch abzusichern.

FAG 62

FAG-Prüfsystem FE9

FAG-Prüfsystem FE8

Glossar

MehrbereichsöleMotorenöle und Getriebeöle mit verbessertem Viskositäts-Temperatur-Verhalten.

MIL-SpezifikationenSpezifikationen der US-Streitkräfte mitMindestanforderungen für die zu liefern-den Betriebsstoffe. Motoren- und Ma-schinenhersteller stellen zum Teil gleicheMindestanforderungen an die Schmier-stoffe. Die Erfüllung der Mindestforde-rungen gilt als Qualitätsmaßstab.

MineralöleErdöle bzw. deren flüssige Derivate.

Mischbarkeit von Fetten-> Seite 38.

Mischbarkeit von ÖlenÖle verschiedener Sorten oder verschie-dener Hersteller sollten nicht bedenken-los gemischt werden. Eine Ausnahme bilden HD-Motorenöle; sie dürfen fastimmer miteinander gemischt werden.Werden Frischöle mit Gebrauchtölen ge-mischt, so kann sich Schlamm absetzen.In allen Fällen, in denen Schlammbil-dung gefürchtet werden muß, empfiehltes sich, Proben in einem Becherglas zumischen.

NachschmierintervallZeitraum, nach dem die Lager nachge-schmiert werden. Das Nachschmier-intervall sollte kürzer als die Schmierfristfestgelegt werden.

Natronseifenfette (Natriumseifenfette)Natronseifenfette zeichnen sich durchgute Haftfähigkeit aus; sie bilden auf denRoll- und Gleitflächen von Wälzlagerneinen gleichmäßigen, geschmeidigenSchmierfilm. Sie emulgieren mit Wasser,sind also nicht wasserbeständig. GeringeMengen Feuchtigkeit werden ohne Nach-teil aufgenommen; bei größeren Mengenwird das Fett flüssig und fließt aus dem

Lagerraum. Na-Fette zeigen schlechtesKälteverhalten. Temperatur-Einsatz-grenzen: circa –30 °C und +120 °C.

Nennviskosität-> Viskosität.

Neutralisationszahl NZDie Neutralisationszahl NZ ist ein Maßfür die Alterung eines Mineralöles. Siegibt an, wieviel mg Kaliumhydroxid fürdie Neutralisation der in 1 g Öl enthalte-nen freien Säuren nötig sind. Bei legier-ten Ölen liegt die NZ auch im frischenZustand wegen der Wirkstoffe meistensüber Null. Eine Änderung der NZ ge-genüber dem Neuzustand sollte den Wert2 nicht überschreiten.

NLGI-Klasse-> Penetration.

NormalschmieröleSchmieröle L-AN nach DIN 51 501. Siewerden verwendet, wenn keine besonde-ren Anforderungen an den Schmierstoffgestellt werden.

ÖlabscheidungSchmierfette können bei längerer Lage-rung oder erhöhter Temperatur Öl ab-scheiden. Die Ölabscheidung wird nachDIN 51 817 bestimmt. Eine Langzeit-schmierung erfordert eine langfristige, ge-ringe Ölabgabe, die jedoch so groß seinmuß, daß die Versorgung der Kontakt-flächen sichergestellt ist.

Oxidation-> Alterung.

PenetrationDie Penetration ist ein Maß für die Kon-sistenz eines Schmierfettes. Sie wird fest-gestellt, indem man einen genormten Kegel in ein mit Fett gefülltes Gefäß ein-dringen läßt und die Eindringtiefe – inZehntel mm – mißt (Einsinkdauer 5 s).

Im Handel wird die sogenannte Walkpe-netration bei 25 °C angegeben. DieWalkpenetration ist ebenfalls eine Ein-dringtiefe, nur muß das Fett vorher untergenau festgelegten Bedingungen durchge-walkt werden. Die Penetrationsklassenreichen von 000 bis 6 (DIN 51 818).

Penetration üblicher Wälzlagerfette

Konsistenzeinteilung Walk-nach NLGI-Klassen penetration(Penetrationsklassen) [0,1 mm]1 310-3402 265-2953 220-2504 175-205

PourpointDer Pourpoint eines Mineralöles ist dieTemperatur, bei der eine Probe beim Ab-kühlen unter bestimmten Bedingungeneben noch fließt.

QuellverhaltenPrüfung des Quellverhaltens von Kau-tschuk und Elastomeren unter dem Ein-fluß von Schmierstoffen: DIN 53 521.

RaffinateBei der Schmierölherstellung erzielt mandurch eine Raffination der Destillate einebefriedigende Alterungsbeständigkeit.Dabei werden instabile Verbindungen, indie Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff undMetallsalze eingelagert sein können, aus-geschieden. Es gibt verschiedene Raffi-nationsverfahren, deren wichtigste dieSchwefelsäure-Raffination (Schwefelsäu-re-Raffinat) und die Lösungsmittel-Raffination (Solvent-Raffinat) sind.

RuhpenetrationBei 25 °C gemessene Penetration einerSchmierfettprobe, die nicht im Fettknetervorbehandelt worden ist.

SAE-KlassifikationIn englisch sprechenden Ländern und inder Kraftfahrzeugtechnik bezeichnet mandie Viskosität von Schmierölen nach

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Glossar

SAE-Klassifikation (Society of Automo-tive Engineers). Umrechnung für Moto-ren-Schmieröle siehe DIN 51 511, fürKfz-Getriebeöle siehe DIN 51 512.

Saybolt-Universal-ViskosimeterIn den USA gebräuchliches Viskosimeter,das zur Bestimmung der konventionellenViskosität in SSU (Second Saybolt Uni-versal) oder SUS (Saybolt Universal Seconds) verwendet wird.

SchaumSchaum ist in Mineralölen unerwünscht.Er begünstigt die Ölalterung. Überschäu-men kann zu Ölverlusten führen.

SchlammbildungDurch den Einfluß von Luft und Wasserkann es bei Mineralölerzeugnissen zurBildung von Oxidationsprodukten undPolymerisaten kommen. Die Ausschei-dungen setzen sich als Schlamm ab.

SchmierfetteSchmierfette sind konsistente Gemischeaus Verdickern und Ölen. Man unter-scheidet zwischen– Metallseifenschmierfetten, die sich aus

Metallseifen als Verdickern undSchmierölen zusammensetzen,

– seifenfreien Schmierfetten mit anorga-nischen Gelbildnern oder organischenVerdickern und Schmierölen,

– synthetischen Schmierfetten, die sichaus organischen oder anorganischenVerdickern und Syntheseölen zusam-mensetzen. -> Tabelle, Bild 27.

SchmierfristDie Schmierfrist entspricht der min-destens erreichten Fettgebrauchsdauer F10von Standardfetten nach DIN 51 825.Die Schmierfrist wird in Abhängigkeitvon kf · n · dm, gültig für 70 °C aufgetra-gen, siehe Diagramm "Schmierfristkur-ve", Bild 33. Dieser Wert wird zur Ab-schätzung genommen, wenn die Fettge-brauchsdauer F10 für das verwendete Fett

nicht bekannt ist. Soll die ganze Lei-stungsfähigkeit eines Fettes ausgenutztwerden, so ist die praxisnah experimentellermittelte Fettgebrauchsdauer F10 anzu-setzen, oder man richtet sich nach Erfah-rungswerten. Einflüsse, die eine Minde-rung der Schmierfrist bewirken, werdendurch Minderungsfaktoren berücksich-tigt.

Schmieröle BDunkle, bitumenhaltige Mineralöle mitgutem Haftvermögen: DIN 51 513.

Schmieröle C, CL, CLPGetriebeöle für Umlaufschmierung: DIN 51 517 T1/T2/T3.

Schmieröle CGGleitbahnöle.

Schmieröle KKältemaschinenöle: DIN 51 503.

Schmieröle NNormalschmieröle: DIN 51 501.

Schmieröle TDampfturbinen-Schmier- und Regleröle:DIN 51 515 T1.

Schmieröle VLuftverdichteröle: DIN 51 506.

Schmieröle ZDampfzylinderöle: DIN 51 510.

Schmierstoffzusätze-> Wirkstoffe.

SilikonöleSyntheseöle, die bei speziellen Betriebs-verhältnissen eingesetzt werden. Sie haben günstigere Kennwerte als die Mi-neralöle, jedoch schlechtere Schmier-

eigenschaften und geringeres Druckauf-nahmevermögen.Siehe auch Tabelle, Bild 30.

SolvateSolvent-Raffinat, mit Lösungsmitteln raf-finiertes Mineralöl.

SpezifikationenMilitärische und Firmen-Vorschriften fürSchmierstoffe, in denen physikalischeund chemische Eigenschaften sowie Prüf-methoden festgelegt sind.

SpindelöleDünnflüssige Schmieröle mit einer Vis-kosität von etwa 10 bis 90 mm2/s bei40 °C.

Stick-slip-ZusätzeAdditive, die Schmierstoffen zugegebenwerden, um das Ruckgleiten, zum Bei-spiel bei Führungsbahnen von Werk-zeugmaschinen, zu verhindern.

StockpunktDer Stockpunkt eines Schmieröles ist dieTemperatur, bei der das Öl – wenn es un-ter festgelegten Bedingungen abgekühltwird – zu fließen aufhört. Der Stock-punkt liegt 2 bis 5 K niedriger als derPourpoint. Das Kälteverhalten der Öleunmittelbar oberhalb des Stockpunkteskann schon ungünstig sein und muß da-her durch eine Viskositätsmessung be-stimmt werden.

StrahlungNeben den SI-Einheiten sind teilweisenoch die älteren Einheiten rd und remgebräuchlich.Es gilt für die Energiedosis:1 J/kg = 1 Gy (Gray)1 Gy = 100 rd (Rad)Für die Äquivalentdosis gilt:1 J/kg = 1 Sv (Sievert)100 rem = 1 Sv1 rd = 1 rem

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Glossar

SuspensionKolloidale Aufschwemmung von festenKörpern in Flüssigkeiten, zum Beispielvon ölunlöslichen Wirkstoffen inSchmierstoffen.

Synthetische SchmierstoffeDurch Synthese hergestellte Schmieröle,die teilweise, abgestimmt auf ihre Anwen-dung, folgende Eigenschaften aufweisen:sehr niedriger Stockpunkt, gutes V-T-Ver-halten, geringer Verdampfungsverlust, lan-ge Lebensdauer, hohe Oxidationsstabilität.

ThixotropieSchmierfette verhalten sich thixotrop,wenn sich ihre Konsistenz durch mecha-nische Beanspruchung verringert und inder Ruhe wieder ansteigt. Auch besondersadditivierte Konservierungsöle verhaltensich thixotrop.

TropfpunktTemperatur, bei der eine Probe bei Erwär-mung unter Prüfbedingungen durch dieÖffnung eines Nippels fließt und auf denBoden des Prüfrohres fällt.Fett: DIN ISO 2176

UmlaufteilnahmeUnter Umlaufteilnahme versteht man dieMitnahme des Fettes durch umlaufendeTeile. Dadurch gelangen immer wiederFettklumpen zwischen Rollkörper undLaufbahnen, und die Walkreibung wirdgroß. Bei hohen Drehzahlen muß daherein Fett gewählt werden, das nicht zurUmlaufteilnahme neigt. Die Umlaufteil-nahme hängt ab vom Verdicker, der Pene-tration, der Temperatur und auch der Lagerbauart. Besonders Natronfette nei-gen zur Umlaufteilnahme.

VerdampfungsverlustBei höheren Temperaturen auftretenderVerlust durch Verdampfung eines Schmier-öles. Er kann gleichbedeutend mit gestei-gertem Ölverbrauch sein und zu einer Än-derung der Eigenschaften des Öles führen.

VerdickerVerdicker und Grundöl sind die Bestand-teile von Schmierfetten. Die häufigstenVerdicker sind Metallseifen (Li-, Ca-, Na-12-Hydroxystearate u.a.) sowie Verbin-dungen vom Typ Polyharnstoff, PTFEund Mg-Al-Schichtsilikate.

VerschleißschutzzusätzeWirkstoffe, die im Mischreibungsgebietden Verschleiß herabsetzen sollen. Manunterscheidet– mild wirkende Zusätze wie Fettsäuren,

Fettöle,– Hochdruckzusätze, beispielsweise

Schwefel-, Phosphor-, Zinkverbin-dungen,

– Festschmierstoffe, zum Beispiel Graphit, Molybdändisulfid.

Verseifungszahl VZDie Verseifungszahl VZ kann bei unge-brauchten und gebrauchten Mineralölen,auch solchen mit Zusätzen, zur Kenn-zeichnung der Änderung des Öles heran-gezogen werden. Sie gibt an, wieviel mgKaliumhydroxid erforderlich sind, umdie in einem Gramm Öl enthaltenen frei-en und gebundenen Säuren zu neutrali-sieren und die vorhandenen Ester zu ver-seifen.

Vier-Kugel-ApparatGerät zur Prüfung von Schmierstoffen(DIN 51 350). Bei vier pyramidenförmigangebrachten Kugeln dreht sich die obereKugel. Die Belastung kann bis zum Ver-schweißen der Kugeln gesteigert werden(Schweißkraft). Die Belastung in N dientals VKA-Wert. Als Verschleißkennwertwird nach einer einstündigen Prüfzeit derKalottendurchmesser der drei ruhendenKugeln gemessen und zur Bewertung her-angezogen. Zur Identifikationsprüfungvon Schmierstoffen geeignet.

ViskositätDie Viskosität ist die grundlegende physi-kalische Eigenschaft von Schmierölen,aus der sich die Tragfähigkeit des Ölfil-

mes im Lager bei flüssiger Reibung er-gibt. Sie nimmt mit steigender Tempera-tur ab und mit fallender Temperatur zu(siehe V-T-Verhalten). Daher muß bei je-dem Viskositätswert die Temperatur, aufdie er sich bezieht, angegeben werden.Die Nennviskosität ist die kinematischeViskosität bei 40 °C. Siehe auch Visko-sitätsklassifikation. Im physikalischenSinne ist Viskosität der Widerstand, denbenachbarte Schichten einer Flüssigkeitihrer gegenseitigen Verschiebung entge-gensetzen. Man unterscheidet zwischender dynamischen Viskosität h und derkinematischen Viskosität n. Die kinema-tische Viskosität ist hierbei die auf dieDichte bezogene dynamische Viskosität.Es besteht also der Zusammenhang h = r · n. Hierbei ist r die Dichte. Die SI-Einheiten (internationales Einheiten-system) für die dynamische Viskositätsind Pa s oder mPa s. Sie haben die frühergebräuchlichen Einheiten Poise (P) undCentipoise (cP) ersetzt. Umrechnung:1cP = 10-3 Pa s. SI-Einheiten für die kine-matische Viskosität sind m2/s und mm2/s.Die früher gebräuchliche Einheit Centi-stoke (cSt) entspricht der SI-Einheit mm2/s.

Viskositäts-Druck-VerhaltenAbhängigkeit der Viskosität einesSchmieröles vom Druck. Mit steigendemDruck nimmt die Viskosität von Mine-ralölen zu (Diagramm, Bild 3).

Viskositätsindex VIDurch den Viskositätsindex VI wird dasViskositäts-Temperatur-Verhalten einesÖles zahlenmäßig zum Ausdruck ge-bracht.

Viskositätsindex-VerbessererWirkstoffe, die im Mineralöl gelöst sindund das Viskositäts-Temperatur-Verhal-ten verbessern. Bei hohen Temperaturenbewirken sie eine höhere Viskosität, beitiefen Temperaturen verbessern sie dasFließverhalten.

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Glossar

ViskositätsklassifikationIn den Normen ISO 3448 und DIN51 519 sind für flüssige Industrie-Schmierstoffe 18 Viskositätsklassen imBereich von 2 bis 1500 mm2/s bei 40 °Cfestgelegt (siehe folgende Tabelle).

Viskositätsklassen nach ISOViskositäts- Mittelpunkts- Grenzen der klasse viskosität kinematischen

ViskositätISO bei 40 °C bei 40 °C

mm2/s mm2/smin. max.

ISO VG 2 2,2 1,98 2,42ISO VG 3 3,2 2,88 3,52ISO VG 5 4,6 4,14 5,06

ISO VG 7 6,8 6,12 7,48ISO VG 10 10 9,00 11,0ISO VG 15 15 13,5 16,5

ISO VG 22 22 19,8 24,2ISO VG 32 32 28,8 35,2ISO VG 46 46 41,4 50,6

ISO VG 68 68 61,2 74,8ISO VG 100 100 90,0 110ISO VG 150 150 135 165

ISO VG 220 220 198 242ISO VG 320 320 288 352ISO VG 460 460 414 506

ISO VG 680 680 612 748ISO VG 1000 1000 900 1100ISO VG 1500 1500 1350 1650

V-T-VerhaltenMit dem Ausdruck V-T-Verhalten be-zeichnet man bei Schmierölen die Ände-rung der Viskosität mit der Temperatur.Man spricht von günstigem V-T-Verhal-ten, wenn das Öl seine Viskosität mit derTemperatur nicht stark ändert.-> Viskositätsindex (VI).

WalkpenetrationPenetration von Schmierfetten, gemessenbei 25 °C, nach der Behandlung der Pro-be im Fettkneter (DIN 51 804 T2 undDIN ISO 2137).

Wasserabscheidevermögen (WAV)Eigenschaft eines Öles, Wasser abzu-scheiden. Die Prüfung erfolgt nachDIN 51 589.

WasserbeständigkeitDie Wasserbeständigkeit von Schmier-fetten wird nach DIN 51 807 (statischePrüfung) geprüft und stellt nur eine Eigenschaftskennzeichnung dar, die keineRückschlüsse auf die Wasserbeständigkeitdes Fettes in der Praxis zuläßt. Es wird geprüft, ob und in welcher Art ruhendesdestilliertes Wasser bei verschiedenenTemperaturen auf ein nicht beanspruch-tes Fett einwirkt.

WassergehaltEnthält ein Schmieröl Wasser, so wird derSchmierfilm durch Wassertropfen unter-brochen und dadurch die Schmierfähig-keit vermindert. Wasser im Öl beschleu-nigt im übrigen die Alterung und führt zuKorrosion. Der Wassergehalt kann durchDestillation oder mit einer Absetzprobeim Reagenzglas bestimmt werden, wobeisich das Wasser wegen seines höheren spe-zifischen Gewichtes am Boden absetzt.Bei emulgierenden Ölen muß man dieProbe erwärmen. Geringer Wassergehaltwird mit der Spratzprobe nachgewiesen;das Öl wird dabei im Reagenzglas über einer Flamme erwärmt. Wenn Spuren vonWasser vorhanden sind, ist ein knacken-des Geräusch – ein Spratzen – zu hören.

WirkstoffeWirkstoffe, auch als Zusätze oder Ad-ditive bezeichnet, sind öllösliche Stoffe,die Mineralölen oder Mineralölproduk-ten zugegeben werden. Sie verändernoder verbessern durch chemische undoder physikalische Wirkung die Eigen-schaften der Schmierstoffe (Oxidations-stabilität, EP-Wirkung, Schaumbildung,Viskositäts-Temperatur-Verhalten, Stock-punkt, Fließfähigkeit und so weiter).

Zähigkeit-> Viskosität.

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Notizen

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Notizen

Schmierung von WälzlagernAlle Angaben wurden sorgfältig erstellt und überprüft. Für eventuelle Fehleroder Unvollständigkeiten können wir jedoch keine Haftung übernehmen.Änderungen, die dem Fortschritt dienen, behalten wir uns vor.

WL 81 115/4 DA/90/7/99Printed in Germany by Weppert GmbH & Co. KG, Schweinfurt

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