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Wälzlager Schmierung von Wälzlagern FAG OEM und Handel AG Publ.-Nr. WL 81 115/4 DA

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  • Wlzlager

    Schmierung von Wlzlagern

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

  • Schmierung von Wlzlagern

    Publ.-Nr. WL 81 115/4 DA

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

    Postfach 1260 D-97 419 SchweinfurtTelefon (0 97 21) 91 2349 Telefax (0 97 21) 91 4327http://www.fag.de

  • Inhalt

    1 Der Schmierstoff im Wlzlager . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1 Aufgaben der Schmierung bei Wlzlagern . . . . . . . . . 31.1.1 Unterschiedliche Schmierungszustnde im

    Wlzlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1.2 Der Schmierfilm bei lschmierung . . . . . . . . . . . . . 41.1.3 Einflu 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 Hhe der Betriebstemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

    2 Schmierverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.1 Fettschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.2 lschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.3 Feststoffschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.4 Wahl des Schmierverfahrens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.5 Beispiele zu unterschiedlichen Schmierverfahren . . . 212.5.1 Zentralschmieranlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.5.2 lumlaufanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.5.3 lnebelanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.5.4 l-Luft-Schmieranlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.5.5 l- und Fett-Sprhschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . 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

    Umwelteinflsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.2 Auswahl des geeigneten les . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.2.1 Empfohlene lviskositt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.2.2 lauswahl nach Betriebsbedingungen . . . . . . . . . . . 313.2.3 lauswahl nach leigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . 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 Gerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 l . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434.2.1 Gerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434.2.2 Tauchschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434.2.3 Umlaufschmierung mit mittleren und greren

    lmengen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444.2.4 Minimalmengenschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474.2.5 Beispiele zur lschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494.3 Versorgung der Lager mit Festschmierstoff . . . . . . . . 52

    FAG 2

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

    von Fremdstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545.1.3 lfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545.1.4 Flssige Verunreinigungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555.2 Reinigung verschmutzter Lager . . . . . . . . . . . . . . . . 555.3 Schadensverhtung und Schadensfrherkennung

    durch berwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

    6 Glossar Erluterung schmiertechnischer Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

  • Der Schmierstoff im WlzlagerAufgaben der Schmierung bei Wlzlagern

    1 Der Schmierstoff im Wlzlager

    1.1 Aufgaben der Schmierung bei Wlzlagern

    Die Schmierung hat bei Wlzlagern hnlich wie bei Gleitlagern vor allemdie Aufgabe, eine metallische Berhrungder Roll- und Gleitflchen zu verhindernoder zu mindern, also Reibung und Ver-schlei gering zu halten.

    l, das an den Oberflchen der auf-einander abrollenden Teile haftet, wird indie Kontaktbereiche der Wlzlager gefr-dert. Das l trennt die Berhrungs-flchen und verhindert so metallischenKontakt (physikalische Schmierung).

    In den Kontaktflchen der Wlzlagertreten auer Rollbewegungen auch nochGleitbewegungen auf, allerdings in vielgeringerem Ausma als bei Gleitlagern.Diese Gleitbewegungen haben ihre Ur-sache in elastischen Verformungen deraufeinander abrollenden Teile und in dergekrmmten Form von Rollflchen.

    Wo in Wlzlagern reine Gleitbewe-gungen auftreten, also zwischen Roll-krpern und Kfig oder zwischen Rollen-stirn- und Bordflchen, sind die Drckein der Regel weit niedriger als im Rollbe-reich. Gleitbewegungen spielen in Wlz-lagern nur eine untergeordnete Rolle.Selbst bei ungnstigen Schmierbedingun-gen sind die Verlustleistung und der Ver-schlei sehr gering. Dadurch ist es mg-lich, Wlzlager mit Fetten unterschied-licher Penetrationsklasse und mit lenunterschiedlicher Viskositt zu schmie-ren. So kann ein groer Drehzahlbereichund auch ein groer Belastungsbereichbeherrscht werden.

    Manchmal bildet sich kein voll tragen-der Schmierfilm aus, so da zumindest inTeilbereichen die Trennung durch denSchmierfilm nicht gegeben ist. Auch insolchen Fllen ist verschleiarmer Betriebmglich, wenn die dabei lokal auftreten-de hohe Temperatur chemische Reaktio-nen zwischen den Additiven im Schmier-stoff und den Oberflchen der Rollkrperoder Lagerringe auslst. Die dabei entste-henden tribomechanischen Reaktions-schichten stellen schmierfhige Produkte

    dar, man spricht in diesem Fall von chemischer Schmierung.

    Die Schmierung wird nicht nur durchsolche Reaktionen der Additive unter-sttzt, sondern auch durch Festschmier-stoffe, die dem l oder Fett beigegebensind, bei Fett auch durch den Verdicker.In Sonderfllen ist es mglich, Wlzlagernur mit Feststoff zu schmieren.

    Zustzliche Aufgaben des Schmier-stoffs im Wlzlager sind der Korrosions-schutz, die Abfuhr von Wrme aus demLager (lschmierung), das Aussplenvon Verschleiteilchen und Verunreini-gungen aus dem Lager (lumlaufschmie-rung mit lfilterung), die Untersttzungder Dichtwirkung von Lagerdichtungen(Fettkragen, l-Luft-Schmierung).

    1.1.1 Unterschiedliche Schmierungs-zustnde im Wlzlager

    Das Reibungs- und Verschleiver-halten und die erreichbare Lebensdauerdes Wlzlagers hngen vom Schmie-rungszustand ab. Im Wlzlager tretenhauptschlich folgende Schmierungs-zustnde auf:

    Vollschmierung: Die Oberflchen derrelativ zueinander bewegten Flchensind ganz oder nahezu vollstndigdurch einen Schmierfilm getrennt(Bild 1a).Es herrscht fast reine Flssigkeits-reibung. Dieser Schmierungszustand,den man auch als Flssigkeitsschmie-rung bezeichnet, sollte fr den Dauer-betrieb stets angestrebt werden.

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

    Grenzschmierung: Enthlt derSchmierstoff geeignete Zustze (Addi-tive), so kommt es bei den hohenDrcken und Temperaturen in denFestkrperkontakten zu Reaktionenzwischen den Zustzen und den metal-lischen Oberflchen. Hierbei bildensich schmierfhige Reaktionsprodukte,die eine dnne Grenzschicht entstehenlassen (Bild 1c).

    Vollschmierung, Teilschmierung undGrenzschmierung treten sowohl bei l-schmierung als auch bei Fettschmierungauf. Der Schmierungszustand bei Fett-schmierung wird hauptschlich von derViskositt des Grundls bestimmt. Zu-stzlich hat auch der Verdicker des Fetteseine Schmierwirkung.

    1: Unterschiedliche Schmierungs-zustnde

    3 FAG

    a) VollschmierungDie Oberflchen werden durch einen tragenden lfilm vllig getrennt

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

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

    Grenzfilm Schmierstoffschicht

  • Der Schmierstoff im WlzlagerAufgaben der Schmierung bei Wlzlagern

    Trockenschmierung: Festschmierstoffe(z. B. Graphit und Molybdndisulfid),die als dnne Schicht auf den Funk-tionsflchen aufgebracht sind, knnenden metallischen Kontakt verhindern.Eine solche Schicht haftet allerdingsnur bei geringen Umfangsgeschwin-digkeiten und kleinen Drcken berlngere Zeit. Auch Festschmierstoffein len oder Fetten verbessern dieSchmierung bei Festkrperkontakten.

    1.1.2 Der Schmierfilm bei lschmierung

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

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

    Die minimale Schmierfilmdicke hminfr EHD-Schmierung errechnet sichnach den in Bild 2 angegebenen Glei-chungen fr Punktberhrung und fr

    FAG 4

    2: Elastohydrodynamischer Schmierfilm. Schmierfilmdicke fr Punkt- und Linienberhrung

    EHD-Druckverteilung

    Hertzsche Druckverteilung

    EinlaufseiteAuslaufseite

    Verformung der Rolle

    Schmierfilm

    Verformung der Laufbahn

    p0nach Hertz

    2bnach Hertz

    hmin

    r2

    r1

    v1

    v2

    Q

    Punktberhrung nach Hamrock und Dowson

    hmin = 3,63 U0,68 G0,49 W0,073 (1 e0,68 k) Rr [m]

    Linienberhrung 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' Rr2) fr PunktberhrungW' = Q/(E' Rr L) fr Linienberhrung

    Darin sind

    hmin [m] Kleinste Schmierfilmdicke im RollkontaktU GeschwindigkeitsparameterG WerkstoffparameterW Belastungsparameter bei PunktberhrungW' Belastungsparameter bei Linienberhrunge e = 2,71828..., Basis der natrlichen

    Logarithmenk k = a/b, Verhltnis der Halbachsen der

    Druckflchena [m2/N] Druck-Viskositts-Koeffizienth0 [Pa s] Dynamische Viskosittv [m/s] v = (v1 + v2)/2, mittlere Rollsummen-

    geschwindigkeitv1 = Rollkrpergeschwindigkeitv2 = Geschwindigkeit am Innen- bzw. Auenkontakt

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

    E = Elastizittsmodul = 2,08 1011 [N/m2] fr Stahl1/m = Poissonsche Konstante = 0,3 fr Stahl

    Rr [m] Reduzierter KrmmungsradiusRr = r1 r2/(r1 + r2) bei InnenkontaktRr = r1 r2/(r1 r2) bei Auenkontakt

    r1 = Radius des Rollkrpers [m]r2 = Radius der Innen- bzw. Auenringlaufbahn [m]

    Q [N] RollkrperbelastungL [m] Spaltlnge bzw. effektive Rollenlnge

  • Der Schmierstoff im WlzlagerAufgaben der Schmierung bei Wlzlagern

    Linienberhrung. Bei Punktberhrungist das seitliche Abflieen des les ausdem Spalt bercksichtigt. Die Gleichungzeigt den groen Einflu der Rollge-schwindigkeit v, der dynamischen Visko-sitt h0 und des Druck-Viskositts-Ko-effizienten a auf hmin. Von geringem Ein-flu ist die Belastung Q. Das liegt daran,da mit zunehmender Belastung die Vis-kositt steigt und sich die Berhrungs-flchen aufgrund elastischer Verformun-gen vergrern.

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

    Die Viskositt des Schmierls ndert

    sich mit dem Druck im Wlzkontakt. Es gilth = h0 eaph dynamische Viskositt bei Druck p

    [Pa s]h0 dynamische Viskositt bei

    Normaldruck [Pa s]e (= 2,71828) Basis der natrlichen

    Logarithmena Druck-Viskositts-Koeffizient

    [m2/N]p Druck [N/m2]

    Die Abhngigkeit vom Druck ist beider Berechnung des Schmierzustandsgem der EHD-Theorie fr Schmier-stoffe auf Minerallbasis bercksichtigt.Das Druck-Viskosittsverhalten einigerSchmierstoffe zeigt das Diagramm, Bild 3. Der Bereich a-b fr Mineralle istdie Basis fr das a23-Diagramm, Bild 7 (Seite 7). Auch Mineralle mit EP-Zust-zen zeigen a-Werte in diesem Bereich.

    Bei erheblichem Einflu des Druck-Viskositts-Koeffizienten auf das Vis-kosittsverhltnis, z. B. bei Diester, Fluor-kohlenwasserstoff oder Silikonl, sind frdas Viskosittsverhltnis die Korrektur-faktoren B1 und B2 zu bercksichtigen.Es gilt B1,2 = B1 B2 Viskosittsverhltnis bei Minerall

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

    sittsverhalten= aSynthesel/aMinerall(Werte fr a siehe Bild 3)

    B2 Korrekturfaktor fr unterschiedliche Dichte= rSynthesel/rMinerall

    Das Diagramm, Bild 4, zeigt den Ver-lauf der Dichte r ber der Temperatur frMineralle. Der Verlauf fr ein Synthese-l kann abgeschtzt werden, wenn dieDichte r bei 15 C bekannt ist.

    5 FAG

    3: Druck-Viskositts-Koeffizient a als Funktion der kinematischen Viskositt n, gltig fr Druckbereich 0 bis 2000 bar4: Abhngigkeit der Dichte r der Mineralle 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 Viskositt n

    mm2/s

    Dru

    ck-V

    isko

    sit

    ts-K

    oeffi

    zien

    t a

    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

    r

    1,00

    0,98

    0,94

    0,92

    0,90

    0,88

    0,86

    0,84

    0,82

    0,80

    0,78

    0,76

    0,74C

    g/cm3

    ab Mineralle h Fluorkohlenwasserstoffe Diester i Polyglykolg Triarylphosphatester k, l Silikone

    3 4

  • Der Schmierstoff im WlzlagerAufgaben der Schmierung bei Wlzlagern

    1.1.3 Einflu des Schmierfilms und der Sauberkeit auf die erreichbare Lagerlebensdauer

    Seit den 60er Jahren erkannte man aus Versuchen und Praxis immer deutli-cher, da bei einem trennenden Schmier-film ohne Verunreinigungen in den Kon-takten Rollkrper/Laufbahn die Lebens-dauer eines mig belasteten Lagers we-sentlich lnger ist als die nach der klassi-schen Lebensdauergleichung L = (C/P)permittelte. 1981 wies FAG als ersterLagerhersteller die Dauerfestigkeit derWlzlager nach. Aus diesen Erkennt-nissen, internationalen Normempfeh-lungen und praktischen Erfahrungenwurde ein verfeinertes Verfahren zur Be-rechnung der erreichbaren Lebensdauerentwickelt.

    Bedingungen fr die Dauerfestigkeitsind:

    vollstndige Trennung der Roll-kontakte durch den Schmierfilm( 4)

    hchste Sauberkeit im Schmierspaltentsprechend V = 0,3

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

    siehe FAG-KatalogP0* quivalente 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 fr die blicheAusfallwahrscheinlichkeit von 10 %.

    Der Faktor a23 (Produkt aus Basiswerta23II und Sauberkeitsfaktor s, siehe unten)erfat die Einflsse 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 Viskosittsverhltnis = 1 zugrunde.

    Das Viskosittsverhltnis = n/n1wird als Ma fr die Schmierfilmbildungzur Bestimmung des Basiswerts a23II (Dia-gramm, Bild 7) verwendet.

    Darin sind n die Viskositt desSchmierls oder des Grundls des ver-wendeten Fettes bei Betriebstemperatur(Diagramm, Bild 5) und n1 eine von derLagergre (mittlerer Durchmesser dm)und der Drehzahl n abhngige Bezugsvis-kositt (Diagramm, Bild 6).

    FAG 6

    5: Viskositts-Temperatur-Diagramm fr Mineralle6: Bezugsviskositt n1 in Abhngigkeit von Lagergre und Drehzahl; D = Lagerauendurchmesser, 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

    tt

    1_n

    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

    Viskositt [mm2/s]bei 40 C

    Bet

    rieb

    stem

    per

    atur

    t [

    C]

    Betriebsviskositt n [mm2/s]

  • Der Schmierstoff im WlzlagerAufgaben der Schmierung bei Wlzlagern

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

    Die Betriebsviskositt n des verwen-deten les oder des Grundls des ver-wendeten Fettes, also dessen kinema-tische Viskositt bei Betriebstemperatur,ist in den Datenblttern der l- bzw.Fetthersteller angegeben. Wenn die Vis-

    kositt nur bei 40 C bekannt ist, kannfr Mineralle mit durchschnittlichemViskositts-Temperatur-Verhalten dieViskositt bei Betriebstemperatur ausdem Diagramm, Bild 5, ermittelt werden.

    Die Betriebstemperatur zur Ermitt-lung von n hngt von der erzeugten Reibungswrme ab, vgl. Abschnitt 1.2.Liegen keine Temperaturmewerte ver-gleichbarer Einbaustellen vor, kann mandie Betriebstemperatur mittels einer Wr-mebilanzrechnung abschtzen, siehe Abschnitt 1.3.

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

    kinematisch gnstigen Lagern (Kugel-lager, Zylinderrollenlager) kann man dieViskositt nherungsweise mit der Tem-peratur des nicht rotierenden Ringes be-stimmen. Bei Fremderwrmung wird dieViskositt mit dem Mittelwert der Tem-peraturen der Lagerringe bestimmt.

    Bei hochbelasteten Lagern und bei Lagern mit greren Gleitanteilen (z. B.bei vollrolligen Zylinderrollenlagern,Pendelrollenlagern und axial belastetenZylinderrollenlagern) ist die Temperaturim Kontaktbereich bis 20 K hher als diemebare Betriebstemperatur. Das ltsich in etwa ausgleichen, indem man nurden halben Wert n der aus dem Dia-gramm abgelesenen Betriebsviskositt indie Formel = 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

    k =n 1

    n

    I

    II III

    Bereich

    I bergang zur DauerfestigkeitVoraussetzung: Hchste Sauberkeit im Schmierspalt und nicht zu hohe Belastung, geeigneter Schmierstoff

    II Normale Sauberkeit im Schmierspalt(bei wirksamen, in Wlzlagern geprften Additivensind auch bei < 0,4 a23-Werte > 1 mglich)

    III Ungnstige SchmierbedingungenVerunreinigungen im SchmierstoffUngeeignete Schmierstoffe

    Grenzen der LaufzeitberechnungAuch mit der erweiterten Lebensdauerberechnung wird als Ausfallursache lediglich die Werkstoffermdung berck-sichtigt. Der tatschlichen Gebrauchsdauer des Lagers kann die ermittelte "erreichbare Lebensdauer" nur dann entsprechen, wenn die Schmierstoffgebrauchsdauer oder die durch Verschlei begrenzte Gebrauchsdauer nicht krzer ist als die Ermdungslaufzeit.

  • Der Schmierstoff im WlzlagerAufgaben der Schmierung bei Wlzlagern

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

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

    K2 hngt ab vom Viskosittsverhltnis und von der Kennzahl fs*. Die Wertedes Diagramms, Bild 9, gelten fr nichtadditivierte Schmierstoffe und frSchmierstoffe mit Additiven, deren be-

    sondere Wirksamkeit in Wlzlagern nichtgeprft 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 Verhltnisse einen kleineren Wert Kund damit den definierten Bereich II an-streben.

    Anmerkung zu Additiven:

    Sind die Oberflchen nicht vollstndigdurch einen Schmierfilm getrennt, solltendie Schmierstoffe zustzlich zu Wirkstof-fen fr die Erhhung des Korrosions-schutzes und der Alterungsbestndigkeitauch geeignete Additive zur Verschlei-minderung und zur Erhhung der Be-lastbarkeit enthalten. Dies gilt insbeson-dere bei 0,4, weil dann der Verschleidominiert.

    FAG 8

    8: Bestimmungsgre K1 in Abhngigkeit von der Kennzahl fs* und der Lagerbauart9: Bestimmungsgre K2 in Abhngigkeit von der Kennzahl fs* fr nicht additivierte Schmierstoffe und fr Schmierstoffe mit

    Additiven, deren Wirksamkeit in Wlzlagern nicht geprft 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

    k =0,25**k =0,3**

    k =0,35**k =0,4**

    k =0,7k =1k =2

    k =4

    k =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 n : Die Reibung ist mindestens doppelt so hoch wie bei Lagern mit Kfigen.Das fhrt zu hherer Lagertemperatur.Mindestbelastung beachten.

    1)

    2)

    3)

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

    Bei k 0,4 dominiert derVerschlei im Lager, wenner nicht durch geeigneteAdditive unterbunden wird.

    **

    8

    9

  • Der Schmierstoff im WlzlagerAufgaben der Schmierung bei Wlzlagern

    Die Additive in den Schmierstoffenreagieren mit den metallischen Ober-flchen des Lagers und bilden trennendeReaktionsschichten, die bei voller Wirk-samkeit als Ersatz fr die fehlende l-filmtrennung dienen. Generell sollte jedoch zunchst eine Trennung durch einen ausreichend tragenden lfilm an-gestrebt werden.

    Sauberkeitsfaktor s

    Der Sauberkeitsfaktor s quantifiziertden Einflu der Verschmutzung auf dieLebensdauer. Zur Ermittlung von s be-ntigt man die Verunreinigungskenn-gre V.

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

    Bei "erhhter Sauberkeit" (V = 0,5)und "hchster Sauberkeit" (V = 0,3)

    erhlt man, ausgehend vom fs*-Wert undin Abhngigkeit vom Viskosittsverhlt-nis , ber das rechte Feld (a) des Dia-gramms, Bild 10, einen Sauberkeitsfaktors 1. Bei 0,4 gilt s = 1.

    Bei V = 2 (mig 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 fr erhhte (V = 0,5) bis hchste (V = 0,3) Sauberkeitb Diagramm fr mig 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

    k=

    1

    k =0,7

    k =0,5

    1

    V = 0,5 V = 0,3

    Belastungskennzahl fs* Sauberkeitsfaktor s

    k =0,6

    k=

    0,9

    k=

    0,8

    k=

    1,5

    k=

    2

    k=

    2,5

    k=

    3

    k=

    3,5

    k=

    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 fr vollrollige Lager nur erreichbar, wenn durch hochviskosen Schmierstoff und uerste Sauberkeit (lreinheit nach ISO 4406 mindestens 11/7) Verschlei in den Kontakten Rolle/Rolle ausgeschlossen ist.

    a

    b

  • Der Schmierstoff im WlzlagerAufgaben der Schmierung bei Wlzlagern

    Verunreinigungskenngre V

    Die Verunreinigungskenngre Vhngt ab vom Lagerquerschnitt, von derBerhrungsart im Rollkontakt und vonder lreinheitsklasse, Tabelle, Bild 11.

    Werden im hchstbeanspruchten Kon-taktbereich eines Wlzlagers harte Parti-kel ab einer bestimmten Gre berrollt,fhren Eindrcke in den Rollkontakt-flchen zu vorzeitiger Werkstofferm-dung. Je kleiner die Kontaktflche, destoschdlicher ist die Wirkung einer be-stimmten Partikelgre. Kleine Lager rea-gieren also bei gleichem Verschmutzungs-grad empfindlicher als groe und Lagermit Punktberhrung (Kugellager) emp-findlicher als solche mit Linienberhrung(Rollenlager).

    Die erforderliche lreinheitsklassenach ISO 4406 (Bild 12) ist eine objektivmebare Gre fr den Grad der Ver-schmutzung eines Schmierstoffs. Zu ihrerBestimmung benutzt man die genormtePartikel-Zhlmethode.

    Dabei wird die Anzahl aller Partikel> 5 m und die aller Partikel > 15 m einer bestimmten ISO-lreinheitsklassezugeordnet. So bedeutet eine lreinheit15/12 nach ISO 4406, da je 100 mlFlssigkeit zwischen 16000 und 32000Partikel > 5 m und zwischen 2000 und4000 Partikel > 15 m vorhanden sind.Der Unterschied von einer Klasse zurnchsten besteht in einer Verdoppelungbzw. Halbierung der Partikelzahl.

    Insbesondere Partikel mit einer Hrte> 50 HRC wirken sich lebensdauermin-dernd im Wlzlager aus. Dies sind Teil-chen aus gehrtetem Stahl, Sand undSchleifmittelrckstnde. Vor allem letzte-re sind extrem schdlich, vgl. Bild 65.

    Liegt wie in vielen Anwendungsfl-len der berwiegende Anteil der vor-handenen Fremdstoffe im lebensdauer-mindernden Hrtebereich, kann die miteinem Partikelzhler ermittelte Reinheits-klasse direkt mit den Werten der Tabelle,Bild 11, verglichen werden. Stellt sich jedoch bei der Untersuchung des Filter-rckstands nach der Partikelzhlung her-aus, da es sich z.B. nahezu ausschlielichum mineralische Verschmutzung wie be-sonders lebensdauermindernden Form-sand oder Schleifkrner handelt, sind die

    Mewerte um eine bis zwei Reinheitsklas-sen zu erhhen, bevor die Verunreini-gungskenngre V ermittelt wird. Umge-kehrt sollte, wenn vorwiegend weicheTeilchen wie Holz, Fasern oder Farbe imSchmierstoff nachgewiesen werden, derMewert des Partikelzhlers entspre-chend verringert werden.

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

    Abstufung der Verunreinigungs-kenngre

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

    gute, auf die Umgebung abgestimmteAbdichtung

    Sauberkeit bei der Montage

    lreinheit entsprechend V = 1

    Einhalten der empfohlenen lwech-selfristen

    Hchste 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, da die im Lieferzu-stand gegebene Sauberkeit whrendder gesamten Betriebszeit erhaltenbleibt, indem er die Lager unter Ein-haltung hchster Sauberkeit in saubereGehuse einbaut, mit sauberem Fettschmiert und Vorkehrungen trifft, daim Betrieb kein Schmutz ins Lager ge-langen kann (geeignete FAG Wlz-lagerfette Arcanol vgl. Seite 57).

    Lagern mit lumlaufschmierung,wenn vor Inbetriebnahme der saubermontierten Lager das lumlaufsystem

    gesplt wird (neues l ber Feinstfil-ter einfllen) und lreinheitsklassenentsprechend V = 0,3 whrend der ge-samten Betriebszeit gewhrleistet sind.

    Stark verunreinigter Schmierstoff(V = 3) sollte durch Verbesserung der Bedingungen vermieden werden. Mgliche Grnde fr starke Verun-reinigungen:

    Das Gugehuse ist nicht oderschlecht gereinigt (Rckstnde vonFormsand, Partikel aus dem Bear-beitungsproze).

    Abrieb verschleiender Bauteile ge-langt in den lkreislauf der Maschine.

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

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

    Die Zwischengren V = 0,5 (erhhteSauberkeit) und V = 2 (mig verunrei-nigter Schmierstoff ) soll der Anwendernur benutzen, wenn er gengend Erfah-rung hat, um die Sauberkeit genau beur-teilen zu knnen.

    Zustzlich erzeugen Partikel Ver-schlei. FAG hat die Wrmebehandlungder Lagerteile so aufeinander abgestimmt,da Lager mit geringen Gleitreibungsan-teilen (z. B. Radial-Kugellager und -Zy-linderrollenlager) bei V = 0,3 auch bersehr lange Zeitrume kaum Verschleiaufweisen.

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

    FAG 10

  • Der Schmierstoff im WlzlagerAufgaben der Schmierung bei Wlzlagern

    11: Orientierungswerte fr die Verunreinigungskenngre V

    11 FAG

    (D-d)/2 V Punktberhrung Linienberhrungerforderliche Richtwerte fr erforderliche Richtwerte frlreinheits- Filterrck- lreinheits- Filterrck-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 lreinheitsklasse als Ma fr die Wahrscheinlichkeit der berrollung 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-Megerte ste-hen zur Verfgung. Die Reinheitsklassen werden erreicht, wenn die gesamte umlaufende lmenge das Filter in wenigen Minuten einmal durchluft.Vor Inbetriebnahme der Lagerung ist zur Sicherung guter Sauberkeit ein Splvorgang erforderlich.Eine Filterrckhalterate b3 200 (ISO 4572) bedeutet z. B., da im sog. Multi-Pass-Test von 200 Partikeln 3 m nur ein einziges das Filter passiert.Grbere Filter als b25 75 sollen wegen nachteiliger Folgen auch fr die brigen im lkreislauf liegenden Aggregate nicht verwendet werden.1) Es sind Partikel zu bercksichtigen, die eine Hrte > 50 HRC aufweisen.

    12: lreinheitsklassen nach ISO 4406 (Auszug)

    Anzahl der Partikel pro 100 ml Code

    ber 5 m ber 15 m

    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

  • Der Schmierstoff im WlzlagerAufgaben der Schmierung bei Wlzlagern

    1.1.4 Der Schmierfilm bei Fett-schmierung

    Bei Schmierfetten erfolgt die Lager-schmierung hauptschlich durch dasGrundl, das der Verdicker mit der Zeitin kleinen Mengen absondert. Die Ge-setzmigkeiten der EHD-Theorie geltengrundstzlich auch fr Fettschmierung.Bei der Ermittlung des Viskositts-verhltnisses = n/n1 setzt man die Be-triebsviskositt des Grundls ein. Vor allem bei niedrigen -Werten tragen derVerdicker und die Zustze zur wirksamenSchmierung bei.

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

    Bei der Fettschmierung nimmt nursehr wenig Schmierstoff aktiv amSchmiervorgang teil. Fett blicher Kon-sistenz wird zum grten Teil aus demLager verdrngt und lagert sich seitlich aboder verlt die Lagerung ber die Dich-tung. Das Fett, das auf den Laufflchenund seitlich im oder am Lager bleibt, gibtkontinuierlich die erforderliche geringeMenge l zur Schmierung der Funkti-onsflchen ab. Die so zwischen denRollkontaktflchen wirksame Schmier-stoffmenge reicht bei miger Beanspru-chung ber lngere Zeit fr die Schmie-rung aus.

    Die labgabe hngt ab von der Fett-sorte, von der Grundlviskositt, von derGre der labgebenden Flche, von derTemperatur und von der mechanischenBeanspruchung des Fettes.

    Erkennbar wird die Wirkung des Fett-verdickers bei Messung der Filmdicke,abhngig von der Laufzeit. Beim Start desLagers stellt sich, abhngig vom Ver-dickertyp, eine Filmdicke im Kontaktbe-reich ein, die deutlich ber der des Ba-sisls liegt. Fettvernderung und Fett-verdrngung bewirken rasch eine Abnah-me der Filmdicke, Bild 13.

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

    und Wirkstoffe im Fett untersttzen ent-scheidend die Schmierung, so da keineLebensdauerminderung zu erwarten ist.Gnstig fr das Erreichen langer Schmier-fristen ist es, wenn das Fett gerade so viell abgibt, wie zur Schmierung des Lagerserforderlich ist. So bleibt die labgabeber eine lange Zeit bestehen. Fette mithochviskosem Grundl haben eine re-duzierte labgaberate. Mit ihnen ltsich deshalb nur bei hohem Fllungsgradvon Lager und Gehuse oder bei kurz-fristiger Nachschmierung ein guterSchmierungszustand erreichen.

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

    FAG 12

    13: Verhltnis Fettfilmdicke zu Grundlfilmdicke in Abhngigkeit von der Laufzeit

    FettfilmdickeGrundlfilmdicke

    t

    0 10 20 30 40 50 120

    1,0

    2,0

    min

    0

  • Der Schmierstoff im WlzlagerAufgaben der Schmierung bei Wlzlagern

    1.1.5 Schmierstoffschichten bei Trockenschmierung

    Die Wirkungsweise der Trocken-schmierung beruht zunchst auf demAusgleich von Oberflchenrauheiten, wo-durch die wirksame Rauhtiefe der Ober-flchen verringert wird. Whrend desGleit- und Rollvorgangs wird je nach Be-lastung und Werkstoffart der Fest-schmierstoff in die Metalloberflche ein-gearbeitet oder es werden chemische Reaktionen mit der Oberflche angeregt.

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

    vorgang spielt sich daher entfernt von dermetallischen Oberflche ab, Bild 14. Diekompressible Festschmierstoffschicht ver-teilt den Druck gleichmig auf einegrere Flche. Festschmierstoffe ohneSchichtgitterstruktur sind Phosphate,Oxide, Hydroxide und Sulfide. AuchWeichmetallschichten zhlen zu den Fest-schmierstoffen. Aufgrund ihrer geringenScherfestigkeit zeigen sie ein meist gn-stiges Reibungsverhalten. Mit Trocken-schmierung werden allgemein deutlichniedrigere Laufzeiten als mit l- oderFettschmierung erreicht. Roll- und Gleit-vorgnge beanspruchen die Festschmier-stoffschicht und tragen sie ab.

    In Anwesenheit von l oder Fett re-

    duziert sich die Gebrauchsdauer von Fest-schmierstoffschichten je nach Vorbe-handlung der Flchen und Art des Fest-schmierstoffs. Lackoberflchen werdeneventuell aufgeweicht und verndert, dieReibung zwischen den Lackoberflchensteigt an. Viele Schmierstoffe werden mitZusatz von Festschmierstoff, vorrangigMoS2, angeboten. blich sind Zustzevon 0,5 bis 3 Gewichtsprozenten MoS2 inkolloidaler Form bei len und 1 bis10 Gewichtsprozenten bei Fetten. Beihochviskosen len ist eine hhere Kon-zentration vom Molybdndisulfid ntig,um die Schmierung merklich zu verbessern.Die aus Teilchen

  • Der Schmierstoff im WlzlagerBerechnung des Reibungsmoments

    1.2 Berechnung des Reibungsmoments

    Das Reibungsmoment M eines Wlz-lagers, also die Summe von Roll-, Gleit-und Schmierstoffreibung, ist der Wider-stand, den das Lager seiner Bewegungentgegensetzt. Die Gre von M hngtab von der Belastung, der Drehzahl undder Schmierstoffviskositt (Bild 15). Manunterscheidet einen lastunabhngigenAnteil M0 und einen lastabhngigen An-teil M1 des Reibungsmoments. Dasschwarze Dreieck links von der strich-punktierten Linie zeigt, da bei niedrigerDrehzahl und hoher Belastung ein be-trchtlicher Mischreibungsanteil RM zuM0 und M1 hinzukommen kann, weil indiesem Bereich die Rollkontaktflchennoch nicht durch einen tragendenSchmierfilm getrennt sind. Der Bereichrechts von der strichpunktierten Liniezeigt, da 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] lastunabhngiger Anteil des Reibungsmoments

    M1 [N mm] lastabhngiger Anteil des Reibungsmoments

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

    Bei Radial-Kugellagern und rein radialbelasteten Zylinderrollenlagern mit Kfigist 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 auerhalb desMischreibungsbereichs, wenn folgendeBedingung erfllt ist:

    n n / (P/C)0,5 9000

    n [min1] Drehzahl n [mm2/s] Betriebsviskositt des les

    bzw. Fettgrundles P [kN] dynamisch quivalente

    Belastung C [kN] dynamische Tragzahl

    Der lastunabhngige Reibungs-momentanteil M0 hngt von der Be-triebsviskositt n des Schmierstoffs undvon der Drehzahl n ab. Die Betriebs-viskositt wiederum wird ber die Lager-temperatur durch die Lagerreibung beeinflut. Auerdem wirken sich der

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

    M0 = f0 107 (n n)2/3 dm3 [N mm]

    wobei

    M0 [N mm] lastunabhngiger Anteil des Reibungsmoments

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

    FAG 14

    15: Reibungsmoment von Wlzlagern in Abhngigkeit von Drehzahl, Schmierstoff-viskositt 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 Viskositt n

    Belas

    tung P

    } M1

    Reibungsmomentanteile:

    Schmierstoffreibung Mo

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

  • Der Schmierstoff im WlzlagerBerechnung des Reibungsmoments

    n [mm2/s] Betriebsviskositt des les bzw. Fettgrundls (Bild 5, Seite 6)

    n [min1] Drehzahl des Lagers dm [mm] (D + d)/2 mittlerer

    Lagerdurchmesser

    Der Beiwert f0 ist in der Tabelle, Bild 16, fr lbadschmierung ange-geben, bei der der lstand bei stehendemLager bis zur Mitte des untersten Rollkr-pers reicht. f0 wchst bei gleichem dm mitder Gre der Kugeln oder der Rollen-lnge, also indirekt auch mit der Gredes Lagerquerschnitts. In der Tabelle sind

    deshalb breiten Baureihen grere f0-Werte zugeordnet als schmalen Bau-reihen. Laufen Radiallager auf senk-rechter Welle unter Radiallast, mu manmit dem Doppelten des in der Tabelle,Bild 16, genannten Wertes rechnen,ebenso bei groem Khlldurchsatz oderzu hohem Fettfllungsgrad (d. h. mehrFett, als seitlich verdrngt werden kann).

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

    l-Minimalmengenschmierung. Bei derSchmierung mit einem fr den Betriebs-fall richtig gewhlten Fett ergibt sich dasReibungsmoment M0 berwiegend ausdem inneren Reibungswiderstand desGrundls.

    Exakte M0-Werte fr die unterschied-lichsten Fette knnen in praxisnahen Ver-suchen ermittelt werden. Auf Wunschfhrt FAG diese Versuche mit dem dazuentwickelten ReibungsmomentmegertR27 durch.

    15 FAG

    16: Beiwert f0 zur Berechnung von M0, abhngig von Lagerbauart und -reihe fr lbadschmierung; bei Fettschmierung nach Fettverteilung und bei l-Minimalmengenschmierung 50 % dieser Werte einsetzen.

    Lagerbauart Beiwert f0 bei Lagerbauart Beiwert f0 beiReihe lbadschmierung Reihe lbadschmierung

    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

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

    231, 232 5,5...6Schrgkugellager, 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 Kfig: 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

  • Der Schmierstoff im WlzlagerBerechnung des Reibungsmoments

    Das lastabhngige ReibungsmomentM1 ergibt sich aus der Rollreibung undaus der Gleitreibung an den Borden undan den Fhrungsflchen des Kfigs. DieBerechnung von M1 (siehe folgende Glei-chung) mit dem Beiwert f1 (Tabelle, Bild 17) setzt einen trennenden Schmier-film in den Rollkontaktflchen voraus ( = n/n1 1). Unter dieser Bedingungndert sich M1 kaum mit der Drehzahl,wohl aber mit der Gre der Kontakt-flchen und damit der Schmiegung Roll-krper/Laufbahn und mit der Belastungdes Lagers. Weitere Einflugren sindauch hier die Lagerbauart und -gre.

    Das lastabhngige ReibungsmomentM1 errechnet sich aus

    M1 = f1 P1 dm [N mm]

    wobeiM1 [N mm] lastabhngiger Anteil

    des Reibungsmoments f1 Beiwert, der die Hhe

    der Last bercksichtigt, siehe Tabelle, Bild 17

    P1 [N] fr M1 magebende Belastung, siehe Tabelle, Bild 17

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

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

    17: Faktoren fr die Berechnung des lastabhngigen Reibungsmoments M1

    Lagerbauart, Reihe f1 *) P1 1)

    Rillenkugellager (0,0005...0,0009) Fr oder 3,3 Fa 0,1 Fr 2)(P0*/C0)0,5

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

    Schrgkugellagereinreihig, 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 Kfig 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 greren Wert fr die breiteren Reihen nehmen.1) Wird P1 < Fr, so ist mit P1 = Fr zu rechnen.2) Der jeweils grere Wert von beiden ist einzusetzen.3) Nur radial belastet. Bei zustzlich axial belasteten Zylinderrollenlagern ist Ma zum

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

    Verwendete Formelzeichen:P0* [N] quivalente 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

    }

  • Der Schmierstoff im WlzlagerBerechnung des Reibungsmoments

    Je grer die Lager sind, desto kleinersind die Rollkrper im Verhltnis zummittleren Lagerdurchmesser dm. DieBohrreibung zwischen Rollkrpern undLaufbahnen wchst also unterproportio-nal zu dm. Im Grolagerbereich knnensich mit den Formeln vor allem bei dn-nen Lagerquerschnitten hhere Rei-bungsmomente M1 ergeben als in derPraxis.

    Die fr das lastabhngige Reibungs-moment M1 magebende Belastung P1bercksichtigt, da sich M1 mit demLastwinkel b = arc tan (Fa/Fr) ndert. Dereinfacheren Berechnung wegen wurdehier als Bezugswert der Axialfaktor Y ein-gefhrt, der ebenfalls von Fa/Fr und vomDruckwinkel a abhngt.

    Bei der Ermittlung des Reibungs-moments von Zylinderrollenlagern, dieauch axial belastet werden, ist das axial-lastabhngige 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, abhngig von der Axiallast Fa und vom Schmierungszustand (Bild 18)

    Mit den angefhrten Beziehungen ltsich das Reibungsmoment einer Lagerunghinreichend genau abschtzen. In derPraxis sind Abweichungen mglich, wennsich die angestrebte Vollschmierung nichtaufrechterhalten lt und Mischreibungauftritt. Der gnstigste Schmierzustandwird im Betrieb nicht immer erreicht.

    Das Losbrechmoment der Wlzlagerbeim Anlauf von Maschinen kann be-trchtlich ber den errechneten Wertenliegen, vor allem bei Klte, und wenn dieLager berhrende Dichtungen haben.

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

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

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

    17 FAG

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

    Zur Ermittlung bentigt man folgende Parameter:

    fb = 0,0048 fr Lager mit Kfig0,0061 fr vollrollige Lager (ohne Kfig)

    dm [mm] mittlerer Lagerdurchmesser = 0,5 (D + d)n [mm2/s] Betriebsviskositt des les bzw. des Fettgrundlsn [min1] Drehzahl des InnenringsFa [N] AxialbelastungD [mm] Lagerauendurchmesserd [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 n n (D2 - d2)1

    Fa2

  • Der Schmierstoff im WlzlagerHhe der Betriebstemperatur

    1.3 Hhe der Betriebstemperatur

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

    Die Beharrungstemperatur t kann ausder Gleichung des vom Lager erzeugtenWrmestromes QR [W] und des an dieUmgebung abgefhrten WrmestromesQL [W] berechnet werden. Die Lager-temperatur t hngt stark von den Wrme-bergangsverhltnissen 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 Wrme-bilanz auf die Lagerbetriebstemperatur tgeschlossen werden.

    Der durch die Lagerreibung erzeugteWrmestrom QR errechnet sich aus demReibungsmoment M [N mm] (Abschnitt1.2) und der Drehzahl n [min1].

    QR = 1,047 104 n M [W]

    Der an die Umgebung abgefhrteWrmestrom QL wird aus der Differenz[K] von Lagertemperatur t und Um-gebungstemperatur tu, aus der Gre der wrmebertragenden Flchen (2 dm pi B) und der fr normale Be-triebsbedingungen blichen Wrme-stromdichte qLB (Bild 19) sowie demKhlfaktor Kt berechnet. Fr die Wr-meableitbedingungen bei blichen Steh-lagergehusen gilt Kt = 1, in Fllen besse-rer oder schlechterer Wrmeableitung siehe unten.

    QL = qLB [(ttu)/50] Kt 2 103 dm pi B [W]

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

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

    Kt Khlfaktor = 0,5 bei schlechter Wrme-

    ableitung (warme Umge-bung, Fremderwrmung)

    = 1 bei normaler Wrme-ableitung (freistehendes Lagergehuse)

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

    Bei lumlaufschmierung fhrt das lzustzliche Wrme ab. Der abgefhrteWrmestrom Ql ergibt sich aus der Ein-lauftemperatur tE und der Ablauftempe-ratur tA, aus der Dichte r und der spezifi-schen Wrmekapazitt c des les sowieaus der in der Zeiteinheit durchlaufendenlmenge m [cm3/min]. Die Dichte betrgt normalerweise 0,86 bis0,93 kg/dm3, whrend die spezifische Entropie c abhngig vom ltyp zwi-schen 1,7 und 2,4 kJ/(kg K) liegt.

    Ql = m r c (tA tE)/60 [W]

    Bei blichem Minerall mit r = 0,89 kg/dm3 und

    c = 2 kJ/(kg K) gilt vereinfacht

    Ql = 30 Vl (tA tE) [W]

    mit

    Vl durchstrmende lmenge [l/min]

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

    QR = QL + Ql [W]

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

    FAG 18

    19: Lagerspezifische Bezugs-Wrmestromdichte 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-

    Wr

    mes

    trom

    dic

    hte

    qLB qLB = 20 kW/m

    2 = konst.

    dm B

    kW/m2

    qLB = 20 -0,34

    4 000 mm2dm B

    m2kW

  • SchmierverfahrenFettschmierung lschmierung Feststoffschmierung Wahl des Schmierverfahrens

    2 Schmierverfahren

    Bei der Konstruktion einer Maschinesollte mglichst frhzeitig das Verfahrenzur Schmierung der eingebauten Wlz-lager festgelegt werden. Dabei kann manFett- oder lschmierung, in Sonderfllenauch Feststoffschmierung vorsehen. Einen berblick ber die gebruchlichenSchmierverfahren gibt die Tabelle, Bild 20 (Seite 20).

    2.1 Fettschmierung

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

    sehr geringer konstruktiver Aufwand gute Untersttzung der Abdichtung

    durch das Fett hohe Gebrauchsdauer bei wartungs-

    freier Schmierung ohne Aufwand frSchmiergerte

    Eignung fr Drehzahlkennwerte n dm bis 1,8 106 min1 mm (n Drehzahl, dm mittlerer Lager-durchmesser)

    lngere Ausfallphase beim Zusam-menbruch der Schmierung nach Ab-lauf der Fettgebrauchsdauer bei mi-gen Drehzahlkennwerten

    niedriges Reibungsmoment

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

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

    2.2 lschmierung

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

    oder wenn durch den Schmierstoff Wr-me abgefhrt werden soll. Wrmeabfuhrkann erforderlich sein, wenn hohe Dreh-zahlen und/oder hohe Belastungen vor-liegen oder wenn die Lagerung einerFremderwrmung ausgesetzt ist.

    Bei lschmierung mit kleinen Men-gen (Minimalmengenschmierung), aus-gefhrt als Tropfschmierung, lnebel-schmierung oder l-Luft-Schmierung, istes mglich, die lmenge genau zu dosie-ren.

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

    Bei Verwendung von Luft als Trger-medium knnen eine gerichtete Zu-fhrung und eine die Abdichtung unter-sttzende Strmung erreicht werden.

    l-Einspritzschmierung mit grererMenge ermglicht die gezielte Versor-gung aller Kontaktstellen sehr schnelldrehender Lager und eine gute Khlung.

    2.3 Feststoffschmierung

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

    Bei der Transfer-Schmierung nehmendie Rollkrper kleine Mengen des Fest-schmierstoffs mit und frdern sie in denKontaktbereich. Der Festschmierstoffluft dabei als feste Masse mit dem Roll-krpersatz um oder ist in Sonderfllen alsLegierungsbestandteil im Werkstoff desLagerkfigs enthalten. Diese Schmierungist sehr wirkungsvoll und fhrt zu relativlangen Laufzeiten. Sie sorgt fr kon-tinuierliche Nachschmierung, bis dieFestschmierstoffteile verbraucht sind.

    2.4 Wahl des Schmierverfahrens

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

    Betriebsbedingungen fr die Wlzlager

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

    Anforderungen an die Betriebssicher-heit, also Sicherheit gegen vorzeitigenAusfall durch Verschlei, Ermdung,Korrosion und Schden durch einge-drungene Medien aus der Umgebung(z. B. Wasser, Sand)

    Kosten fr die Installation desSchmiersystems und dessen Wartungwhrend des Betriebs

    Wichtige Voraussetzungen fr einehohe Betriebssicherheit sind eine un-gestrte Schmierstoffversorgung der La-ger und stndige Schmierstoffanwesen-heit an allen Funktionsflchen. DieSchmierstoffanwesenheit ist nicht bei allen Schmierverfahren gleich sicher. Eineberwachte kontinuierliche lzufhrungist eine sichere Versorgung. Bei Lagerun-gen mit lsumpfschmierung mu derlstand regelmig 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 berschritten werden.Bei Schmierverfahren mit Schmierstoffer-gnzung in kurzen Intervallen hngt dieBetriebssicherheit von der Zuverlssigkeitder Versorgungsgerte ab. Bei schmutzge-schtzten Lagern, d. h. Wlzlagern mitDichtscheiben auf beiden Seiten (z. B.Clean Bearings fr lgeschmierte Ge-triebe), bleibt die Betriebssicherheit nachAblauf der Fettgebrauchsdauer durchSchmierung mit l erhalten.

    Ausfhrliche Hinweise zu den ge-bruchlichen Schmierverfahren sind inder Tabelle, Bild 20, enthalten.

    19 FAG

  • SchmierverfahrenWahl des Schmierverfahrens

    20: Schmierverfahren

    Schmierstoff Schmierverfahren Gerte fr das Konstruktive Erreichbarer Dreh- Geeignete Lagerbauarten,Schmierverfahren Manahmen zahlkennwert n dm Betriebsverhalten

    in min1 mm 1)

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

    Nachschmierung - -

    Fett for-life-Schmierung - - 0,5 106 Alle Lagerbauarten, auer 1,8 106 fr ge- Axial-Pendelrollenlager,

    Nachschmierung Handpresse, Zufhrbohrungen, even- eignete Sonder- jedoch abhngig vonFettpumpe tuell Fettmengenregler, fette und Lager, Drehgeschwindigkeit und

    Auffangraum fr Altfett Schmierfristen Fettart.nach Niedrige Reibung und

    Sprhschmierung Verbrauchs- Zufhrung durch Rohre Diagramm, Bild 33 gnstiges Geruschver-schmieranlage2) oder Bohrungen, (Seite 36) halten mit Sonderfetten

    Auffangraum fr Altfett

    l lsumpfschmierung Peilstab, Standrohr, Gehuse mit ausreichen- Alle Lagerbauarten.(grere Niveaukontrolle dem lvolumen, ber- 0,5 106 Geruschdmpfunglmenge) laufbohrungen, Anschlu abhngig von der l-

    fr Kontrollgerte viskositt, hhereLagerreibung durch

    lumlaufschmierung lzulaufbohrungen, Mu jeweils lplanschverluste, gutedurch Eigenfrde- Lagergehuse mit aus- ermittelt werden Khlwirkung, Abfhrungrung der Lager oder reichendem Volumen. von Verschleiteilchendem Lager zuge- Frderelemente, die auf bei Umlauf- undordnete Frder- lviskositt und Dreh- Spritzschmierungelemente geschwindigkeit abge-

    stimmt sind. Frderwir-kung der Lager beachten.

    lumlaufschmierung Umlaufschmier- ausreichend groeanlage2) Bohrungen fr lzulauf 1 106

    und lablauf

    leinspritz- Umlaufschmier- lzulauf durch gerichteteschmierung anlage mit Dsen, lablauf durch bis 4 106 erprobt

    Spritzdsen5) ausreichend groeBohrungen

    l limpulsschmierung Verbrauchsschmier- Ablaufbohrungen 2 106 Alle Lagerbauarten.(Minimal- ltropfschmierung anlage2), Tropfler, abhngig von Geruschdmpfungmenge) lsprhschmier- Lagerbauart, abhngig von der

    anlage lviskositt, lviskositt,lmenge, Reibung von der

    lnebelschmierung lnebelanlage3), eventuell konstruktiver lmenge und derevtl. labscheider Absaugvorrichtung Ausbildung lviskositt abhngig

    l-Luft-Schmierung l-Luft-Schmier- eventuellanlage4) Absaugvorrichtung

    1) Von Lagerbauart und Einbauverhltnissen abhngig.2) Zentralschmieranlage aus Pumpe, Behlter, Filter, Rohrleitungen, Ventilen, Drosseln.

    Umlaufanlage mit lrckfhrung, eventuell mit Khler (siehe Bilder 21, 22).Verbrauchsanlage mit zeitlich gesteuerten Dosierventilen geringer Frdermenge (5...10 mm3/Hub).

    3) lnebelanlage bestehend aus Behlter, Mikronebeller, Leitungen, Rckverdichterdsen, Steuerung, Druckluftversorgung (siehe Bild 23).4) l-Luft-Schmieranlage bestehend aus Pumpe, Behlter, Leitungen, volumetrischem l-Luft-Dosierverteiler, Dsen, Steuerung,

    Druckluftversorgung (siehe Bild 24).5) Auslegung der Dsen (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 fhrt lbzw. Fliefett zu Dosierventilen. Mit sol-chen Ventilen knnen Mengen von 5 bis500 mm3 je Hub weitergegeben werden.Die Festlegung der Intervallzeit und die

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

    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 = Steuergert

    21b: Beispiel fr ein Dosierventil

  • SchmierverfahrenBeispiele

    2.5.2 lumlaufanlage

    Bild 22: Bei lumlaufschmierung mitgreren Mengen kann die laufteilungauch ber Drosseln erfolgen, da die denLagern zugefhrte lmenge meistens ingeringen Grenzen schwanken darf. berDrosseln knnen mehrere Liter l je Mi-nute geleitet werden (Khlschmierung).Im lkreislauf sind je nach Bedarf undAnforderungen an die Betriebssicherheitvorzusehen: Druckbegrenzungsventil,Khler, Filter, Manometer, Thermometer,lstandskontrolle und Behlterheizung.Die Menge, die das Lager durchlt,hngt von der lviskositt und damitauch von der ltemperatur ab.

    2.5.3 lnebelanlage

    Bild 23: Die in einem Druckluftfiltergereinigte Luft durchluft eine Venturi-dse und saugt ber ein Rohr aus einemBehlter l an. Das angesaugte l wirdteilweise als lnebel mitgenommen.Grere, nicht vernebelte Tropfen fallenaus dem Luftstrom wieder aus undflieen in den Behlter zurck. Die l-tropfen im Nebel sind 0,5 bis 2 m gro.Der lnebel lt sich gut durch Rohrlei-tungen transportieren. Er benetzt aberschlecht. Daher wird kurz vor dem zuschmierenden Wlzlager durch eine Ver-

    dichterdse oder Rckverneblerdserckverdichtet, so da das ausgefllte lin makrofeiner Form durch den Luft-strom zum Lager gelangt.

    Da die Rckverdichtung nicht immervoll wirksam ist, mu man in Kauf neh-men, da auch l mit der abstrmendenLuft in die Umgebung gelangt. lnebelist umweltbelastend. Fr lnebelschmie-rung werden le bis zur ViskosittsklasseISO VG 460 angewandt. Zhe le ms-sen zum Vernebeln so erwrmt werden,da ihre Viskositt unter 300 mm2/sliegt.

    2.5.4 l-Luft-Schmieranlage

    Bild 24: In einer l-Luft-Mischeinheit,Bild 24b, wird l ber ein Dosierventilperiodisch in einen kontinuierlichen Luft-strom eingespritzt. Ein Steuer- und ber-wachungsgert bernimmt die periodischeSchaltung der lpumpe. Die eingespritztelmenge wird an der Rohrwandung ent-lang sicher vom Luftstrom zur Lagerstelletransportiert. Zur Fhrung des l-Luft-Stroms wird ein durchsichtiger Kunststoff-schlauch empfohlen, damit der lflu be-obachtet werden kann. Der Schlauch solleine lichte Weite von 2 bis 4 mm habenund mindestens 400 mm lang sein, umeine gleichmige lzufuhr sicherzustel-len. Die Bildung von lnebel wird weitge-hend vermieden. Es knnen le bis ISOVG 1500 verwendet werden (Viskosittbei Raumtemperatur ca. 7000 mm2/s).Die l-Luft-Schmierung hat gegenberder lnebelschmierung den Vorteil, dadie greren lteilchen besser auf den Lagerflchen haften und das meiste l imLager verbleibt, so da ber die Luftaus-trittsffnungen nur wenig l in die Um-gebung entweicht.

    FAG 22

    11 10 1110

    99

    8

    6

    7

    5

    34

    2

    1

    ab

    M

    22a: Schema einer lumlaufanlage (Beispiel). 1 = Behlter, 2 = lpumpenaggregat,3 = Druckbegrenzungsventil, 4 = elektrische lstandskontrolle, 5 = Khler, 6 = Thermometer, 7 = Manometer, 8 = Filter, 9 = Verteiler (Stromregelventil, Drossel), 10 = Schmierstelle, 11 = lrcklaufleitung.

    22b: Beispiel fr eine Drossel

  • SchmierverfahrenBeispiele

    23 FAG

    23a: Aufbau einer lnebelanlage. 1 = Luftfilter, 2 = Luftzufhrung, 3 = Druckregler, 4 = Pumpe, 5 = Hauptleitung, 6 = lnebelgert, 7 = lnebelleitung, 8 = Rckverneblerdsen (Schmierstellen), 9 = Ausblasluftleitung.

    23b: Schema eines lnebelgertes (Venturidse)

    Luftzufuhr Venturidse leintritt Prallblech Rohrsystem

    Saugrohr

    lbehlter

    Nebelaustritt

    8

    7

    8

    9

    621

    3

    4 5

    a b

    24a: Prinzip der l-Luft-Schmierung (nach Woerner). 1 = zeitgesteuerte lpumpe, 2 = lleitung, 3 = Luftleitung, 4 = l-Luft-Mischeinheit, 5 = ldosierung, 6 = Luftdosierung, 7 = Mischkammer, 8 = l-Luft-Leitung.

    24b: l-Luft-Mischeinheit

    l-Luft-Leitungzur Schmierstelle

    lleitung

    Luftleitung

    87

    4

    65

    3

    21

    ab

  • Schmierverfahren Auswahl des SchmierstoffsBeispiele

    2.5.5 l- und Fett-Sprhschmierung

    Die hierfr erforderliche Anlage hatden gleichen Aufbau wie die l-Luft-Schmieranlage. Ein Steuergert ffnet einMagnetventil fr Sprhluft. Der Luft-druck bettigt seinerseits ein pneumati-sches Schmierstoff-Absperrventil fr dieDauer des Sprhimpulses. Der Schmier-stoff wird mit einer pneumatischen Zen-tralschmierpresse dem Sprhkopf zuge-

    fhrt. Die Luft nimmt im Sprhkopf,Bild 25, den zugefhrten Schmierstoffmit. Das entstehende Sprhbild hngtvon der Form und der Gre der ff-nung ab. Erforderlich ist ein Luftdruckvon 1 bis 2 bar. Feine Sprhbilder werdenmit 4 bis 5 bar erreicht. Es knnen Fetteder Konsistenzklassen 000 bis 3 und lebis zu ISO VG 1500 (Viskositt beiRaumtemperatur etwa 7000 mm2/s) ver-sprht werden.

    3 Auswahl des Schmier-stoffs

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

    Die von den Wlzlagerherstellernempfohlenen Fette, le oder Fest-schmierstoffe erfllen die nachfolgend genannten Spezifikationen fr Wlz-lagerschmierstoffe. Sie ermglichen beirichtiger Auswahl fr einen breiten Dreh-zahl- und Belastungsbereich eine zuver-lssige Schmierung.

    Wlzlagerfette sind nach DIN 51825genormt. Sie mssen z. B. bei der oberenGebrauchstemperaturgrenze in der FAG-Wlzlagerfett-Prfmaschine FE9(DIN 51821) eine bestimmte LaufzeitF50 erreichen.

    Schmierstoffe fr den Mischreibungs-bereich bei hoher Belastung oder mitniedriger Betriebsviskositt bei hoherTemperatur werden aufgrund ihres Rei-bungs- und Verschleiverhaltens beur-teilt. Hier kann Verschlei nur vermiedenwerden, wenn trennende Grenzschichtenin den Kontaktzonen entstehen, z. B.durch die Reaktion von Additiven mitden metallischen Oberflchen aufgrundhohen Drucks und einer dem Additiventsprechenden Temperatur im Wlzkon-takt. Zur Prfung dieser Schmierstoffewerden FAG-FE8-Prfstnde (E DIN51819) eingesetzt.

    Bei besonders hoch additivierten Minerallen, beispielsweise Hypoidlen,und bei Syntheselen ist die Vertrglich-keit mit Dichtungswerkstoffen und Lagerwerkstoffen (insbesondere mit demKfigmaterial) zu beachten.

    FAG 24

    25: Fett-Sprhkopf

    Luft

    Fett

  • Auswahl des SchmierstoffsFett

    25 FAG

    26: Fettauswahl nach verschiedenen Kriterien

    Kriterien fr die Auswahl des Fettes Eigenschaften des zu whlenden 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, Belastungsverhltnis P/C bei hohem Belastungsverhltnis P/C: Konsistenzklasse 1-2

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

    niedrige und konstante Reibung im Beharrungs- Fett der Konsistenzklasse 3-4, Fllungsgrad 30 % des freien Lagerraumes oderzustand, aber hhere Startreibung zulssig Fett der Konsistenzklasse 2-3, Fllungsgrad < 20 % des freien Lagerraumes

    geringes Laufgerusch geruscharmes Fett (hoher Reinheitsgrad) der Konsistenzklasse 2

    EinbauverhltnisseLagerachse schrg oder senkrecht haftfhiges Fett der Konsistenzklasse 3-4

    Auenring dreht, Innenring steht oder Fett mit hohem Verdickeranteil, Konsistenzklasse 2-4Fliehkrafteinwirkung auf das Lager Fllungsgrad abhngig von der Drehzahl

    Wartunghufige Nachschmierung weiches Fett der Konsistenzklasse 1-2

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

    Umweltverhltnissehohe Temperatur, for-life-Schmierung temperaturstabiles Fett mit synthetischem Grundl und mit temperaturstabilem

    (evtl. synthetischem) Verdicker

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

    tiefe Temperatur Fett mit niedrigviskosem synthetischem Grundl 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 (Suren, Basen usw.) Sonderfett, bei FAG oder Schmierstoffhersteller erfragen

    radioaktive Strahlung bis Energiedosis 2 104 J/kg, Wlzlagerfette nach DIN 51 825bis Energiedosis 2 107 J/kg, bei FAG zurckfragen

    Schwingungsbeanspruchung Lithium EP-Fett der Konsistenzklasse 2, hufige Nachschmierung.Bei miger Schwingungsbeanspruchung Lithiumseifenfett der Konsistenzklasse 3

    Vakuum bis 105 mbar, abhngig von Temperatur und Grundl, Wlzlagerfette nach DIN 51 825, bei FAG zurckfragen

  • Auswahl des SchmierstoffsFett

    27: Eigenschaften von Schmierfetten

    Fettart Eigenschaften

    Verdicker Grundl Temperatur- Tropf- Wasser- Druck- Preis- Eignung Besondere Hinweisebereich punkt bestndig- bestndig- rela- fr Wlz-

    Art Seife C C keit keit tion* lager

    normal Alu- Mineral- -20...70 120 ++ + 2,5...3 + Quillt mit Wasserminium lKalzium -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 +++ Fr tiefe und hhere Tempe-ratur, hohe Drehzahlen

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

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

    VerhrtenLithium -30...150 240 ++ ++ 2 ++ MehrzweckfettNatrium -30...130 220 + + 3,5 +++ Mehrzweckfett fr hohe

    Temperatur

    Alu- PAO -60...160 260 +++ ++ 10...15 + Fr weiten Temperatur-minium bereich, gut frderbarBarium -60...160 220 +++ +++ 15...20 +++ Fr tiefe und hhere Tempe-

    ratur, fr hohe DrehzahlenKalzium -60...160 240 +++ +++ 15...20 +++ Fr tiefe und hhere Tempe-

    ratur, fr hohe DrehzahlenLithium -40...180 240 ++ +++ 15 +++ Fr breiten Temperatur-

    bereich

    Barium Ester -40...130 200 ++ ++ 7 +++ Fr tiefe TemperaturKalzium -40...130 200 +++ ++ 7 +++ und hhere Drehzahlen

    Belastung migLithium -40...180 240 ++ + 10 +++ Fr besonders breiten Tempe-

    raturbereich

    Lithium Silikon- -40...180 240 ++ - 20 ++ Fr besonders breiten Tempe-l raturbereich, P/C

  • Auswahl des SchmierstoffsFett

    3.1 Auswahl des geeigneten Fettes

    Schmierfette unterscheidet man vor al-lem nach ihren Hauptbestandteilen Ver-dicker und Grundl. Als Verdicker wer-den meist normale Metallseifen verwen-det, aber auch Komplexseifen sowie Ben-tonite, Polyharnstoff, PTFE oder FEP. AlsGrundl eingesetzt wird Minerall oderSynthesel. Die Viskositt des Grundlsbestimmt zusammen mit dem Verdicker-anteil die Konsistenz des Schmierfettsund den Aufbau des Schmierfilms.

    Wie die Schmierle enthalten dieSchmierfette zustzlich Wirkstoffe (Addi-tive) zur Verbesserung der chemischenoder physikalischen Fetteigenschaften wiez. B. der Oxidationsstabilitt, des Korro-sionsschutzes oder des Verschleischutzesbei hoher Belastung (EP-Zustze).

    Einen berblick ber die wichtigstenfr die Wlzlagerschmierung geeignetenFettarten gibt die Tabelle, Bild 27. Die inder Tabelle enthaltenen Angaben sindDurchschnittswerte. Die meisten der auf-gefhrten Fette werden mit unterschied-licher Walkpenetration hergestellt. Ge-

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

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

    3.1.1 Beanspruchung durch Drehzahl und Belastung

    Der Einflu 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 quivalente

    Belastung des Lagers (Berechnung siehe FAG-Katalog)

    n [min1] Drehzahl dm [mm] mittlerer Durchmesser

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

    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 Fllen, die im Bereich N liegen,knnen zur Schmierung fast alle Wlz-lagerfette K nach DIN 51 825 verwendetwerden. Ausgenommen sind Fette mit ex-tremer Grundlviskositt 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 hhe-rer Betriebstemperatur ein temperaturbe-stndiges Fett erforderlich sein. Die obereGebrauchstemperatur der Fette solltedeutlich ber der Betriebstemperatur liegen.

    Im Bereich HL liegen hochbelasteteLagerungen. Hier sollten Fette mit hhe-rer Grundlviskositt, mit EP-Zustzenund eventuell Festschmierstoff-Zustzengewhlt werden. Bei hoch belasteten und

    27 FAG

    28: Fettauswahl nach Belastungsverhltnis 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

    kandm [min-1mm]

    P/C

    bei

    rad

    ial b

    elas

    tete

    n W

    lzl

    ager

    n

    P/C

    bei

    axi

    al b

    elas

    tete

    n W

    lzl

    ager

    n

    Bereich NNormaler Betriebsbereich.Wlzlagerfette K nach DIN 51825.

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

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

    ka-Werteka = 1 Rillenkugellager, Schrgkugellager,

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

    ka = 2 Pendelrollenlager, Kegelrollenlager,Nadellager.

    ka = 3 axial belastete Zylinderrollenlager,vollrollige Zylinderrollenlager.

  • Auswahl des SchmierstoffsFett

    langsam laufenden Lagern bewirken dieseZustze, da 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 mu vor allem die vomFett verursachte Reibung niedrig sein,und das Fett sollte gut haften. Diese Vor-aussetzungen treffen fr Fette mit nied-rigviskosem Ester-Grundl zu. Grund-stzlich sind die von den Fettherstellernangegebenen Richtwerte fr den zulssi-gen Drehzahlkennwert eines Fettes um sohher, je niedriger die Viskositt desGrundls ist.

    3.1.2 Forderungen an die Laufeigen-schaften

    Eine geringe, konstante Reibung istbei Lagerungen von Bedeutung, die Ein-stellbewegungen ruckfrei ausfhren sol-len, z. B. Lagerungen von Teleskopen. Insolchen Fllen finden Lithium-EP-Fettemit hochviskosem Grundl und MoS2-Zusatz Verwendung. Die Reibung muauch gering sein, wenn die Antriebslei-stung zum groen 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 synthetischenGrundl niedriger Viskositt.

    Fr normale Temperatur kann eineniedrige Reibung ausgenommen wh-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 berschssiges Fettim freien Raum des Lagergehuses abset-zen kann.

    Schmierfette fr geruscharme Lagerdrfen keine festen Bestandteile aufwei-sen. Solche Fette sollten deshalb beson-ders gefiltert und homogenisiert sein.Eine hhere Grundlviskositt wirkt be-

    sonders im oberen Frequenzbereichgeruschmindernd.

    Als Standardfett fr geruscharme Ril-lenkugellager wird bei normaler Tempera-tur meist ein gefiltertes Lithiumseifenfettder Konsistenzklasse 2 mit einer Grund-lviskositt von etwa 60 mm2/s bei 40 C verwendet. FAG Lager, die stan-dardmig Deck- oder Dichtscheiben haben, sind mit einem besonders ge-ruscharmen Fett gefllt.

    3.1.3 Besondere Betriebsbedingungen und Umwelteinflsse

    Hohe Temperatur tritt auf bei hohenBelastungen und/oder hohen Umfangs-geschwindigkeiten und bei einer Fremd-erwrmung der Lagerung. Es sind dannHochtemperaturfette einzusetzen. Dabeiist die "Grenztemperatur" (siehe 4.1.3)des Fettes zu beachten, bei deren ber-schreitung die Fettgebrauchsdauer starkabsinkt. Bei Lithiumseifenfett liegt sie beica. 70 C, bei Hochtemperaturfetten, dieMinerall und einen temperaturstabilenVerdicker enthalten, liegt sie je nach Fett-art bei 80 bis 110 C. Hochtemperatur-fette mit synthetischem Grundl habenbei hoher Temperatur weniger Abdampf-verluste und hhere Alterungsbestndig-keit. Fette mit hochviskosem Alkoxy-fluorl als Grundl sind in Rillenkugel-lagern bis zu einem Drehzahlkennwertvon n dm = 140 000 min1 mm nochgut geeignet, auch bei einer Temperaturbis zu 250 C. Bei miger Temperaturknnen Hochtemperaturfette ungnsti-ger sein als Standardfette.

    Gelegentlich schmiert man bei hoherBetriebstemperatur die Lager auch mitweniger temperaturstabilen Fetten, wobeiin kurzen Zeitabstnden nachgeschmiertwerden mu. Dafr sind Fette zu whlen,die sich whrend der Verweilzeit im Lagernicht verfestigen. Eine Verfestigung be-hindert den Fettaustausch und kann zumBlockieren des Lagers fhren.

    Bei tiefer Temperatur kann mit Tief-temperaturfetten eine niedrigere Start-reibung erreicht werden als mit Standard-fetten. Tieftemperaturfette sind Schmier-fette mit niedrigviskosem Grundl 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-schlei an den Rollkrpern und Lauf-bahnen auftreten. Die labgabe 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 Frderbarkeit festgelegt. DieseBegrenzung bedeutet nicht, da bei die-ser Temperatur die Schmierung ausreicht.Ab einer bestimmten Mindestdrehzahlwirkt sich die tiefe Temperatur in Verbin-dung mit einer ausreichenden Belastungaber meistens nicht schdlich aus. Nachkurzer Laufzeit steigt auch bei Mehr-zweckfetten die Temperatur auf blicheWerte an. Nachdem das Fett verteilt ist,sinkt die Reibung auf normale Werte ab.

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

    Kondenswasser kann sich in der La-gerung bilden und zu Korrosion fhren,wenn die Maschine in feuchter Umge-bung arbeitet, z. B. im Freien, und dieLagerung whrend lngerer Betriebspau-sen abkhlt. Kondenswasser tritt beson-ders dann auf, wenn groe Freirume imLager oder Gehuse vorliegen. Gnstigsind dann Natron- und Lithiumseifenfet-te. Natronseifenfett nimmt grere Men-gen Wasser auf, d. h. es emulgiert mitWasser, wird aber unter Umstnden soweich, da es aus dem Lagerraum aus-tritt. Lithiumseifenfett emulgiert nichtmit Wasser, es bietet mit entsprechendenZustzen 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.

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

    FAG 28

  • Auswahl des SchmierstoffsFett

    Liegen solche Bedingungen vor, sollteFAG befragt werden.

    Eine Untersttzung der Dichtungdurch Fett trgt dazu bei, Verunreini-gungen vom Lager fernzuhalten. SteifeFette (Konsistenzklasse 3 oder hher) bil-den am Wellendurchtritt einen schtzen-den Kragen, halten sich gut im Dichtspaltvon Labyrinthen und betten Fremdkr-per ein. Bei berhrenden Dichtungenmu das Fett auch die Gleitflche Dicht-lippe/Welle schmieren. Es ist die Vertrg-lichkeit des Fettes mit dem Dichtungs-material zu berprfen.

    Kritische Belastungen durch radio-aktive Strahlung knnen beispielsweisein Kernkraftanlagen auf die Lagerungund damit auf das Fett einwirken. Ma-gebend ist die gesamte Energiedosis, alsoentweder die Strahleneinwirkung kleinerIntensitt ber lange Zeit oder hoher In-tensitt (Energiedosisrate) ber kurzeZeit. Hierbei darf die Energiedosisrate al-lerdings einen Wert von 10 J/(kg h)nicht berschreiten. Folgen von Strah-lungsbeanspruchung sind nderung 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 fhren. In dieser Formelsind t die Gebrauchsdauer in h, S die frdas Fett mgliche 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 Primrkreislauf von Kern-kraftanlagen sind bestimmte Stoffe (bei-spielsweise Molybdndisulfid, Schwefel,Halogene) starken Vernderungen unter-worfen. Es ist daher darauf zu achten, da im Primrkreislauf eingesetzte Fettesolche Stoffe nicht enthalten.

    Schwingungen bringen bei vielen Fet-ten eine hufige, zufllige Fettergnzungan den Kontaktflchen durch Fettumver-teilung am und im Lager mit sich; sieknnen das Fett in l und Verdicker auf-spalten. Es wird empfohlen, ein Fett nachder Tabelle, Bild 26, zu whlen und kurz-fristig, z. B. wchentlich, nachzuschmie-ren. Gnstige Erfahrungen liegen auchmit schwingungsstabilen Mehrzweck-fetten der Konsistenzklasse 3 vor, bei-spielsweise bei Vibrationsmotoren.

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

    Bei hufig stoartiger Beanspruchungoder sehr hoher Belastung sind Fette derKonsistenzklasse 1 bis 2 mit hoher Grun-dlviskositt (ISO VG 460 bis ISO VG1500) von Vorteil. Diese Fette bilden ei-nen dicken hydrodynamischen Schmier-film, der Ste gut dmpft und Ver-schlei besser verhindert als eine durchEP-Zustze erreichte chemisch wirksameSchmierung. Nachteil der Fette mit hoher Grundlviskositt ist, da wegenihrer geringen labgabe die wirksameAnwesenheit des Schmierstoffs durch

    29 FAG

    29: Wirkung von Schmierstoffzustzen

    Zustze (Additive) Wirkung der Zustze

    Oxidationsinhibitoren Verhindern die frhzeitige Entstehung von AlterungsrckstndenKorrosionsschutzstoffe Verhindern Korrosion auf MetallflchenDetergentien Alterungsrckstnde werden abgelstDispersantien Schlammbildende, unlsliche Verbindungen werden in Schwebe gehalten.

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

    Schmierungsverbessernde polare Zustze Verringern Reibung und Verschlei beim Betrieb im MischreibungsbereichEP-Zustze, Verschleischutzzustze Verringern Reibung und Verschlei, Fressen wird reduziertRostschutzstoffe Rostverhinderung auf Metallteilen whrend StillstandsperiodenMetalldeaktivatoren Katalytische Einflsse von Metallen auf den Oxidationsproze werden vermiedenPourpointverbesserer Pourpoint wird herabgesetztViskosittsindexverbesserer Minderung des Viskosittsabfalls bei zunehmender TemperaturSchauminhibitoren Schaumbildung wird verringert

  • Auswahl des SchmierstoffsFett l

    hohen Fllungsgrad oder kurzfristigeresNachschmieren gesichert werden mu.

    Fettwahl fr for-life-Schmierung oderfr hufige 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 whlen. ImZweifelsfall bitte bei FAG rckfragen.

    3.2 Auswahl des geeigneten les

    Zur Schmierung von Wlzlagern sindgrundstzlich Mineralle und Synthese-

    le geeignet. Schmierle auf Minerallba-sis werden heute am hufigsten verwen-det. Diese Mineralle mssen mindestensdie Anforderungen nach DIN 51 501 er-fllen. Sonderle, oft synthetische le,werden eingesetzt, wenn extremeBetriebsbedingungen vorliegen oderbesondere Anforderungen an die Bestn-digkeit des les bei erschwerten Bedin-gungen (Temperatur, Strahlung usw.) ge-stellt werden. Namhafte lhersteller wei-sen eigene erfolgreiche FE8-Prfungennach. Wichtige chemisch-physikalischeDaten von len und Angaben zu ihrerEignung sind in der Tabelle, Bild 30, ent-halten. Die Wirkung von Zustzen zeigtdie Tabelle, Bild 29. Besondere Bedeu-tung haben die Zustze fr den Lager-betrieb im Mischreibungsbereich.

    3.2.1 Empfohlene lviskositt

    Die erreichbare Lebensdauer und dieSicherheit gegen Verschlei sind um sohher, je besser die Kontaktflchen durcheinen Schmierfilm getrennt sind. Da dieSchmierfilmdicke mit der Viskositt desles zunimmt, sollte nach Mglichkeitein l mit hoher Betriebsviskositt n ge-whlt werden. Sehr lange Lebensdauerlt sich erreichen, wenn das Viskositts-verhltnis = n/n1 = 3 ... 4 betrgt, Dia-gramme, Bilder 5 bis 7. Hochviskose le bringen jedo