Handbuch der Tribologie und Schmierungstechnik Band 5

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1 Handbuch der Tribologie und Schmierungstechnik Band 5 Wilfried J. Bartz Getriebeschmierung Schmierstoffe und ihre Eigenschaften - Auslegung von Getrieben - Praktische Gätriebeschmierung- Schadensanalyse Mit 315 Bildern 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. [ P verlag

2 Inhaltsverzeichnis Reihen-Vorwort Autoren-Vorwort ^ Einführung Grundlagen der Zahnradschmierung Zahneingriff und Tragfilmaufbau Zahnrad- und Getriebetypen Grundlegende Zusammenhänge Beschreibung Allgemeine Begriffe Wälzgetriebe Wälzschraubgstriebe Leistungsbereiche der Zahnradgetriebe Beanspruchungsverhältnisse in Zahnradgetrieben Geschwindigkeiten Belastungen Flankenbeanspruchung Temperaturen Reibungs- und Schmierungsverhältnisse auf Zahnflanken Reibungs- und Schmierungszustände Reibung auf Zahnflanken Wirkungsgrad Verlustleistung Grundlegende Zusammenhänge Einflüsse auf die Leerlaufverluste Einflüsse auf die Lastverluste Reibungszahl Tragfähigkeit und ihre Berechnung Generelle Zusammenhänge Sicherheit gegen Grübchenbildung

3 3.2.1 Grundlagen Einflüsse auf die Grübchenbildung Berechnung der Sicherheit gegen Grübchenbildung Allgemeines Berechnung der Flankenpressung (Hertzsche Pressung) Sicherheit gegen Grübchenbildung (Flankentragfähigkeit) Schmierstoffeinfluß auf die Sicherheit gegen Grübchenbildung Sicherheit gegen Fressen Grundlegende Zusammenhänge Einflüsse auf die Freßsicherheit Definition der Freßsicherheit Elastohydrodynamische Freßsicherheit Grundlagen der Hydrodynamik Grundlagen der Elastohydrodynamik Anwendung der Filmdickengleichung auf Zahnradpaarungen Graphische Abschätzung der Filmdicke Rechnerisch-graphische Ermittlung der Filmdicke Filmdicke und Schadenskriterium Vorgehensweise zur Filmdickenberechnung Einschränkungen bei der Anwendung der Filmdickengleichung zur Abschätzung der Freßsicherheit Beispiele für die Anwendung der Filmdickengleichung Zusammenfassung und Schlußfolgerung aus der Anwendung der Elastohydrodynamik Freßsicherheit durch Reaktionsfilm Grundlegende Zusammenhänge Gegebene Belastung Freßsicherheit auf Basis der zulässigen Hertz'schen Pressung des Schmierstoffs Grundlagen Bestimmung von P zu Bestimmung der Primärbeiwerte Bestimmung der Sekundärbeiwerte Freßsicherheit bei Kegelrädern und für Planetengetriebe Treffsicherheit des Berechnungsverfahrens Freßsicherheit auf Basis der Integralgrenztemperatur Grundlagen Bestimmung der Integraltemperatur Bestimmung der Einflußgrößen auf die Integraltemperatur Bestimmung der Integralgrenztemperatur Bestimmung der Einflußgrößen auf die Integralgrenztemperaturi Treffsicherheit des Berechnungsverfahrens Beispiel 115

4 Getriebeschmierstoffe , " , Einführung Anforderungen und Eigenschaften Grundtypen von Getriebeschmierstoffen Flüssige Getriebeschmierstoffe Getriebeöle Einführung Grundöle auf Mineralölbasis Zusammensetzung und Struktur Grundsätzliches Chemische Zusammensetzung des Mineralöls Zusammenhang zwischen Struktur und Eigenschaften Herstellung mineralölbasischer Grundöle Allgemeines Destillation Atmosphärische Destillation Vakuumdestillation Raffination Ziele der Raffination Schwefelsäure-Raffination und Bleicherde-Behandlung Schwefeldioxid-Extraktion Furfurol-Extraktion Duosol-Extraktion Propan-Entasphaltierung Entparaffinierung Hydrierende Raffination Zweitraffinate Verfügbare Grundöle Synthetische Grundöle Gründe für den Einsatz synthetischer Schmieröle Typen synthetischer Flüssigkeiten Herstellung synthetischer Flüssigkeiten Grundsätzliche Zusammenhänge Synthetische Kohlenwasserstoffe Polyalphaolefine (PAO) Alkylbenzole Polyglykole (Polyäther) Ester Carbonsäureester Phosphorsäureester Silikonöle Polyphenyläther Sonstige synthetische Flüssigkeiten

5 , Eigenschaften synthetischer Schmierstoffe Allgemeine Zusammenhänge Grenzen des Mineralöls Temperaturgrenzen synthetischer Flüssigkeiten Viskosität und Viskosität-Temperatur-Verhalten Mineralöl- und Additivlöslichkeit Dichtungs- und Lackverträglichkeit Gaslöslichkeit Extreme-Pressure- und Verschleißschutz-Verhalten Reibungsverhalten Alterungsverhalten Gesamtübersicht der Eigenschaften synthetischer Flüssigkeiten im Vergleich zu Mineralölen Konsistente Getriebeschmierstoffe Getriebefette Einführung Definition der Schmierfette Chemische Konstruktion der Schmierfette Allgemeine Hinweise Grundöle Verdicker Übersicht Einfache Metallseifen Komplexe Metallseifen Oleophiles Siliziumdioxid Organophile Tonerden Polyharnstoffe Struktur der Schmierfette Herstellung von Schmierfetten Prinzip und besondere Problematik Chemie der Schmierfetteherstellung Die einzelnen Verfahrensstufen Diskontinuierliche Herstellung Kontinuierliche Herstellung Vergleich wichtiger Eigenschaften Haftschmierstoffe und Sprühhaftschmierstoffe Allgemeines Haftschmierstoffe auf Bitumenbasis Sprühhaftschmierstoffe Wirkstoffe Einführung Wichtige Eigenschaften der Schmierstoffe Aufgaben der Wirkstoffe Wichtige Wirkstofftypen

6 4.6.5 Beschreibung der Wirkstoffe Oxidationsinhibitoren Oxidationsvorgang Wirkstofftypen und Wirkungsmechanismus Korrosionsinhibitoren Grundlagen Korrosionsinhibitoren für Eisenmetalle Rostinhibitoren Korrosionsinhibitoren für Nichteisenmetalle Pourpoint-Verbesserer Paraffinausscheidung Wirkstofftypen und Wirkungsmechanismen Viskositätsindex-Verbesserer Wirkungsmechanismus Vl-Verbesserer-Typen EP-und AW-Wirkstofftypen Formulierung von Schmierstoffen Reibungsveränderer (Friction Modifier) Allgemeine Zusammenhänge Typen von Friction Modifier Mechanismus der Reibungssenkung Detergent- und Dispersant-Wirkstoffe Allgemeine Zusammenhänge DD-Wirkstoff-Typen Aufgaben und Wirkungsmechanismen der Detergent-/ Dispersant-Wirkstoffe Schauminhibitoren Haftfestigkeitsverbesserer Wirkstoffe für Metallbearbeitungsflüssigkeiten Wirkstoffe für Schmierfette Wechselbeziehungen zwischen Grundölen, Wirkstoffen und anderen Materialien Ansprechbarkeit Verträglichkeit Festschmierstoffe Einführung Gründe für die Anwendung von Festschmierstoffen Einsatzbereiche und Anwendungszwecke Vorteile und Nachteile von Festschmierstoffen Mögliche Stoffgruppen als Festschmierstoffe und grundsätzliche Anwendungsformen Stoffgruppen als Festschmierstoffe Grundsätzliche Anwendungsformen für die direkte und die indirekte Schmierfilmbildung 237

7 , , , , ,7.7, , , , , , Molybdändisulfid (MoS 2 ) und Graphit 239 Struktur von Molybdändisulfid (M0S2) und Graphit 239 Vergleich einiger Eigenschaften 241 Wirkungsmechanismus, erläutert am Beispiel des Molybdändisulfids 242 Physikalisch-mechanischer Wirkungsmechanismus 243 Adsorbierte Gasschichten 243 Interkristallines Gleiten 244 Trenneffekt 244 Chemische Wirkungsweise 245 Einflüsse auf die Wirksamkeit 246 Einflüsse auf die Wirksamkeit bei direkter Filmbildung 246 Einflüsse auf die Wirksamkeit bei indirekter Filmbildung 247 Einfluß der Partikelgröße 247 Einfluß der Konzentration 249 Einfluß chemisch wirkender Zusätze 252 Anwendungsformen von Festschmierstoffen 259 Anwendungsformen für direkte Schmierfilmbildung 259 "In-Situ"-Entstehung eines MoS2"Films 260 Festschmierstoffpulver 260 Pasten 260 Gebundene Festschmierstoffe (Gleitlacke) 261 Aufbringung des Festschmierstoffs 261 Anwendungsformen für indirekte Schmierfilmbildung 262 Selbstschmierende Gleitwerkstoffe 263 Suspensionen 264 Schmierfette 264 Aerosole 264 Eigenschaften von Getriebeschmierstoffen 265 Allgemeines 265 Eigenschaften von Getriebeölen 265 Physikalische Eigenschaften 266 Viskosität 267 Definition und Dimensionen 267 Messung 268 Abhängigkeiten der Viskosität 274 Farbe nach ISO 2049 (Ersatz für DIN ) 281 Dichtenach DIN Cloudpoint nach ISO 3015 (Ersatz für DIN ) 282 Poutpoint nach ISO 3016 (Ersatz für DIN ) 283 Flammpunkt und Brennpunkt nach ISO 2592 (Ersatz für DIN ) (im offenen Tiegel nach Cleveland) 284

8 Verdampfungsverlust nach DIN (nach Noack) Anilinpunkt nach DIN Wassergehalt nach DIN , Teil 1 und Teil Chemische Eigenschaften Asche nach EN 7 (Ersatz für DIN ) Sulfataschenach DIN Asphaltengehalt nach DIN Verkokungsrückstand nach DIN Neutralisationszahl nach DIN Verseifungszahl nach DIN Total Acid Number (TAN), Strang Acid Number (SAN) und Strong Base Number (SBN) Gesamtbasenzahl nach EN 55 (Entwurf) Alterungsverhalten Alterungsbeständigkeit nach DIN Alterungsverhalten nach DIN Alterungserscheinungen nach DIN Alterungsverhalten nach DIN Technologische Eigenschaften Wasserabscheidevermögen nach Dampfbehandlung nach DIN , Teil Luftabscheidevermögen (Impinger-Verfahren) nach DIN Korrosionsverhindernde Eigenschaften gegenüber Stahl in Gegenwart von Wasser (Rührverfahren) nach DIN Korrosionsverhindernde Eigenschaften, Prüfung in der Feuchtigkeitskammer nach DIN Korrionsschutz-Eigenschaften von wirkstoffhaltigen Dampfturbinen-und Hydraulikölen nach DIN Oxidations-und korrionsverhinderne Eigenschaften niedrigviskoser Schmieröle nach DIN Scherstabilität von Schmierölen mit polymeren Zusätzen nach DIN Schweißkraft von flüssigen Schmierstoffen nach DIN , Teil Verschleißkennwerte von flüssigen Schmierstoffen nach DIN , Teil Verhalten von Hydraulikölen in der Flügelzellenpumpe nach DIN , Teil 1 und Verhalten von Schmierstoffen in der FZG-Zahnrad-Verspannungs-Prüfmaschine nach DIN , Teil 1 und Channel Point nach FTM 791a/

9 4.8.3 Eigenschaften von Getriebe(fließ)fetten Physikalische Eigenschaften Scheinbare Viskosität und Fließverhalten Grundlagen Messung Gehalt an festen Fremdstoffen nach DIN Tropfpunkt nach DIN ISO Penetration nach DIN ISO Anteil an Feststoffen und Festschmierstoffen nach DIN Chemische Eigenschaften Asche nach DIN Anteil an Mineralöl und Seife nach DIN Verhalten gegenüber Wasser Statische Prüfung nach DIN ,Teil Dynamische Prüfung nach DIN , Teil Oxidationsbeständigkeit nach DIN ,8.3.3 Technologische Eigenschaften ,3.3.1 Olabscheidung nach DIN Fließdruck nach DIN Förderverhalten nach DIN , Teil Korrionsverhindernde Eigenschaften nach DIN Korrionswirkung auf Kupfer nach DIN Verschleißkennwerte von konsistenten Schmierstoffen im Vierkugelapparat nach DIN , Teil Mechanisch-dynamisches Verhalten in Wälzlagern nach DIN Normen für Getriebeschmierung Schmierstoff normen Kennzeichnung von Schmierstoffen nach DIN Normen zur Auswahl von Getriebeschmierstoffen Auswahl von Schmierstoffen für Zahnradgetriebe- Schmieröle nach DIN , Teil Auswahl von Schmierstoffen für Zahnradgetriebe - Plastische Schmierstoffe nach DIN , Teil Auswahl von Schmierstoffen für Baumaschinen nach DIN Zur Getriebeschmierung geeignete und genormte Schmierstoffe Spezifikationen und Klassifikationen Allgemeines 365

10 Industriegetriebeschmierstoffe Kraftfahrzeuggetriebeschmierstoffe Viskositätsklassifizierung Qualitätsklassifizierung Zivile Spezifikationen/Klassifikationen Militärische Spezifikationen Spezielle Teste zur Prüfung von Getriebeölen Zusammensetzung und Aufbau von Getriebeölen Veränderungen des Getriebeschmierstoffs während des Betriebs Gebrauchtölanalyse Generelle Zusammenhänge Wechselwirkungen mit Luft Allgemeines Formen der Luft in öl Alterung des Öls Wechselwirkungen mit Wasser Physikalische/mechanische Effekte Chemische Effekte Verringerung des Wirkstoffgehalts ^2.5 Verschmutzung durch feste Fremdstoffe Einwirkung von Scherbeanspruchungen Gebrauchtölbeurteilung Allgemeines Gebrauchtölanalyse Gebrauchtölanalyse von Syntheseölen Schmierstoffauswahl nach DIN Allgemeines Einsatzbereiche für Schmierungsverfahren und Schmierstoffe Abgrenzung für den Einsatz legierter und unlegierter Getriebeöle Viskositätswahl Verfügbare mineralölbasische Getriebeöle nach DIN Getriebeschmierung bei besonderen Bedingungen Generelle Zusammenhänge Niedrige Geschwindigkeiten Allgemeine Zusammenhänge Einfluß der Geschwindigkeit Einfluß der Viskosität 418

11 6.2.4 Einfluß von Wirkstoffen Einfluß des Schmierstofftyps Berechnung des Verschleißes Hohe Geschwindigkeiten Allgemeine Zusammenhänge Begrenzung der Verlustleistung Ausreichende Schmierstoffversorgung Hohe Temperaturen Niedrige Temperaturen Erforderliche niedrige Reibung Luft im Öl Schmierung von Schneckengetrieben mit synthetischen Getriebeölen Schmierstoffeinfluß auf die Entstehung von Grauflecken Beschreibung und Beeinflussung des Phänomens Graufleckigkeit Schmierstoffeinfluß auf die Graufleckigkeit Wechselbeziehungen zwischen Getriebeölen und Kupplungsbelägen fO.1 Allgemeines Anforderungen an das Reibungsverhalten von Kupplungsbelängen Einfluß des Schmierstoffs auf das Reibungsverhalten , , Festschmierstoffe zur Getriebeschmierung Allgemeine Hinweise Sprühhaftschmierstoffe Grundsätzliches Aufbau und Typen Aufbau Typen Auftragung Verschleißschutzverhalten Festschmierstoff haltige Getriebeöle Allgemeines Aufbau Freß- und Verschleißschutz-Verhalten Grübchenbildung Reibungssenkung

12 8 Schmierstoffversorgung Einführung Schmierungsverfahren Allgemeine Zusammenhänge Einmalige Schmierung Intermittierende und quasi-kontinuierliche Schmierung Kontinuierliche Schmierung Tauchschmierung Fett-Tauchschmierung Öl-Tauchschmierung Tauch-Umlaufschmierung Umlaufschmierung Tauchschmierung bei höheren Umfangsgeschwindigkeiten Gestaltung von Ölversorgungsanlagen Ölwechselfristen Inbetriebnahme und Einlauf ' Zahnrad- und Getriebeschäden Einführung Schadensstatistik Systeme zur Einordnung der Zahnradschäden Nach dem Schadensbild Nach dem Schadensablauf bzw. der -Ursache Normung Vorgehensweise bei der Schadensanalyse Zielsetzung Vorgehensweise Schmierstoffeinfluß auf Zahnradschäden Zuordnung zwischen Schadensursache und Schadensbild Beispiele für Zahnradschäden Einordnung nach dem Schadensbild Systematik Beispiele Einordnung nach Schadensablauf bzw.-ursache Systematik Beispiele 493 Literaturverzeichnis 535 Sachregister 541