4. LAGERSCHMIERUNG Richtige Lagerschmierung hat einen direkten Einfluß auf die Lebensdauer. Der Schmierstoff bildet zwischen den Wälzkörpern und dem Lagerring einen Schmierfilm, der den gegenseitigen Kontakt vermeidet. Weiter schmiert er Stellen, wo die Reibung entsteht, schützt das Lager vor Korrosion und in vielen Fällen dichtet den Wälzlagerraum ab. Lager werden cca in 90% mit Fett oder Öl geschmiert. In Ausnahmefällen werden andere Schmiermittel benutzt. Bei der Wahl des Schmiermittels und der Schmierungsart ist es notwendig, die Betriebsbedingungen, charakteristische Eigenschaften des verwendeten Schmierstoffs, die Anlagenkonstruktion und Wirtschaflichkeit ihres Betriebs zu beachten. 4.1 FETTSCHMIERUNG In der Praxis bevorzugt wird die Fettschmierung vor der Ölschmierung vom Standpunkt der einfachen Lagerung, der Dichtungsfähigkeit und einfacher Wartung bevorzugt. Für einen verläßlichen Lagerbetrieb wird bei der ersten Montage 1/3 bis 1/2 des Lagerraumes mit reinem Schmierfett gefüllt. Größere Menge des Schmierstoffes hat negativen Einfluß auf den Lagerbetrieb. Durch höhere passive Widerstände im Lagerraum entsteht unerwünschte Erwärmung was bis zur Vernichtung des Lagers führen kann. Lager mit zeiweiliger Bewegung sollen vom Standpunkt des Korrosionschutzes voll mit Schmierungsstoff gefüllt werden. 4.1.1 Nachschmierfrist Nachschmierfrist ist ein Zeitraum, in dem das Fett notwendige Schmiereigenschaften hat. Nach diesem Fristablauf muß das Lager nachgeschmiert werden, wobei verbrauchtes Fett aus dem Lagerraum völlig entfernt werden muß. Die Nachschmierfrist hängt von der Lagerart und Lagergröße, Drehzahl, Betriebstemperatur und Schmierungsqualität ab. Empfohlene Nachschmierfristen für einzelne Lagerarten bei normaler Belastung (P 0,15 C) und normalen Betriebsbedingungen ist in den Diagrammen - Abb. 21 und 22 angegeben. Diagramme sind für übliche Fette für Temperaturen bis +70 C gültig. Bei Temperaturen über +70 C wird die empfohlene Nachschmier- frist für jede 15 C auf die Hälfte des urspringlichen Wertes verkürzt. Bei Temperaturen unter +40 C kann die Nachschmierfrist verdoppelt werden. Für kleine, insbesondere einreihige Rillenkugellager sind die Nachschmierfristen mehrmals länger als die Lagerlebensdauer, deshalb werden diese Lager in der Regel nicht nachgeschmiert. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, diese Lager mit Deck- oder Dichtscheiben auf beiden Seiten zu benutzen, die beim Hersteller mit Fett eingefüllt sind. Für einige Drehzahlen ist die Nachschmierfrist außer Diagrammkurve, das bedeutet, daß zulässige Schmierungsgrenze für Fettschmierung erreicht wurde und es notwendig ist, Öl zu verwenden. Notwendige Fettmenge für die Nachschmierung wird aus folgender Gleichung berechnet: Q - Fettmenge Q = 0,005.D.B [g] D - Lageraußendurchmesser [mm] B - Lagerbreite [mm] Bei Lagern mit höherer Drehzahl, die öftere Nachschmierung erfördern, muß nach bestimmter Zeit verbrauchtes Fett aus dem Lagerraum entfernt werden, daß nicht zur Temperaturerhöhung kommt. Für diesen Zweck ist sog. Fettmengeregler geeignet. 4.1.2 Lagerfette Wälzlagerschmiefette werden am meistens aus synthetischen oder Mineralölen (oder mit Zusätzen) von hoher Qualität herge- stellt. Sie sind mit Fettsäurenmetallseifen eingedichtet. Die Fette müssen gute Schmierfähigkeit und hohe chemische, mechanische und Wärmestabilität haben. Übersicht der Fette für Wälzlager ist in der Tabelle 36.
Eindickmittel Eigenschaften der Wälzlagerfette Tab. 36 Art des Fettes Eigenschaften Grundöl Temperaturbereich der Benutzung [ C] Wasserbeständigkeit Anwendung Lithiumseife Mineralöl - 20 130 beständig mehrzweckiges Schmierfett Kalkseife Mineralöl - 20 sehr beständig guter Dichtungseffekt gegen Wasser Natriumseife Mineralöl - 20 nicht beständig emulgiert mit Wasser Aluminiumseife Mineralöl - 20 70 beständig guter Dichtungseffekt gegen Wasser Komplexlithiumseife Mineralöl - 20 1 beständig mehrzweckiges Schmierfett Komplexkalkseife Mineralöl - 30 130 sehr beständig mehrzweckiges Schmierfett für höhere Temperaturen und Belastung Komplexnatriumseife Mineralöl - 20 130 beständig für höhere Temperaturen und Belastung Komplexaluminiumseife Mineralöl Mineralöl - 20 1 beständig für höhere Temperaturen und Belastung Komplexbariumseife Mineralöl - 30 140 beständig für höhere Temperaturen und Belastung Benton it Mineralöl - 20 1 beständig für hohe Temperaturen bei niedriger Drehzahl Polyureid Mineralöl - 20 160 beständig für hohe Temperaturen bei mittlerer Drehzahl Lithiumseife Silikonöl - 40 170 sehr beständig Komplexbariumseife Esteröl - 60 140 beständig für breiten Temperaturbereich bei mittlerer Drehzahl für höhere Temperaturen und höhere Drehzahl
Es gilt für die Kugel- und Zylinderrollenlager Abb. 21 n (min -1 ) 0 0 4000 3000 1 t 1 =h 7000 4800 3 t 1 =h 300 20 0 14000 1 2400 3 7000 0 400 300 20 30 40 300 400 d (mm)
Es gilt für die zweireihigen Pendelrollen-, für die einreihigen Kegelrollen- und Axialkugellager Abb. 22 n (min -1 ) 0 4000 3000 t f =h 300 300 t f =h 400 300 3 4800 2400 1 0 7000 3 20 30 40 300 400 d (mm)
4.2 ÖLSCHMIERUNG Ölschmierung wird verwendet, wenn die Drehzahl so hoch ist, daß die Nachschmierfrist für Fettschmierung zu kurz ist. Anderer Grund kann auch die Notwendigkeit der Wärmeabführung aus dem Lager, oder hohe Umgebungstemperatur sein, die die Schmierfettbenutzung nicht gestattet, oder wenn die benachbarten Teile mit Öl geschmiert werden (z.b. Zahnräder im Getriebe). Außer einigen Lagerungsfällen mit den Pendelrollenlagern sind sie immer mit Öl geschmiert. Bei Ölschmierung muß solcher Zustand gesichert werden, daß die Schmierung beim Anlauf, sowie auch im Betrieb gesichert ist. Übermäßige Ölmenge erhöht die Temperatur, und dadurch auch die Lagertemperatur. Ölzufuhr ins Lager ist mit verschiedenen Konstruktionen gesichert, von denen die meinst benutzt sind Ölbadschmierung mit Badspiegel, der bis zur Mitte der Höhe vom unteren Wälzkörper reicht, Umlaufsölschmierung, Spritzölschmierung, Ölnebelschmierung, usw., sind. 4.2.1 Wälzlagerschmieröle Für Lagerschmierung werden in der Regel Öle mit guter chemischer Stabilität verwendet, die mit Antioxidationszusätzen verbessert werden können. Entscheidende Eigenschaft des Öls ist seine kinematische Viskosität, die mit steigender Temperatur senkt. Geeignete Ölviskosität ν 1 kann aus dem Diagramm - Abb. 23 - in Abhängigkeit von dem mittleren Lagerdurchmesser d s = (d+d)/2 und Drehzahl n festgelegt werden. Wenn die Betriebstemperatur bekannt ist, oder es ist möglich, diese festzustellen, wird aus Diagramm in der Abbildung 24 das geeignete Öl und die Viskosität ν bei internationaler Vergleichstemperatur 40 C bestimmt, die für Verhältnisberechnung κ notwendig ist. Beim Verhältnis κ < 1 empfiehlt man, das Öl mit EP Zusätzen zu benutzen, die die Tragzahl des Ölfilms erhöhen. Bei κ < 0,4 werden nur Öle mit EP Zusatz verwendet. Wenn Verhältnis κ > 1, erreicht man im Betrieb erhöhte Lagerungszuverlässigkeit. Beispiel: - Lager d = 180 mm, D = 320 mm, d s = 2 mm - Drehzahl n = min -1 - vorausgesetzte Betriebstemperatur 60 C Für diese Bedingungen ist nach dem Diagramm in der Abb. 23 minimale kinematische Viskosität ν 1 = 17 mm 2.s -1. Mit Rücksicht auf die Betriebstemperatur 60 C muß das benutzte Öl, das nach dem Diagramm in der Abb. 24 ausgewählt war bei normalisierter Temperatur 40 C, eine kinematische Viskosität ν von minimal 35 mm 2.s -1 haben. Für Axial-Pendelrollenlager wird die kinematische Schmierölviskosität annährend in Abhängigkeit von n x d, wo die Lagerdrehzahl in U/min. und Bohrungsdurchmesser in mm angegeben ist, nach Tabelle 37 berechnet. Niedrigere Viskositätswerte gelten für weniger belastete Lager, für die P a 0,1 C a. gilt. Höhere Werte gelten für P a > 0,1 C a. d.n Ölviskosität für Axial-Pendelrollenlager Tab. 37 kinematische Ölviskosität mm 2 s -1 bei 40 C 1 000 2 bis 5 000 bis 2 000 45 bis 000 30 bis 80
Abb. 23 1 (mm 2.s -1 ) 5 2 20 20 n = min -1 1 3000 0 0 5 0 3 00 20 d s (mm)
Abb. 24 (mm 2.s -1 ) Viskosität bei 40 C (mm 2.s -1 ) 20 5 1 680 460 320 220 1 68 46 32 7 22 2 0 20 30 40 60 70 80 90 1 120 t ( C) 15 4.3 SCHMIERUNG MIT TROCKENSCHMIERSTOFFEN Festschmierstoffe werden für Lagerschmierung verwendet, wenn Schmierfett oder Schmieröle die Anforderungen an zuverlässige Schmierung in Bedingungen der Grenzreibung oder vom Standpunkt der Hochbetriebstemperaturbeständigkeit, der chemischen Einflüße, usw. nicht erfüllen können.