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Beiwert η (c) für den Verschmutzungsgrad

Dieser Beiwert wurde eingeführt, um den Verschmutzungsgrad des Schmierstoffs für die Lebensdauerberechnung zu berücksichtigen. Der Einfluss einer Verschmutzung auf die Ermüdung eines Lagers hängt von verschiedenen Parametern ab, beispielsweise Lagergröße, relative Schmierfilmdicke, Größe und Verteilung fester Verschmutzungen, Art der Verschmutzungen (weich, hart usw.). Der Einfluss dieser Parameter auf die Lebensdauer ist komplex, viele Parameter lassen sich nur schwer quantifizieren. Es ist daher nicht möglich, exakte Werte für ηc anzugeben, die allgemein gültig wären. Dennoch enthält die Tabelle einige Richtwerte.
Wenn das Lager in einem Zusammenhang eingesetzt wird, für den hinreichende Unterlagen aus der Praxis zur Verfügung stehen und für den die bisherigen Lebensdauerberechnungen mit dem alten Anpassungsbeiwert a23 vorgenommen wurden, kann der entsprechende (implizierte) Wert ηc abgeleitet werden, damit ein Äquivalentwert SKFa23 wie im Abschnitt Sonderfall - der Einstellbeiwert a23 erläutert verwendet werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass dieser Ansatz möglicherweise nur einen Näherungswert für den effektiven Wert ηc für den Verschmutzungsgrad der Anwendung ergibt. Eine zweite Methode zur Bestimmung des Beiwerts ηc, der repräsentativ für eine Anwendung ist, ist die Quantifizierung des Verschmutzungsgrads des Schmierstoffs als Eingangswert für die Gleichung zur Berechnung des Beiwerts ηc.

ISO-Klassifikation für Verschmutzungen bzw. Filterrückhalterate

Das Standardverfahren zur Klassifizierung des Verschmutzungsgrads in einem Schmiersystem entsprechend 4406:1999. In diesem Klassifizierungssystem werden die Ergebnisse der Zählung der festen Partikel mit einer Maßzahl in eine Reinheitsklasse umgerechnet, siehe dazu Tabelle und Diagramm 1.
Ein Verfahren zur Bestimmung der Verschmutzung von Lagerölen ist die Mikroskop-Partikelzählung. Ausschlaggebend sind in diesem Fall die Mengen der Partikel mit Größe ≥ 5 μm und ≥ 15 μm. Eine andere Methode nutzt automatische Partikelzähler; hierbei werden drei Maßzahlen für die Zahl der Partikel ≥ 4 µm, ≥ 6 µm und ≥ 14 µm verwendet. Die Klassifizierung des Verschmutzungsgrads umfasst drei Maßzahlen.
Typische Beispiele für Verschmutzungsgrad Klassifizierungen von Schmierölen sind 15/12 (A) oder 22/18/13 (B) (siehe Diagramm 2).
Beispiel A bedeutet, dass das Öl pro Milliliter Öl mindestens 160 und max. 320 Partikel ≥ 5 µm enthält und zwischen 20 und 40 Partikel ≥ 15 µm. Es wäre ideal, wenn Schmieröle laufend gefiltert würden. Ob eine Filteranlage eingesetzt wird, hängt jedoch davon ab, ob die damit verbundenen Kosten niedriger sind als der Nutzen durch die höhere Betriebsleistung des Lagers.
Die Filterrückhalterate gibt Aufschluss über den Filterwirkungsgrad. Die Wirksamkeit eines Filters wird als "Filternennwert" oder "Filterrückhalterate β" bezeichnet und bezieht sich auf eine bestimmte Partikelgröße. Je größer β, desto leistungsfähiger ist der Filter bei der entsprechenden Partikelgröße. Daher müssen sowohl die Filterrückhalterate β als auch die bestimmte Partikelgröße berücksichtigt werden. Die Filterrückhalterate β gibt das Verhältnis zwischen der Anzahl der Partikel der angegebenen Größe vor und nach der Filtrierung an. Sie kann folgendermaßen berechnet werden:

βx = n1/n2

Hierin sind

βx=
Filterrückhalterate für eine bestimmte Partikelgröße x
x=
Partikelgröße [μm]
n1=
Partikelanzahl pro Volumeneinheit (100 ml) größer als x µm vor dem Filter
n2=
Partikelanzahl pro Volumeneinheit (100 ml) größer als x µm hinter dem Filter

Hinweis

Die Filterrückhalterate β bezieht sich nur auf eine Partikelgröße in µm, die als Index angezeigt wird, beispielsweise β3, β6, β12 usw. Eine vollständige Filterrückhalterate "β6 = 75" bedeutet beispielsweise, dass nur 1 von 75 Partikeln mit mindestens 6 µm Größe den Filter passieren kann.

Bestimmung von ηc bei bekanntem Ölverschmutzungsgrad

Wenn der Ölverschmutzungsgrad bei Ölschmierung einmal bekannt ist, entweder durch Mikroskopzählung oder durch eine automatische Partikelzähleranalyse wie in ISO 4406:1999, oder indirekt als Folge des Filterverhältnisses, das in einer Ölhydraulikanlage verwendet wird, kann diese Information zur Bestimmung des Beiwerts ηc für den Verschmutzungsgrad verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass der Beiwert ηc nicht durch eine einzige Messung der Ölverschmutzung bestimmt werden kann. Der Beiwert hängt stark von den Schmierbedingungen ab, d. h. von κ und der Größe des Lagers. Hier wird eine vereinfachte Methode entsprechend DIN ISO 281, Anhang 4:2003 vorgestellt, um den Beiwert ηc für einen bestimmten Einsatzbereich zu ermitteln. Aus den Vorschriften zur Ölverschmutzung (bzw. dem Filterwirkungsgrad der Anwendung) ergibt sich der Verschmutzungsbeiwert ηc aus dem mittleren Lagerdurchmesser dm = 0,5 (d + D) in mm und dem Viskositätsverhältnis κ des betreffenden Lagers (siehe Diagramm 3 und Diagramm 4).
Die Diagramme 5 und 6 enthalten typische Werte für den Beiwert ηc für eine Ölumlaufschmierung mit verschiedenen Ölfilterrückhalteraten und Ölverschmutzungen. Ähnliche Verschmutzungsbeiwerte können in Einsatzbereichen verwendet werden, bei denen im Ölbad keine direkte Zunahme der Verschmutzungspartikel in dem System festgestellt wird. Wenn die Anzahl der Verschmutzungspartikel in einem Ölbad dagegen im Laufe der Zeit zunimmt, weil Verschmutzungen eingeschleppt wurden oder starker Verschleiß vorliegt, muss dies bei der Auswahl des Beiwerts ηc für das Ölbad entsprechend DIN ISO 281, Anhang 4:2003 berücksichtigt werden.
Bei Fettschmierung kann der Beiwert ηc in ähnlicher Weise ermittelt werden, allerdings ist es schwieriger, die Verschmutzung zu bestimmen, daher wird er nur qualitativ ermittelt.

Die Diagramme 7 und 8 enthalten typische Werte für den Beiwert ηc für Fettschmierung unter Betriebsbedingungen bei extremer Reinheit und normaler Reinheit.

Für andere Verschmutzungsgrade mit Ölumlaufschmierung, Ölbad- und Fettschmierung die Norm DIN ISO 281, Anhang 4:2003, beachten oder Informationen vom Technischen SKF-Beratungsservice anfordern.
Wie stark eine Verschmutzung die Ermüdungslebensdauer beeinflusst, ist aus folgendem Beispiel zu erkennen. Es wurden mehrere Rillenkugellager 6305 mit und ohne Dichtungen in einer stark verschmutzten Betriebsumgebung getestet (ein Getriebe mit einem erheblichen Anteil von Verschmutzungspartikeln). Es traten keine Ausfälle an den abgedichteten Lagern auf; die Tests wurden aus praktischen Gründen abgebrochen, nachdem die abgedichteten Lager mindestens 30 mal länger betrieben worden waren als die im Versuch bis zum Ausfall getesteten nicht abgedichteten Lager. Die Lebensdauer der nicht abgedichteten Lager entsprach dem 0,1-fachen der berechneten Lebensdauer L10, dies entspricht einem Beiwert ηc = 0, wie in der Tabelle angegeben.
Die Diagramme 9, 10, 11 und 12 zeigen, wie wichtig die Reinheit des Schmierstoffs ist und wie schnell die Beiwerte aSKF und ηc zurückgehen. Die Verwendung integrierter Dichtungen ist eine sehr gute und wirtschaftliche Lösung für eine hohe Sauberkeit der Lager.
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