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Ölschmierverfahren

Ölbadschmierung
Das einfachste Ölschmierverfahren ist das Ölbad. Das von den umlaufenden Komponenten des Lagers aufgenommene Öl wird im Lager verteilt und fließt dann zurück in eine Wanne. Der Ölstand muss in der Regel so gewählt sein, dass er fast bis zur Mitte des niedrigsten Wälzkörpers reicht, wenn sich das Lager im Stillstand befindet. Die Ölbadschmierung eignet sich insbesondere für niedrige Drehzahlen. Bei höheren Drehzahlen werden die Lager mit zu viel Öl geschmiert, wodurch die Reibung im Lager zunimmt und die Betriebstemperatur ansteigt.
Ölumlaufschmierung

Bei höheren Drehzahlen nehmen die Betriebstemperatur und die Reibungswärme im Allgemeinen zu und die Alterung des Schmieröls wird beschleunigt. Zur Senkung der Betriebstemperatur und zur Vermeidung häufiger Ölwechsel wird allgemein die Ölumlaufschmierung bevorzugt (Bild 1). wobei der Ölumlauf im Allgemeinen durch eine Pumpe aufrechterhalten wird. Nachdem das Öl durch das Lager geströmt ist, setzt es sich in einem Tank ab, wird gefiltert und gekühlt, und dann wieder zurück gefördert. Bei angemessener Filterung wird der Ölverschmutzungsgrad gesenkt und die Lagerlebensdauer verlängert. In größeren Systemen mit unterschiedlichen Lagergrößen lässt sich der Hauptvolumenstrom von der Pumpe in mehrere kleinere Ströme aufteilen. Die Durchflussmenge dieser einzelnen Ströme lässt sich mit SKF Strömungsüberwachungsgeräten überwachen.

Tabelle 1 enthält Richtwerte für den Öldurchfluss. Wenn Sie eine genaue Analyse benötigen, wenden Sie sich bitte an den Technischen SKF Beratungsservice.

Informationen zum SKF CircOil System und zu SKF Strömungsüberwachungsgeräten entnehmen Sie dem Abschnitt Schmierungslösungen.

Öleinspritzungschmierung
Die Öleinspritzschmierung (Bild 2) ist eine Erweiterung der Ölumlaufschmierung. Bei diesem Verfahren wird das Schmieröl unter hohem Druck seitlich in das Lager gespritzt. Die Geschwindigkeit des eingespritzten Öls sollte ausreichend hoch sein (mindestens 15 m/s), um die Turbulenzen rund um das Lager zu durchdringen. Die Öleinspritzschmierung kommt bei Anwendungen mit sehr hohen Drehzahlen zum Einsatz, bei denen eine ausreichende und nicht zu große Ölmenge in das Lagerinnere gelangen soll, ohne dabei die Betriebstemperatur unnötig zu erhöhen.
Öltropfen
Bei der Öltropfenschmierung wird dem Lager in definierten Abständen eine dosierte Ölmenge zugeführt. Die Ölmenge kann relativ klein sein, so dass die Reibungsverluste bei hohen Drehzahlen niedrig bleiben. Bei hohen Drehzahlen ist jedoch nicht sichergestellt, dass die Tropfen alle Schmierflächen erreichen. Daher ist bei dieser Art der Schmierung grundsätzlich eine Einzelfallprüfung ratsam. Nach Möglichkeit ist die Öl-Luft-Schmierung einer Öltropfenschmierung vorzuziehen.
Ölnebelschmierung
Moderne, anwendungsspezifische Ölnebelsysteme, wie die hochwertigen Spezialsysteme von SKF, sind umwelt- und gesundheitsverträglich, wenn sie in Kombination mit einem geeigneten nicht-toxischen und nicht-karzinogenen Öl mit einem Minimum an Ölnebelemissionen sowie mit geeigneten Dichtungssystemen genutzt werden. Diese Systeme bieten bei guter Instandhaltung eine kostengünstige, umweltfreundliche Möglichkeit zur fortlaufenden effektiven Zerstäubung von Öl und zur Versorgung der Lager mit der exakten minimalen Ölmenge. Moderne Ölnebelsysteme verteilen Öltropfen mit einer Größe von 1 bis 5 μm in trockener Instrumentenluft. Dank des Verhältnisses von Öl zu Luft (in der Regel 1:200 000) entsteht ein sehr mageres, aber effektives Gemisch mit einem Druck von 0,005 MPa.
Öl-Luft-Schmierung

Öl-Luft-Schmiersysteme eignen sich für Hochgenauigkeitsanwendungen mit sehr hohen Betriebsdrehzahlen und den erforderlichen niedrigen Betriebstemperaturen. Informationen zu SKF Öl-Luft-Schmiersystemen enthält der Abschnitt Schmierungslösungen.

Bei der Öl-Luft-Schmierung (Bild 3) wird mit äußerst geringen, genau dosierbaren Ölmengen gearbeitet, die mit Hilfe von Druckluft und über eine Injektordüse jeder Lagerstelle einzeln zugeführt werden können (Bild 4). Dadurch gelangt nur die jeweils erforderliche minimale Ölmenge in das Lager, und es können sehr hohe Drehzahlen bei einer relativ niedrigen Betriebstemperatur erreicht werden. Die Druckluft kühlt zusätzlich das Lager und erzeugt einen gewissen Überdruck, der das Eindringen von Verunreinigungen verhindert. Da die Luft ausschließlich zum Transportieren des Öls dient und sich nicht mit diesem vermischt, verlässt die Trägerluft das Gehäuse nahezu frei von Öl. Bei korrekter Entsorgung von eventuellen Ölrückständen bieten Öl-Luft-Schmiersysteme somit eine umweltverträgliche Lösung.

Bei Lagersätzen sollte jedes Lager über eine eigene Ölzuführung versorgt werden. Die meisten Ausführungen haben spezielle Zwischenringe mit Öldüsen.

Richtwerte für die bei hohen Drehzahlen erforderliche Ölmenge für Schrägkugellager lassen sich wie folgt bestimmen:

Q = 1,3 dm

Richtwerte für die erforderliche Ölmenge für Zylinderrollenlager bzw. zweiseitig wirkende Axial-Schrägkugellager lassen sich wie folgt bestimmen:


Hierin sind
Q=Öldurchsatz [mm3/h]
B=Lagerbreite [mm]
d=Lagerbohrungsdurchmesser [mm]
dm=mittlerer Lagerdurchmesser [mm]
= 0,5 (d + D)
q=Faktor
= 1 bis 2 für Zylinderrollenlager
= 2 bis 5 für zweiseitig wirkende Axial-Schrägkugellager


Für eine optimale Einstellung des Schmiersystems sollte grundsätzlich eine Einzelfallprüfung erfolgen.

Unterschiedliche Lagerausführungen reagieren unterschiedlich auf Änderungen in der Ölmenge. Z. B. reagieren Rollenlager sehr empfindlich, während Kugellager auch auf größere Mengenschwankungen ohne wesentliche Temperaturänderungen reagieren.

Die Nachschmierungsfrist, d. h. die Zeit zwischen zwei Ölgaben, beeinflusst den Temperaturanstieg und die Zuverlässigkeit der Öl-Luft-Schmierung. Allgemein wird die Nachschmierungsfrist durch den Öldurchfluss an den Einspritzdüsen und durch die Ölmenge pro Stunde bestimmt. Das Schmierintervall kann eine Minute, aber auch eine Stunde betragen. Typische Nachschmierungsfristen liegen zwischen 15 und 20 Minuten.

Die Zulaufleitungen von den Schmierstoffgebern sind je nach Nachschmierungsfrist 1 bis 5 m lang. Empfehlenswert ist der Einbau von Filtern, die das Eindringen von Partikeln größer 5 μm Durchmesser verhindern. Der Luftdruck sollte 0,2–0,3 MPa betragen. Bei längeren Zufuhrleitungen ist er zu erhöhen, um den Druckabfall auszugleichen.

Zur Beibehaltung einer möglichst niedrigen Betriebstemperatur müssen die Ablaufkanäle so dimensioniert sein, dass eventuelles überschüssiges Öl vom Lager abgeführt wird. Bei waagerecht angeordneten Wellen lassen sich die Ablaufkanäle meist unkompliziert an den Seiten des Lagers vorsehen. Bei vertikalen Wellen ist zu verhindern, dass das Öl, das durch die oberen Lager fließt, die unteren Lager erreicht, da diese sonst zu viel Schmierstoff erhalten würden. Die Ablaufvorrichtung sollte zusammen mit einer Abdichtvorrichtung unter dem Lager vorgesehen werden. Der Spindelkopf ist wirksam abzudichten, damit der Schmierstoff nicht auf das Werkstück gelangen kann.

Die Öldüsen sind so auszurichten, dass das Öl in die Kontaktzone zwischen Wälzkörper und Laufbahnen gelangt, ohne die Funktion des Käfigs zu beeinträchtigen. An welcher Stelle die Öleinspritzung je nach Lagerdurchmesser erfolgen sollte, entnehmen Sie den Produkttabellen. Hinweise für Lager mit anderen, hier nicht aufgeführten Käfigen erhalten Sie vom Technischen SKF Beratungsservice.

Die erreichbaren Drehzahlen in den Produkttabellen für die Ölschmierung gelten nur für Öl-Luft-Schmierung.

Direkte Öl-Luft-Schmierung
Für Hochgenauigkeits-Schrägkugellager der Reihe „Super-Precision Bearings“ mit sehr hohen Betriebsdrehzahlen ist die Einspritzung kleiner Mengen an Öl-Luft direkt durch den Außenring von Vorteil. Bei diesem Verfahren wird ein Zerstreuen des Schmierstoffs verhindert, da dieser direkt und zuverlässig zu den Anpressflächen zwischen Kugel und Laufbahn gelangt. Hierdurch wird der Schmierstoffverbrauch minimiert, und die Lager werden leistungsfähiger. Die unterschiedlichen Varianten der direkten Öl-Luft-Schmierung (Bild 5) bieten unterschiedliche Vorteile:
  • Lager mit Umfangsnut und O-Ringen am Außenring (Nachsetzzeichen L oder L1) verhindern Schmierstoffleckagen zwischen Lager und Lagersitz im Gehäuse. Für Lager ohne diese Eigenschaften (Nachsetzzeichen H oder H1) empfiehlt SKF eine mechanische Bearbeitung der Gehäusebohrung unter Einbeziehung von O-Ringen in die Lageranordnung.
  • Lager mit Schmierlöchern an der hohen Lagerschulter (Nachsetzzeichen H1 oder L1) ermöglichen eine Schmierstoffversorgung in direkter Nähe der Kontaktzone zwischen Kugel und Laufbahn. Dank der Lage dieser Schmierlöcher ist die Erzielung maximaler Drehzahlen möglich.
Direkte Schmierung mit der erforderlichen minimalen Ölmenge und minimalem Luftverbrauch

Öl-Luft-Schmiersysteme haben aufgrund des Einsatzes eines kontinuierlichen Luftstroms eine Reihe von Nachteilen, wie Kosten für die Druckluft, hoher Lärmpegel und komplexe Dosierung bzw. Steuerung. Das SKF Mikrodosiersystem (Bild 6) räumen diese Nachteile praktisch aus und bieten neben einer besseren Steuerung auch geringere Betriebs- und Wartungskosten.

Da es speziell für Ultra-Hochgeschwindigkeits-Spindeln mit einem Drehzahlkennwert A ≥ 2 Mio. mm/min entwickelt wurde, versorgt dieses System jedes einzelne Lager mit der exakt dosierten Ölmenge – gemäß dem CAM-Programm der Werkzeugmaschine. Das SKF Mikrodosiersystem wird außerdem automatisch neu kalibriert, wenn sich Bedingungen wie Temperatur oder Ölviskosität ändern. Mit dieser Technik kann die Öldosierung in der Regel auf einen Wert zwischen 0,5 und 5 mm3/min reduziert werden, bei gleichzeitiger Beschränkung der Druckluft auf ein Minimum.

Informationen zu SKF Mikrodosiersystem enthält der Abschnitt Schmierungslösungen.

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