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Basiswissen Schmierfett, technische Daten

Für die Auswahl des richtigen Schmierfetts auf Grundlage der technischen Daten sind einige Vorkenntnisse erforderlich. Nachstehend werden einige der wichtigsten Begriffe aus den Technischen Datentabellen für SKF Schmierfette erläutert.

Konsistenz

Messwert zur Steifigkeit von Fett Ein Fett hat dann die richtige Konsistenz, wenn es im Lager bleibt, ohne zu viel Reibung zu erzeugen. Die Konsistenz von Schmierfett wird nach einer Skala des US National Lubricating Grease Institute (NLGI) angegeben. Je weicher das Fett, desto kleiner der Wert. Wälzlagerfett hat meist die Konsistenz (NLGI-Klasse) 1, 2 oder 3. Für die Einstufung wird mit einem Prüfverfahren ermittelt, wie tief ein Kegel in eine Fettprobe fällt. Die Tiefe wird in Zehntelmillimeter angegeben.

Einstufung von Schmierfetten nach Konsistenz (NLGI-Klasse)
NLGI-
Klasse
ASTM-Walk-
Penetration
(10–1 mm)
Erscheinungsbild
bei
Zimmertemperatur
000445–475sehr flüssig
00400–430flüssig
0355–385halbflüssig
1310–340sehr weich
2265–295weich
3220–250halbhart
4175–205hart
5130–160sehr hart
685–115extrem hart

Temperaturbereich

Gibt den Bereich an, in dem das Schmierfett betrieben werden kann. Der Temperaturbereich liegt zwischen dem unteren Temperaturgrenzwert (LTL) und dem Grenzwert für die Maximalbetriebstemperatur (HTPL). LTL ist die niedrigste Temperatur, bei der das Lager störungsfrei anlaufen kann. Unter dieser Temperatur kommt es zu Mangelschmierung und Lagerausfall droht. Über der HTPL-Höchstbetriebstemperatur altert das Schmierfett unkontrolliert, so dass sich seine Lebensdauer nicht mehr genau bestimmen lässt.

Tropfpunkt

Dabei handelt es sich um die Temperatur, bei der eine erwärmte Fettprobe durch eine Öffnung nach DIN ISO 2176 zu laufen beginnt. Der Tropfpunkt hat nur eine geringe Aussagekraft über die Schmierfettfunktion, da er immer über dem HTPL-Wert liegt.

Viskosität

Gibt den Strömungswiderstand einer Flüssigkeit an. Die Viskosität von Schmierstoffen muss eine ausreichende Trennung der Oberflächen gewährleisten, ohne dass die Reibung zu groß wird. Da sich die Viskosität mit der Temperatur ändert, definieren ISO-Normen die Viskosität bei 40 °C. Die Viskosität bei 100 °C erlaubt eine Berechnung des Viskositätsindexes (z. B. wie stark sich die Viskosität verringert, wenn die Temperatur steigt).

Mechanische Stabilität

Walkstabilität-Prüfstand
Walkstabilität-Prüfstand
SKF V2F-Fettprüfmaschine
SKF V2F-Fettprüfmaschine
Die Konsistenz von Wälzlagerfetten darf sich während der Fettlebensdauer nicht wesentlich ändern. Mit drei zentralen Tests lässt sich die Einhaltung dieser Voraussetzung überprüfen:
  • Langzeit-Walk-Penetration
    Eine Fettprobe wird 100 000 Hüben in einem Walkapparat ausgesetzt. Anschließend wird die Penetration gemessen. Der Unterschied zu einer Penetration nach 60 Hüben wird als Veränderung in 10–1 mm angegeben.

  • Walkstabilität
    Eine Fettprobe wird in einen Zylinder gegeben, in dem sich eine Rolle befindet. Der Zylinder wird dann 72 oder 100 Stunden bei 80 oder 100 °C gedreht (der Standardtest verlangt lediglich 2 Stunden bei Zimmertemperatur). Anschließend wird gewartet, bis der Zylinder auf Zimmertemperatur abgekühlt ist. Die Penetration des Fetts wird gemessen und die Konsistenzänderung in 10–1 mm angegeben.

  • V2F-Prüfung
    Eine Radsatzlagerung wird Schwingungsstoßbelastungen ausgesetzt. Dazu schlägt ein federnd aufgehängter Schwinghammer mit einer Frequenz von 1 Hz auf das Lager, wodurch eine Beschleunigung zwischen 12 und 15 g wirkt. Nach 72 Stunden bei 500 min-1, wird das Fett, das über die Labyrinthdichtung aus dem Gehäuse ausgetreten ist, gewogen. Sind weniger als 50 g ausgetreten, erhält das Fett die Bewertung M. Ab 50 g gilt die Prüfung als nicht bestanden. Anschließend wird die Prüfung weitere 72 Stunden bei 1 000 min-1 fortgesetzt. Sind anschließend bei beiden Prüfungen weniger als insgesamt 150 g ausgetreten, erhält das Fett die Bewertung M.

Korrosionsschutz

SKF Emcor-Fettprüfstand
SKF Emcor-Fettprüfstand
In korrosiven Umgebungen müssen Wälzlagerfette spezielle Eigenschaften haben. Beim SKF Emcor-Test werden Lager mit einem Gemisch aus Fett und destilliertem Wasser geschmiert. Nach Testabschluss wird ein Wert zwischen 0 (keine Korrosion) und 5 (sehr starke Korrosion) vergeben. Soll der Test schwieriger gestaltet werden, wird mit Salzwasser (statt destilliertem Wasser) oder einem kontinuierlichen Wasserdurchfluss (Washout-Test) gearbeitet.

Wasserbeständigkeit

Wasserbeständigkeitstest
Wasserbeständigkeitstest
Ein Glasträger wird mit dem Prüffett bestrichen und in ein mit Wasser gefülltes Reagenzglas gegeben. Das Reagenzglas bleibt bei einer vorgegebenen Testtemperatur drei Stunden in einem Wasserbad. Die Fettveränderung wird optisch untersucht und mit einer Zahl zwischen 0 (keine Änderungen) und 3 (erhebliche Änderungen) bewertet. Diese Zahl ist nur in Verbindung mit der Testtemperatur aussagekräftig.

A. Glas- oder Metallplatte
B. Dünne Fettschicht auf der Platte
C. Destilliertes Wasser
D. Bad mit stabiler Temperatur, z. B. 90 ±1 °C

Ölabscheidung

Ölabscheidungstest
Ölabscheidungstest
Aus Schmierfett, das längere Zeit aufbewahrt wird, tritt Öl aus. Das gleiche Phänomen ist auch im laufenden Betrieb in Abhängigkeit von der Temperatur zu beobachten. Der Grad der Ölabscheidung hängt vom eingesetzten Dickungsmittel, dem Grundöl und dem Fertigungsverfahren ab. Beim Ölabscheidungstest wird eine definierte Fettmenge (die vorher gewogen wird) in einen Becher gefüllt. Auf das Fett wird ein Gewicht von 100 g gelegt. Der Becher bleibt eine Woche in einem 40 °C warmen Ofen. Anschließend wird das durch ein Sieb ausgelaufene Öl gewogen und der relative Gewichtsverlust bestimmt.

A. Totgewicht (leichter Druck auf der Fettprobe)
B. Sieb
C. Abgeschiedenes Öl

Schmierfähigkeit

R2F-Fettprüfmaschine
R2F-Fettprüfmaschine
Mit der SKF R2F-Prüfmaschine wird die Schmierfunktion von Fett bei hohen Temperaturen bestimmt: Ein Elektromotor treibt eine Welle an, die von zwei separaten Pendelrollenlagern gehalten wird. Die Lager werden belastet; Drehzahl und Temperatur können variiert werden. Das Prüfverfahren wird bei zwei unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt. Anschließend wird der Verschleiß der Rollen und des Käfigs bestimmt. Test A erfolgt bei Umgebungstemperatur. Wird er bestanden, eignet sich das Fett für die Schmierung großer Lager bei normalen Betriebstemperaturen und ggf. auch bei niedrigen Schwingungspegeln. Test B erfolgt bei 120 °C. Wird er bestanden, ist das Fett für große Lager und hohe Temperaturen geeignet.

Kupferkorrosion

Schmierfette sollten Kupferlegierungen in Lagern vor Korrosion schützen. Zur Beurteilung dieser Eigenschaft, wird ein Kupferstreifen in die Fettprobe getaucht und in einen Ofen gelegt. Nach Abschluss des Tests wird der Streifen gereinigt und die Alterung mit einer Ziffer beurteilt. Ein Wert über 2 deutet auf eine schlechte Schutzfunktion hin.

Wälzlagerfettgebrauchsdauer

R0F+ Fettprüfmaschine
R0F+ Fettprüfmaschine
Die SKF R0F- und SKF ROF+ Prüfungen bestimmen die Fettgebrauchsdauer und den Grenzwert der Maximalbetriebstemperatur (HTPL): Zehn Rillenkugellager werden in fünf Gehäuse eingebaut und mit einer definierten Fettmenge gefüllt. Drehzahl und Temperatur sind definiert. Die Lager werden axial und radial bis zum Versagen belastet. Die Zeit bis zum Versagen wird gemessen (in Stunden). Mit einer Weibull-Gebrauchsdauerberechnung wird anschließend die Fettgebrauchsdauer bestimmt. Der rechnerisch ermittelte Wert kann zur Bestimmung des Schmierintervalls herangezogen werden.

Hochdrucktest (EP)

Auf einem VKA-Verschleißkraftprüfstand werden drei Stahlkugeln in einen Becher gegeben. Eine vierte Kugel wird bei definierter Geschwindigkeit gegen die drei Kugeln gedreht. Auf die Kugeln wirkt eine Belastung, die schrittweise erhöht wird, bis sich die rotierende Kugel festfrisst und an den stationären Kugeln haftet. Für EP-Fette werden meist Werte über 2 600 N erwartet. Beim SKF VKA-Wälzlagerangrifftest wirken 1 400 N (Normtest: 400 N) eine Minute lang auf die vierte Kugel. Der Verschleiß der drei Kugeln wird gemessen. Werte unter 2 mm gelten als geeignet für EP-Schmierfette.

Reibkorrosion

Schwingungen und Schwenkbewegungen sind typische Ursachen von Reibkorrosion. Beim FAFNIR-Test werden zwei Axialkugellager belastet und Schwingungen ausgesetzt. Der Verschleiß an beiden Lagern wird gemessen. Ein Verschleiß unter 7 mg ist ein Kennzeichen für einen guten Reibungsschutz.
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