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Entscheidung zwischen Fett- oder Ölschmierung

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing specificationBearing executionSealing, mounting and dismounting

Der erste Schritt im Schmierungsauswahlprozess ist die Entscheidung zwischen Fett und Öl. In den meisten Fällen ist Schmierfett die geeignete Wahl für offene Lager.

Flussdiagramm und Kriterien für die Schmierungsauswahl
Das Diagramm 1 soll bei der Auswahl des Schmierverfahrens behilflich sein.

Die wichtigsten Gründe für die Wahl von Schmierfett sind:
  • Kosteneffizienz
  • Einfachheit: Da das Fett leichter in Lager und Gehäuse zurückgehalten wird, sind weniger aufwendige Dichtungsanordnungen erforderlich, als es bei Ölschmierung der Fall ist.
Die wichtigsten Gründe die gegen eine Fettschmierung sprechen, sind:
  • die Betriebsbedingungen erfordern inakzeptabel kurze Nachschmierfristen
  • Schmieröl muss für andere Zwecke verwendet werden (z.B. in Getrieben)
  • eine Wärmeabfuhr mittels Ölumlaufschmierung erforderlich ist
  • die Reinigung der Lagerung oder Entfernung des verbrauchten Schmierfetts ist umständlich oder kostspielig
Ermittlung der Schmierfristen bei Fettschmierung
Schmierfett altert mit der Zeit und hat daher eine begrenzte Gebrauchssdauer. Die Fettgebrauchsdauer hängt von den Betriebsbedingungen des Lagers und von der Schmierfettsorte ab. Wälzlager müssen daher nachgeschmiert werden, wenn:
  • die Fettgebrauchsdauer kürzer ist als die spezifizierte Lagergebrauchsdauer
  • das Schmierfett verunreinigt wird
Die Berechnung der Schmierfristen ist unerlässlich. Sollten Sie inakzeptabel kurz sein, ist Öl vorzuziehen, sofern nicht ein automatisches (Zentral-) Schmiersystem verwendet wird (→ Auswahl eines geeigneten Fetts, Schmiersysteme).

Die Nachschmierung ist ausreichend häufig durchzuführen, um zu vermeiden, dass sich die Schmierfettalterung nachteilig auf die Lagergebrauchsdauer auswirkt. Daher wird die SKF Schmierfrist, tf, definiert als der Zeitraum, an dessen Ende nur eine 1%ige Wahrscheinlichkeit besteht, dass das Lager aufgrund von Schmierfettalterung ausfällt. Dies entspricht der Fettlebensdauer L1 . L10 (Schmierfettgebrauchsdauer) repräsentiert eine 10%ige Ausfallwahrscheinlichkeit infolge von Schmierfettalterung. Die Schmierfettgebrauchsdauer ist hauptsächlich abhängig von:
  • Lagerart und -größe
  • Drehzahl
  • Lastverhältnis C/P
  • Betriebstemperatur
  • Schmierfettsorte
In den meisten Anwendungsfällen haben Standardschmierfette einen oberen Temperaturgrenzwert von 100 °C an einem der beiden Lagerringe. Bei einer höheren Temperatur sollten Spezialfette oder automatische (Zentral-) Schmiersysteme verwendet werden – andernfalls ist die Fettgebrauchsdauer üblicherweise zu kurz.

Schmierfristen

Diagramm 2 dient der Ermittlung der Schmierfristen tf. Das Diagramm gilt für Lager mit umlaufendem Innenring an waagerecht angeordneten Wellen unter normalen und sauberen Betriebsbedingungen, wobei:
  • der ndm Beiwert multipliziert wird mit dem betreffenden Lagerfaktor bf Hierin sind
    • n = Drehzahl [min-1]
    • dm = mittlerer Lagerdurchmesser [mm] = 0,5 (d + D)
    • bf = ein von der Lagerart und der Belastung abhängiger Lagerfaktor (Tabelle 1)
  • und dem Belastungsverhältnis C/P
Die Schmierfrist tf ist der Richtwert der Betriebsstunden, in denen ein hochwertiges Lithiumseifenfett auf Mineralölbasis bei einer Betriebstemperatur von 70 °C zuverlässige Schmierung sicherstellt. Mit Hochleistungs-Schmierfetten lassen sich die Schmierfristen und die Fettgebrauchsdauer verlängern.

Die Schmierfristen in Diagramm 2 müssen betriebs- und lagerbedingt entsprechend Tabelle 2 angepasst werden.

Wenn die Betriebsdrehzahlen 70% der empfohlenen Richtwerte des Drehzahlkennwerts ndm 70 % der empfohlenen Grenzwerte (Tabelle 1) überschreitet, ist der Einfluss des gewählten Schmierstoffs auf Betriebstemperatur und Drehzahl zu prüfen. 

In der Praxis sind Schmierfristen über 30 000 Stunden nicht zuverlässig, da Intervalle dieser Länge die berechenbare Gebrauchsdauer der meisten Fette überschreiten (aufgrund der Schmierstoffalterung).

Anpassung der Schmierfristen

Tabelle 2 gibt verschiedene Anpassungen der Schmierfristen unter verschiedenen Betriebsbedingungen an. Darüber hinaus können die Schmierfristen mithilfe des SKF Bearing Calculator berechnet werden.

Bestimmung der Fettmenge für Erstbefüllung und Nachschmierung
In der Regel sollte ein Lager bei der Montage ganz mit Fett gefüllt werden und der freie Raum daneben nur zum Teil. Nach SKF Empfehlung sollte der freie Raum auf beiden Seiten des Lagers in einem kundenspezifischen Gehäuse dem freien Raum des Lagers entsprechen. Bei Lagern mit Metallkäfig kann der freie Raum im Lager angenähert ermittelt werden aus:



Hierin sind:
Freiraum im Lager [cm3] (Gewicht von Standardfett: Freiraum multipliziert mit 0,9g pro Kubikzentimeter; bei fluoriertem Schmierfett: Freiraum multipliziert mit ca. 2g pro Kubikzentimeter) 

Lagerbreite [mm]
Außendurchmesser [mm]
Bohrungsdurchmesser [mm]
Masse des Lagers [kg]


Bei Lagern mit nicht-metallischen Käfigen führt die Formel zu einem leicht überhöhten Schätzwert.

In Abhängigkeit vom gewählten Schmierverfahren empfiehlt SKF:
  • Nachschmierung von der Seite des Lagers (Bild 1)
    • Erstbefüllung: 40 % des Freiraums im Gehäuse
    • Menge des zugeführten Fetts: Gp = 0,005 D B
  • Nachschmierung über Schmierlöcher im Innen- oder Außenring (Bild 2)
    • Erstbefüllung: 20% des Freiraums im Gehäuse
    • Menge des zugeführten Fetts: Gp = 0,002 D B
Hierin sind:
Gp die erforderliche Fettmenge [g]
Lageraußendurchmesser [mm]

die Gesamtbreite des Lagers [mm], bei Kegelrollenlagern die Breite T und bei Axiallagern die Höhe H


In der Einlaufphase wird überschüssiges Fett im Lager verteilt oder entweicht. Am Ende der Einlaufphase hat sich das Schmierfett verteilt, und es stellt sich eine niedrigere Beharrungstemperatur ein.

Bei Lagerungen, die nur mit sehr niedrigen Drehzahlen umlaufen und bei denen guter Schutz vor Korrosion und Verunreinigung gefordert wird, empfiehlt SKF, den Freiraum an der Lagerstelle zu 70–100 % mit Fett zu befüllen.

Nachschmierverfahren
Das Nachschmierverfahren ist abzustimmen auf den Anwendungsfall und die Schmierfrist tf. SKF empfiehlt eines der nachstehenden Verfahren:
  • Manuelles Nachschmieren durch Ergänzen der Fettfüllung ist ein geeignetes Verfahren. Es erlaubt einen ununterbrochenen Betrieb und ermöglicht im Vergleich mit kontinuierlicher Fettzufuhr niedrigere Betriebstemperaturen.

  • Automatische (Zentral-) Schmiersysteme kommen zum Einsatz wenn Leistungsprobleme infolge von Über- oder Unterversorgung des Lagers vermieden werden sollen. Sie kommen außerdem zum Einsatz, wenn mehrere Schmierstellen vorhanden oder diese schwer zu erreichen sind, oder wenn die Ausrüstung fernbedient wird und keine Wartungsmitarbeiter vor Ort sind (Diagramm 3).

  • Kontinuierliche Fettzufuhr wird verwendet, wenn die ermittelten Schmierfristen kurz sind, z.B. aufgrund von Beeinträchtigungen durch schwere Verunreinigung. Die kontinuierliche Fettzufuhr von Anwendungen wird in der Regel für Lagerungen im unteren Drehzahlbereich empfohlen mit ndm Werten < 150 000 für Kugellager und < 75 000 für Rollenlager. In diesen Fällen darf für den Freiraum an der Lagerstelle ein Füllgrad von 70–100 % vorgesehen werden (je nach Betriebsbedingungen und Gehäusedichtung). Die erforderliche Nachschmiermenge ergibt sich aus der Gleichung für die periodisch zuzuführende Fettmenge Gp (→ Bestimmung der Fettmenge für Erstbefüllung und Nachschmierung) und muss über die Dauer der Schmierfrist verteilt kontinuierlich zugeführt werden.

Um das verbrauchte Fett wirksam aus der Lagerung verdrängen zu können, sind entpsrechende Vorkehrungen zu treffen. Wenn überschüssiges verbrauchtes Fett aus dem Gehäuse entweichen soll, müssen Berührungsdichtungen dies gewährleisten (u.a. Dichtungstyp und -ausrichtung berücksichtigen). Andernfalls sollte das Gehäuse mit einer Fettaustrittsöffnung versehen sein; Leitungen sind nicht zulässig, da sie den Fettaustritt einschränken können. Diese Fettaustrittsöffnung sollte jedoch verschlossen werden, wenn z. B. die Lagerung mit Hochdruck gereinigt wird.

Bei Lagerungen mit mehreren Lagerarten ist es allgemeine Praxis, die kürzeste der ermittelten Schmierfristen für alle Lager anzuwenden.

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