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Auswahl eines geeigneten Öls

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

Kriterien für die Wahl des Öls

Die wichtigsten Parameter bei der Wahl eines Schmieröls sind die Viskosität und der Viskositätsindex, die Temperaturstabilität (die sich auf die Wahl des Öltyps auswirkt) und die Kombination der Zusätze (EP/AW und Korrosionsschutz), die für die Betriebsbedingungen des Anwendungsfalls geeignet sind.
Viskosität und Viskositätsindex
Die erforderliche Viskosität wird in erster Linie durch die Schmierbedingungen κ bei der erwarteten Betriebstemperatur bestimmt; die Bewertung erfolgt dabei gemäß den Angaben unter Schmierbedingungen – das Viskositätsverhältnis κ. Der Viskositätsindex VI ist das Maß dafür, wie sich die Ölviskosität mit der Temperatur verändert. VI ist Teil des Auswahlprozesses, insbesondere bei Anwendungen mit einem breiten Temperaturbereich. Es werden Öle mit einem VI von mindestens 95 empfohlen.

Ölsorte
Mit mineralischen und synthetischen Varianten stehen zwei breit gefächerte Ölkategorien zur Verfügung. Zu den synthetischen Ölen zählen:
  • Polyalphaolefine (PAO)
  • Ester
  • Polyglykole (PAG)
Die Wahl der Ölsorte richtet sich vor allem nach dem Temperaturbereich, in dem die Anwendung voraussichtlich arbeiten wird.
  • Für die Schmierung von Wälzlagern kommen hauptsächlich Mineralöle in Betracht.
  • Syntheseöle sollten aufgrund ihrer höheren thermischen und Oxidationsbeständigkeit für Betriebstemperaturen über 90 °C gewählt werden; für unter –40 °C sind sie dank ihrer besseren Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen ebenfalls geeignet.
Der Stockpunkt eines Öls ist definiert als die niedrigste Temperatur, bei der ein Schmierstoff fließt; er darf jedoch bei der Wahl der Ölsorte nicht als Funktionsgrenze herangezogen werden. Bei Temperaturen knapp über dem Stockpunkt ist die Viskosität immer noch sehr hoch, was sich negativ auf das Pumpen, Filtern und andere Eigenschaften auswirken kann.

Die Schmierfilmdicke an den völlig mit Öl umspülten Berührungsflächen wird vom Stockpunkt, vom Viskositätsindex (VI) und dem Druck-Viskositäts-Koeffizienten bestimmt. Die meisten Schmieröle auf Mineralölbasis haben einen ähnlichen Druck-Viskositäts-Koeffizient, sodass dafür ohne große Fehler Fachliteraturwerte angesetzt werden können. Bei Syntheseölen hängt die Änderung der Viskosität bei steigendem Druck jedoch von der chemischen Struktur des Ausgangswerkstoffs ab. Infolgedessen weichen die Druck-Viskositäts-Koeffizienten verschiedener Synthese-Ölarten stark voneinander ab.

Wegen der Unterschiede beim Viskositätsindex und beim Druck-Viskositäts-Koeffizienten kann sich die Schmierfilmbildung bei Syntheseölen von der bei Mineralölen mit gleicher Viskosität unterscheiden.

Im Hinblick auf die Schmierbedingungen bei mineralischen und synthetischen Ölen heben sich die kombinierten Effekte des Viskositätsindex und des Druck-Viskositäts-Koeffizienten in der Regel gegenseitig auf.

Tabelle 1 fasst die Eigenschaften der verschiedenen Ölsorten zusammen. Genaue Angaben sind bei den Herstellern der Öle anzufragen.

Vor allem Syntheseöle können mit Elementen wie Dichtungen, Lacken oder Wasser auf andere Weise interagieren wie Mineralöle. Diese Effekte sind daher genau wie die Mischbarkeit zu untersuchen.

Zusätze
Schmieröle enthalten in der Regel verschiedene Zusätze. Die wichtigsten sind Antioxidations-, Korrosionsschutz- und Antischaummittel sowie EP/AW-Zusätze. Bei Schmierbedingungen von κ < 1 werden EP/AW-Zusätze empfohlen, allerdings sollte bei Temperaturen über 80 °C ein Schmieröl mit EP/AW-Zusätzen nur nach sorgfältiger Prüfung eingesetzt werden.


Ölwechselintervall

Das Ölwechselintervall ist von den Betriebsbedingungen und der Ölsorte abhängig. Bei Ölbadschmierung genügt es meist, das Öl einmal im Jahr zu erneuern, sofern die Betriebstemperatur nicht 50 °C überstieg. In der Regel muss das Öl bei höheren Temperaturen oder starken Verschmutzungen häufiger gewechselt werden.
Bei der Ölumlaufschmierung wird das Ölwechselintervall anhand einer Inspektion der Ölqualität ermittelt, wobei die Oxidation sowie das Vorhandensein von Wasser und abrasiven Partikeln zu berücksichtigen sind. In Umlaufschmiersystemen lässt sich die Gebrauchsdauer des Öls durch das Abscheiden von Partikeln und Wasser verlängern.
Ölwechselintervalle für Mineralöle sind in Tabelle 2 angegeben.

Überblick über die wichtigsten Ölschmierverfahren

Zu den Ölschmierverfahren gehören:
  • Ölbad ohne Umlaufschmierung
  • Ölbad mit selbsttätiger Umlaufschmierung aufgrund des Pumpeffekts des Lagers
  • Ölumlaufschmierung mit externer Pumpe
  • Öleinspritzschmierung
  • Öl-Luft-Schmierung
Die Wahl des Ölschmierverfahrens richtet sich in erster Linie nach:
  • der Drehzahl
  • des Bedarfs nach Wärmeableitung
  • des Bedarfs nach der Abscheidung von Verunreinigungen (feste oder flüssige)
SKF bietet eine große Auswahl an Produkten für die Ölschmierung an, die hier nicht beschrieben werden. Weitere Informationen zu SKF Schmiersystemen und verwandten Produkten → Schmierungslösungen.
Ölbad ohne Umlaufschmierung
Das einfachste Ölschmierverfahren ist das Ölbad. Das Schmieröl wird dabei von den umlaufenden Lagerteilen mitgenommen, verteilt sich im Lager und fließt anschließend in das Ölbad zurück. Der Ölstand muss idealerweise so gewählt sein, dass er bis zur Mitte des niedrigsten Wälzkörpers reicht (Bild 1), wenn sich das Lager im Stillstand befindet. Ölstände über der empfohlenen Höhe führen aufgrund von Fettreibung zu einem Anstieg der Lagertemperatur (→ Lagerreibungsmoment, Anlaufreibungsmoment und Leistungsverlust).
Ölbad mit Umlaufschmierung
Das Öl aus einem Bad wird infolge unterschiedlicher Techniken zirkuliert. Einige Beispiele:
  • Öl wird mithilfe von Abläufen und Kanälen aufgefangen und an die Lager geleitet (Bild 2).
  • Eine bestimmte Komponente (Ring, Scheibe usw.) nimmt Öl aus einem Ölbad auf und befördert es (Bild 3).
  • Mithilfe des Pumpeffekts einiger Lagerarten kann das Öl zirkulieren. In Bild 4 pumpt das Axial-Pendelrollenlager das Öl, das durch darunterliegende Verbindungskanäle zum Axiallager zurückfließt.
Die Gestaltung dieser Schmierverfahren muss jeweils durch Tests überprüft werden.
Ölumlaufschmierung ohne Bad
Die Ölumlaufschmierung mittels einer externen Ölpumpe anstelle eines Ölbads kommt hauptsächlich dann zum Einsatz, wenn sie zur Ableitung der vom Lager und/oder anderen Quellen erzeugten Wärme benötigt wird. Der Ölumlauf ist zudem ein hervorragendes Schmierverfahren für den Abtransport von festen und flüssigen Verunreinigungen vom Lager zu Filtern und/oder Flüssigkeitsabscheidern. Gestaltung und Ausführung des Ölablaufs müssen sicherstellen, dass der Ölstand nicht ansteigt. → Wärmefluss der benachbarten Teile und Prozesse

Ein Basissystem für die Ölumlaufschmierung (Bild 5) enthält:
  • Ölpumpe
  • Filter
  • Ölbehälter
  • Vorrichtung für die Ölkühlung und/oder -erwärmung
Öleinspritzungschmierung
Die Öleinspritzungschmierung (Bild 6) ist eine Erweiterung der Ölumlaufschmierung und kommt bei Lagern zum Einsatz, die mit sehr hohen Drehzahlen laufen. Der Öldurchfluss und die entsprechende Düsengröße werden so bemessen, dass die Einspritzgeschwindigkeit des Öls mindestens 15 m/s beträgt.

Die Ölinjektoren sind so zu positionieren, dass der Ölstrahl zwischen einem der Ringe und dem Käfig in das Lager eindringt. Da Fettreibung zu erhöhten Temperaturen und Reibung führen kann, muss durch die Gestaltung und die Ausführung des Ölablaufs sichergestellt sein, dass sich kein Öl ansammelt.
Öl-Luft-Schmierung
Bei der Öl-Luft-Schmierung (Bild 7) wird mit äußerst geringen, genau dosierbaren Ölmengen gearbeitet, die mit Hilfe von Druckluft und über eine Injektordüse jeder Lagerstelle einzeln zugeführt werden können. 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 zudem das Lager und verhindert, dass Staub oder aggressive Gase eindringen. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt Hochgenauigkeitslager.
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