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17.07.2014

Wälzlagerschmierung

Richtige Wälzlagerschmierung reduziert Maschinenausfälle durch Lagerschäden und erhöht die Betriebssicherheit

Funktionsprinzip und Typen eines Wälzlagers

Wälzlager ermöglichen eine reibungsreduzierte Drehbewegung zwischen verschiedenen Maschinenkomponenten.
In der Technik werden Wälzlager deshalb u.a. zur Führung und zur Stützung von Wellen und Achsen eingesetzt. Wälzlager basieren auf dem Prinzip der Rollreibung: Sie bestehen aus einem Innen- und Außenring, zwischen denen Wälzkörper abrollen, die zur weiteren Reduzierung von Reibung und Verschleiß durch einen Käfig getrennt gehalten werden. Als Wälzkörper kommen je nach Belastung unterschiedliche Bauformen, wie z.B. Kugeln oder Rollen zum Einsatz. Aufgrund der mit der Wälzkörperform einhergehenden Rollreibung eignen sich Kugellager insbesondere für hohe Drehzahlen, Rollenlager dagegen besser für hohe Lasten.

Aufgaben des Wälzlagerschmierstoffes

Ziel der Wälzlagerschmierung ist es, die metallische Berührung der Roll- und Gleitflächen durch einen Schmierfilm zu verhindern, um so die Gleitreibung im Wälzlager weiter zu reduzieren. Ferner führt die Schmierung des Wälzlagers zu einer Verbesserung des Verschleißschutzes. Dadurch werden Lagerschäden vermieden, die Standzeiten des Lagers verlängert und die Betriebssicherheit erhöht. Zusätzliche Aufgaben des Schmierstoffs im Wälzlager sind, je nach Schmierstoffart (Öl oder Fett mit entsprechender Additivierung), der Korrosionsschutz, die Abfuhr von Wärme aus dem Lager, der Schutz des Lagers gegen Verunreinigungen von innen und außen, die Dämpfung des Laufgeräusches des Lagers, sowie die Unterstützung der Dichtwirkung der Lagerdichtungen.

Entscheidungskriterien für Fett- oder Ölschmierung
Bei ca. 90 % aller Wälzlager wird eine Fettschmierung angewandt. Die wesentlichen Vorteile einer Fettschmierung sind:

  • sehr geringer konstruktiver Aufwand
  • gute Unterstützung der Abdichtung des Lagers
  • lange Gebrauchsdauer
  • niedriges Reibmoment
  • gute Notlaufeigenschaften bei Festschmierstoffen
  • gute geräuschdämpfende Eigenschaften

Fette ermöglichen bei richtiger Auswahl für alle Lagerbauarten, außer Axial-Pendelrollenlager, eine für einen breiten Drehzahl- und Belastungsbereich zuverlässige Schmierung.

Aufbau und Charakterisierung von Fetten
Schmierfette bestehen aus einem Grundöl, das durch einen Verdicker gebunden wird. Dadurch verbleibt das Öl an der Schmierstelle. Dort gewährleistet es einen wirksamen Schutz gegen Reibung und Verschleiß und dichtet die Schmierstelle gegen äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit und Fremdstoffe ab. Deshalb sind Fette ideal zum Einsatz in Wälzlagern geeignet. Die typischen Leistungsmerkmale eines Fettes, wie Tropfpunkt, Lastaufnahmevermögen und Wasserbeständigkeit werden durch das Grundöl und den Verdicker bestimmt. Die Verbesserung des Korrosions- und Verschleißschutzes, des Lastaufnahme- und Haftvermögens und der Alterungsbeständigkeit erfolgt über die dem Fett beigefügten Additive.

Kenndaten zur Auswahl eines Wälzlagerfettes

Die Auswahl eines Wälzlagerfettes richtet sich nach der Bauart des Wälzlagers und dem Material des Wälzlagerkäfigs (Metalle oder Kunststoffe), sowie den Einsatz- und Anwendungsbedingungen wie Einsatztemperatur, Drehzahlbereich, Druckbelastung und Umgebungseinflüsse (Wasser, Staub oder aggressive Medien). Für die Charakterisierung eines Wälzlagerfettes stehen die folgenden Kenndaten zur Verfügung.

1. NLGI-Klasse

Bei Schmierfetten ist die Konsistenz die Kenngröße für die Festigkeit eines Fettes. Die Klassifizierung von Fetten nach NLGI reicht von sehr weich (Klasse 000) bis zu sehr fest (Klasse 6). Für den Einsatz in Wälzlagern eignen sich Schmierfette der NLGI-Klassen 1-4.

2. Tropfpunkt (in °C)

Der Tropfpunkt eines Schmierfettes ist die Temperatur, bei der die Verflüssigung des Fettes eintritt. Er liegt wesentlich über der empfohlenen Einsatztemperatur, die bei einem Wälzlager nicht nur durch die Umgebungstemperatur bestimmt wird, sondern auch durch die Wärme, die sich beim Betrieb des Wälzlagers im Lager entwickelt.

3. VKA-Wert

Der Vierkugelapparat ist eine Prüfvorrichtung für Schmierstoffe, die bei hohen Flächenpressungen eingesetzt werden. Er besteht aus einer rotierenden Laufkugel, die auf drei Standkugeln gleitet. Bei der Prüfung zur maximalen Lastaufnahme des Schmierstoffes wirkt auf die Laufkugel eine Prüfkraft ein, die stufenweise erhöht wird, bis infolge der Reibungswärme das Vierkugelsystem verschweißt.

4. DN-Wert (Drehzahlfaktor)

Der DN-Wert gibt an, bis zu welchen maximalen Umfangsgeschwindigkeiten ein Schmierfett in einem Wälzlager eingesetzt werden kann. Er errechnet sich aus der Lagerdrehzahl, dem mittleren Lagerdurchmesser (in mm) und einem Faktor zur Berücksichtigung des Gleitreibungsanteils der Lagerbauart.

5. SKF-Emcor-Wert

Das SKF-Emcor Verfahren wird zur Beurteilung der Korrosionsschutzeigenschaften von Wälzlagerfetten angewandt. Dabei wird dem Fett Wasser zugegeben und in Pendelkugellagern mit definierter Laufdauer, Drehzahl und bestimmten Stillstandzeiten gemäß DIN 51802 auf Korrosion untersucht. Ergibt sich bei Sichtprüfung der Prüfringe keine Korrosion, so ist der Korrosionsgrad 0. Bei sehr starker Korrosion ist der Korrosionsgrad 5.

Schmierung von Wälzlagern

Wichtige Voraussetzung für eine hohe Betriebssicherheit eines Wälzlagers ist die kontinuierliche Versorgung mit Schmierstoff. Bei der Erst- oder Neubefettung des Lagers müssen die Hinweise des Lagerherstellers beachtet werden. Es ist so zu befüllen, dass alle Funktionsflächen sicher Fett erhalten. Langsam laufende Lager (DN-Wert < 50.000) und deren Gehäuse können voll befüllt werden, schnell laufende Lager (DN-Wert > 400.000) bis zu 1/4 des freien Lagerinnenraums. Sonst empfiehlt sich eine Befüllung bis zu 1/3.

Fettgeschmierte Lager sind ausreichend betriebssicher, wenn die Nachschmierfristen nicht überschritten werden. Eine Nachschmierung ist erforderlich, wenn die Fettgebrauchsdauer geringer ist als die zu erwartende Lagerlebensdauer. Die Nachschmierung erfolgt mittels Fettpresse oder automatischen Schmiersystemen. Wenn möglich, sollte während des Betriebs nachgeschmiert werden. Die Nachschmiermengen liegen bei 50–80 % der Erstfüllmenge. Ist die Abführung des Altfettes nicht möglich, sollte die Fettmenge begrenzt werden, um eine Überschmierung des Lagers zu vermeiden.

Bei langen Nachschmierintervallen ist ein möglichst kompletter Fettaustausch anzustreben. Vor Umstellung auf eine andere Fettsorte, ist das Wälzlager grundsätzlich zu reinigen bzw. das Fett solange nachzuschmieren, bis das alte Fett vollständig aus dem Lager herausgedrückt ist. In diesem Fall muss die Mischbarkeit der Schmierstoffe und die Materialverträglichkeit vorab geprüft werden.

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