Lager Schmierung
Alle Lager verwenden eine Art von Schmiermittel. Schmiermittel reduzieren Reibung und damit Hitze und Verschleiß. Sie schützen auch die Lageroberflächen vor Korrosion und Verunreinigungen durch Fremdpartikel.
Typische Gleitlagerschmiermittel umfassen Druckluft, komprimierten Stickstoff, geschmolzene Metalle, Wasser, Kerosin, flüssige Kältemittel, Öle oder Fette. Typische Wälzlagerschmiermittel umfassen Mineralöl, Fett und pflanzenbasierte Öle.
Bevor die verschiedenen Arten von Lagerschmiermitteln erörtert werden, ist es wichtig, die gewünschten Eigenschaften eines Schmiermittels zu verstehen. Eine falsche Schmierung (zu viel oder zu wenig) ist ein häufiger Grund für Lagerausfälle.
Viskosität
Viskosität beschreibt den Fließwiderstand eines Schmiermittels und ist die wichtigste Eigenschaft eines Schmiermittels. Klebriger Honig hat eine hohe Viskosität, während Wasser eine niedrige Viskosität besitzt. Im Allgemeinen werden hochviskose Schmiermittel für hohe Lasten und niedrige Geschwindigkeiten verwendet, während niedrigviskose Schmiermittel für niedrige Lasten und hohe Geschwindigkeiten geeignet sind.
Tipp: Wenn Sie sich nicht merken können, ob dickere Flüssigkeiten eine hohe oder niedrige Viskosität haben, ersetzen Sie das Wort 'Viskosität' durch 'Fließwiderstand', z.B. 'Honig hat eine hohe Viskosität' wird zu 'Honig hat einen hohen Fließwiderstand'.
Schmiermittelanwendungen
Viskositätsindex (VI)
Der Viskositätsindex (VI) beschreibt, wie sich die Viskosität eines Schmiermittels bei Temperaturänderungen verhält.
- Ein hoher Viskositätsindex bedeutet, dass das Schmiermittel wenig von Temperaturänderungen beeinflusst wird.
- Ein niedriger Viskositätsindex bedeutet, dass das Schmiermittel stark von Temperaturänderungen beeinflusst wird.
Flammpunkt, Brennpunkt und Stockpunkt
Weitere wichtige Faktoren für Schmiermittel sind der Flammpunkt, Brennpunkt und Stockpunkt.
- Flammpunkt – die niedrigste Temperatur, bei der Dämpfe, die von einem Material erzeugt werden, entzündet werden können.
- Brennpunkt – die niedrigste Temperatur, bei der Dämpfe, die von einem Material erzeugt werden, weiter brennen, selbst nachdem die Zündquelle entfernt wurde.
- Stockpunkt – die Temperatur, bei der eine Flüssigkeit aufhört zu fließen (unter Schwerkraft).
Der Flammpunkt und der Brennpunkt sind besonders wichtig bei der Auswahl von Schmiermitteln für Hochtemperaturanwendungen. Ein ungeeignetes Schmiermittel für Hochtemperaturanwendungen kann eine Brandgefahr darstellen.
Der Stockpunkt ist besonders wichtig bei der Auswahl von Schmiermitteln für Niedrigtemperaturanwendungen. Ein ungeeignetes Schmiermittel für Niedrigtemperaturanwendungen kann dazu führen, dass das Schmiermittel einfriert, was Pumpen blockieren und Komponenten beschädigen kann, die keine Schmierung mehr erhalten.
Schmiermitteltypen (tierisch, pflanzlich, mineralöl- und synthetisch)
Traditionell wurden Tierfette als Lagerschmiermittel verwendet. Fett von domestizierten Tieren wie Rindern, Schweinen und Ziegen wurde in vielen Anwendungen eingesetzt, einschließlich der Schmierung von Wagenachsen. Später kamen pflanzliche/gemüsebasierte Schmiermittel wie Palm-, Rizinus-, Sonnenblumen-, Raps- und Sojaöl hinzu. Fast alle modernen Schmiermittel basieren auf Mineralöl oder sind synthetisch.
Es gibt viele verschiedene Schmiermittel, da zahlreiche Geräte in unterschiedlichen Systemen geschmiert werden müssen. Druck, Temperatur, Geschwindigkeit und Last sind nur einige der Faktoren, die Schmiermittel beeinflussen. Geschwindigkeit mag kein offensichtlicher Faktor sein, aber die Zentrifugalkräfte (physikalisch korrekt Zentripetalkräfte), die eine Maschine während des Betriebs erzeugt, können das Schmiermittel verdrängen, was zu Reibung und Verschleiß führt.
Mineralölbasierte Schmiermittel sind die am häufigsten verwendeten Schmiermittel, da sie kostengünstig und vielseitig sind. Synthetische Schmiermittel sind in der Regel teurer als mineralölbasierte Schmiermittel und daher weniger verbreitet. Tierfettbasierte Schmiermittel sind für viele Anwendungen ungeeignet aufgrund ihrer geringen Verfügbarkeit und religiöser Einschränkungen, z.B. bei der Verwendung von Schweinefett.
Pflanzenöle erleben aufgrund technologischer Fortschritte ein Wachstum in der Nutzung. Pflanzenöle bieten viele Vorteile gegenüber mineralölbasierten Schmiermitteln, darunter:
- Ein sehr hohes Maß an Schmierfähigkeit (d.h. sie sind 'rutschig').
- Ein hoher Viskositätsindex.
- Höhere Flammpunkte.
- Höhere Brennpunkte.
Pflanzenöle sind auch biologisch abbaubar, was aufgrund der zunehmenden Umweltvorschriften immer wichtiger wird. Ein häufiger Anwender von pflanzenbasierten Schmiermitteln sind Industrieanlagen in der Lebensmittelindustrie, da diese gezwungen sind, pflanzenölbasierte Schmiermittel zu verwenden, um eine Kontamination des Produkts zu vermeiden.
Einer der größten Nachteile von Pflanzenölen ist ihre schnelle Oxidation bei hohen Temperaturen im Vergleich zu Mineralölen, was zu einer Verringerung ihrer Schmiereigenschaften führt.
Schmiermittelzustände (gasförmig, flüssig, halbfest und fest)
Schmiermittel können gasförmig, flüssig, halbfest oder fest sein.
- Gängige gasförmige Schmiermittel umfassen Luft, Stickstoff und Helium.
- Gängige flüssige Schmiermittel umfassen Mineral- und Pflanzenöle.
- Gängige halbfeste Schmiermittel umfassen alle Arten von Fetten (Verdickungsmittel können seifen- oder nicht-seifenbasiert sein).
- Gängige feste Schmiermittel umfassen Graphit und bestimmte Polymere wie PTFE.
Gasförmige Schmiermittel
Gasförmige Schmiermittel werden für Anwendungen mit sehr niedrigen Lasten und sehr kleinen Abständen zwischen den Kontaktflächen verwendet. Sie bieten keine Kühl- und Schmierfähigkeiten wie andere Schmiermittel, können jedoch über einen weiten Temperaturbereich arbeiten und verdampfen, kavitieren oder zersetzen sich nicht. Aufgrund der sehr feinen Toleranzen, die bei dieser Art von Schmiermittel erforderlich sind, sind spezialisierte Designer und Hersteller notwendig.
Flüssige Schmiermittel
Flüssige Schmiermittel können hohe Lasten tragen und bieten gleichzeitig gute Kühl- und Schmiereigenschaften. Sie können durch Schwerkrafttanks, Pumpen, Ölbecher oder durch Eintauchen der Komponente in das flüssige Schmiermittel selbst zugeführt werden (vertikale Wellenlager verwenden oft diesen Ansatz).
Schmieröl
Da Wärme aus dem geschmierten Bereich entfernt und extern gekühlt werden kann, sind flüssige Schmiermittel für höhere Temperaturanwendungen geeignet. Im Allgemeinen nimmt die Viskosität der gewählten flüssigen Schmiermittel mit zunehmender Geschwindigkeit ab und mit zunehmender Last zu.
Halbfeste Schmiermittel
Halbfeste Schmiermittel sind flüssige Schmiermittel, die mit Additiven und Verdickungsmitteln (oft seifenbasiert, z.B. Natriumstearat, Calciumstearat oder Lithiumstearat) gemischt werden. Typische Fette bestehen aus 75-95% Öl, 0-5% Additiven und 5-20% Seife. Fette haben den Vorteil, dass sie nach dem Auftragen an Ort und Stelle bleiben, sie müssen nicht oft nachgefüllt werden und sie wirken als Barriere, um Verunreinigungen auszuschließen. Die größten Nachteile von Fetten sind ihre schlechten Wärmeableitungseigenschaften und ihre Unfähigkeit, Verunreinigungen zu entfernen, die im Fett eingeschlossen werden können.
Feste Schmiermittel
Feste Schmiermittel sind bei höheren Lasten und Drücken effektiver als andere Schmiermitteltypen und bieten auch gute Stabilität bei erhöhten Temperaturen (materialabhängig). Im Vergleich zu anderen Schmiermitteln haben sie jedoch einen höheren Reibungskoeffizienten und schlechte Wärmeableitungseigenschaften. Feste Schmiermittel sind selten für Hochgeschwindigkeitsanwendungen geeignet.
Zusätzliche Ressourcen
https://www.amroll.com/bearing-lubrication.html
https://koyo.jtekt.co.jp/en/support/bearing-knowledge/12-1000.html