Schmierung

Grundlagen

Schmierung und Wartung sind wichtig für die zuverlässige Funktion und lange Gebrauchsdauer der Wälzlager.

Aufgaben des Schmierstoffes

Der Schmierstoff soll:

• an den Kontaktflächen einen ausreichend tragfähigen Schmierfilm ausbilden und dort damit Verschleiß und vorzeitige Ermüdung vermeiden
• bei Ölschmierung die Wärme ableiten
• bei Fettschmierung das Lager zusätzlich nach außen gegen feste und flüssige Verunreinigungen abdichten
• das Laufgeräusch dämpfen
• vor Korrosion schützen.

Wahl der Schmierungsart

Öl- oder Fettschmierung

Bei der Konstruktion ist möglichst früh festzulegen, ob die Lager mit Fett oder Öl geschmiert werden.

Für die Art der Schmierung und die Schmierstoffmenge sind entscheidend:

• die Betriebsbedingungen
• die Bauform und Größe des Lagers
• die Anschlusskonstruktion
• die Schmierstoffführung.

Fettschmierung

Kriterien für Fettschmierung

Bei Fettschmierung sind folgende Kriterien zu betrachten:

• sehr geringer konstruktiver Aufwand
• die Dichtwirkung
• die Depotwirkung
• hohe Gebrauchsdauer bei geringem Wartungsaufwand (unter Umständen Lebensdauer-Schmierung möglich)
• bei Nachschmierung gegebenenfalls Auffangraum für Altfett und Zuführungskanäle berücksichtigen
• keine Wärmeabfuhr durch den Schmierstoff
• kein Ausspülen von Verschleiß- und sonstigen Partikeln.

Ölschmierung

Kriterien für Ölschmierung

Bei Ölschmierung sind zu betrachten:

• gute Schmierstoffverteilung und -versorgung des Kontaktes
• Wärmeabfuhr aus dem Lager möglich (wichtig vor allem bei hohen Drehzahlen und Belastungen)
• Ausspülen von Verschleißpartikeln
• bei Minimalmengenschmierung sehr geringe Reibungsverluste
• aufwändigere Zuführung und Abdichtung erforderlich.

Bei extremen Betriebsbedingungen (zum Beispiel sehr hohen ­Temperaturen, Vakuum, aggressiven Medien) sind auch Sonderschmierverfahren wie Feststoffschmierung nach Rücksprache mit Schaeffler möglich.

Gestaltung der Schmierstoffleitungen

Vorgaben einhalten

Die Zuführleitungen und Schmierbohrungen in den Gehäusen und Wellen ➤ Bild und ➤ Bild  sind:

• direkt zur Schmierbohrung des Wälzlagers zu führen
• möglichst kurz zu halten.

Für jedes Lager ist eine eigene Leitung vorzusehen. Auf befüllte Leitungen achten ➤ Bild; Leitung eventuell entlüften. Hinweise der Schmieranlagenhersteller beachten.

Schmierstoff-leitungen

Anordnung der Leitungen bei mehreren Lagern auf einer Welle

Weitere Informationen

Umfangreiche Informationen zur Schmierung von Wälzlagern enthält die Technische Produktinformation TPI 176. Diese Publikation kann bei Schaeffler angefordert werden.

Fettschmierung

Fette sind nach den unterschiedlich aufgebauten Verdickern und den Grundölen unterscheidbar. Für die Grundöle der Fette gelten die Angaben im Abschnitt Ölschmierung ➤ Link.

Aufbau eines Schmierfettes

Die herkömmlichen Fette haben Metallseifen als Verdicker und ein mineralisches Grundöl ➤ Bild. Zusätzlich enthalten sie Additive. Diese beeinflussen zum Beispiel gezielt die Eigenschaften hinsichtlich Verschleißschutz, Korrosionsschutz oder Alterungsstabilität. Diese Additiv-Packages sind jedoch nicht in jedem Temperatur- und Lastbereich wirksam.

Fette verhalten sich sehr unterschiedlich gegenüber Umwelteinflüssen wie Temperatur und Feuchtigkeit.

Art des Schmierfetts Verdicker Additivierung Grundöl Fett

Die Verträglichkeit der Schmierstoffe muss grundsätzlich geprüft werden zu:

• Schmierstoffen untereinander
• Korrosionsschutzmitteln
• Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren
• Leicht- und Buntmetallen
• Beschichtungen
• Farben, Lacken
• und zur Umwelt. Bei der Umweltverträglichkeit sind unter anderem die Toxizität, die biologische Abbaubarkeit und die Wassergefährdungsklasse zu berücksichtigen.

Art des Schmierfetts

Die Eigenschaften eines Schmierfetts hängen ab von:

• dem Grundöl
• der Viskosität des Grundöls (wichtig für den Drehzahlbereich)
• dem Verdicker (Scherfestigkeit wichtig für den Drehzahlbereich)
• der Additivierung.

Konsistenz der Schmierfette

Schmierfette sind in Konsistenzklassen eingeteilt (NLGI-Klassen nach DIN 51818). Für Wälzlager werden bevorzugt die Klassen 1, 2, 3 eingesetzt ➤ Bild.

Konsistenz von Schmierfetten NLGI-Klassen

Auswahl des geeigneten Fetts

Die Betriebsbedingungen bestimmen das Fett

Geeignet sind Wälzlager-Schmierfette K nach DIN 51825.

Die Fette sind nach den Betriebsbedingungen des Lagers zu wählen:

• Temperatur
• Druckbelastung ➤ Link
• Drehzahl ➤ Link
• Wasser und Feuchtigkeit ➤ Link.

Gebrauchstemperaturbereich

Das Fett muss den Betriebstemperaturen entsprechen

Der Gebrauchstemperaturbereich des Fetts muss dem Bereich der möglichen Betriebstemperaturen im Wälzlager entsprechen.

Die Fetthersteller geben für ihre Wälzlager-Schmierfette K nach DIN 51825 einen Gebrauchstemperaturbereich an.

Der obere Wert wird nach DIN 51821 über die Prüfung mit dem FAG‑Wälz­lagerfett-Prüfgerät FE9 festgelegt. Bei der oberen Gebrauchstemperatur muss in diesem Test eine 50-prozentige Ausfallwahrscheinlichkeit (F₅₀) von mindestens 100 Stunden erreicht werden.

Der untere Wert wird nach DIN 51825 über den Fließdruck definiert. Der Fließdruck für ein Schmierfett ist der erforderliche Druck, um einen Strang des Schmierfetts durch eine definierte Düse zu drücken. Für Schmierfette K muss der Fließdruck bei der unteren Gebrauchs­temperatur kleiner 1  400 mbar sein.

Die Bestimmung der unteren Gebrauchstemperatur nach dem Fließdruck sagt jedoch nur aus, ob das Schmierfett bei dieser Temperatur förderbar ist. Eine Aussage über die Tieftemperatur-Eignung in Wälzlagern kann daraus nicht abgeleitet werden.

Daher wird zusätzlich für die untere Gebrauchstemperatur eines Schmierfettes auch die Bestimmung des Tieftemperatur-Reibungsmoments nach ASTM D 1478 oder IP 186/93 herangezogen. Bei der unteren Gebrauchstemperatur darf das Startdrehmoment nicht größer als 1 000 Nmm und das Laufdrehmoment nicht größer als 100 Nmm sein.

Schaeffler empfiehlt, Schmierfette im Hinblick auf die sich einstellende Lagertemperatur im Standard-Einsatzbereich zu verwenden, um eine zuverlässige Schmierwirkung beziehungsweise eine annehmbare Fettgebrauchsdauer zu erreichen ➤ Bild.

Fette geben bei niedrigen Temperaturen nur wenig Grundöl ab. Als Folge kann hier Mangelschmierung auftreten. Daher empfiehlt Schaeffler, die Fette nicht dauerhaft unterhalb der unteren Dauergrenztemperatur ϑ_Grenz,unten zu verwenden ➤ Bild. Diese liegt circa 20 K über der unteren Gebrauchstemperatur des Fettes nach Angaben der Fetthersteller.

Die obere Dauergrenztemperatur ϑ_Grenz,oben darf nicht überschritten werden, wenn eine temperaturbedingte Minderung der Fettgebrauchsdauer vermieden werden soll; siehe Fettgebrauchsdauer ➤ Link.

Bei isotherm-niedrigen Temperaturen (zum Beispiel Kühlhaus­anwendungen) muss sichergestellt werden, dass die Ölabgabe des Fetts abhängig vom Lagertyp ausreichend ist.

Gebrauchstemperaturbereich ϑ = Gebrauchstemperatur ΔT = Temperaturdifferenz Obere Gebrauchstemperatur nach Fetthersteller ϑGrenz,oben ϑGrenz,unten Untere Gebrauchstemperatur nach Fetthersteller Standard-Einsatzbereich

Druckbelastbarkeit

Die Druckbelastbarkeit hängt von der Viskosität ab

Für einen tragfähigen Schmierfilm muss die Viskosität bei Betriebstemperatur ausreichend hoch sein. Bei hohen Belastungen sind Schmierfette mit EP-Eigenschaften („extreme pressure“) und hoher Grundölviskosität zu verwenden (KP-Fett nach DIN 51825). Solche Fette sind auch einzusetzen für Lager mit einem höheren Gleitanteil und bei Linienkontakt.

Silikonschmierfette sind nur bei geringen Belastungen möglich (P ≦ 0,03 · C).

Schmierfette mit Festschmierstoffen sind bevorzugt für Anwendungen im Misch- und Grenzreibungsgebiet zu verwenden. Die Festschmierstoff-Partikelgröße darf 5 μm nicht überschreiten.

Drehzahl

Drehzahlkennwert n · d_M ist ein Kriterium für die Fettwahl

Die Schmierfette sind nach dem Drehzahlkennwert n · d_M für Fett auszuwählen ➤ Tabelle:

• für schnell laufende Wälzlager oder bei kleinem Anlaufmoment sind Fette mit einem hohen Drehzahlkennwert zu nehmen
• für langsam laufende Lager sind Fette mit einem niedrigen ­Drehzahlkennwert zu verwenden.

Bei Zentrifugalbeschleunigungen ＞ 500g kann es zu einer Separierung (Trennung von Verdicker und Grundöl) kommen. In diesem Fall beim Schmierstoffhersteller rückfragen.

Polyharnstofffette können bei Scherbeanspruchung ihre Konsistenz stärker ändern als Metallseifenfette.

Wasser und Feuchtigkeit

Wasser verringert die Gebrauchsdauer

Wasser im Schmierfett setzt die Gebrauchsdauer der Lager stark herab:

• das statische Verhalten von Schmierfetten gegenüber Wasser wird nach DIN 51807 bewertet ➤ Bild
• die Korrosionsschutzeigenschaften können nach DIN 51802 (Emcor-Test) geprüft werden (Angaben in den Datenblättern der Fetthersteller).

Verhalten gegenüber Wasser nach DIN 51807 Schablone Fettprobe Glasstreifen

Fettgebrauchsdauer

Die Fettgebrauchsdauer t_fG gilt, wenn sie unter der errechneten Lagerlebensdauer liegt und die Lager nicht geschmiert werden.

Ein Richtwert ist näherungsweise bestimmbar nach ➤ Formel:

Richtwert für die Fettgebrauchsdauer

Legende

tfG	h	Richtwert für die Fettgebrauchsdauer
tf	h	Grundfettgebrauchsdauer
KT, KP, KR, KU	-	Korrekturfaktoren für Temperatur, Belastung, Oszillation, Umgebung

Eine Fettgebrauchsdauer ＞ 3 Jahre ist mit dem Schmierstoffhersteller abzustimmen.

Hinweise zur Berechnung der Fettgebrauchsdauer beachten ➤ Link.

Grundfettgebrauchsdauer

Diese gilt bei den Voraussetzungen nach ➤ Tabelle.

Voraussetzungen für die Grundfettgebrauchsdauer

	Bedingung
Lagertemperatur	＜ obere Dauergrenztemperatur ϑGrenz,oben
Belastungsverhältnis	C0/P = 20
Drehzahl und Belastung	konstant
Belastung in Hauptrichtung	Radiallager radial, Axiallager axial
Drehachse	horizontal bei Radiallagern
Innenring	drehend
Umgebungseinflüsse	keine störenden

Die Grundfettgebrauchsdauer t_f hängt ab vom lagerbezogenen Drehzahlkennwert k_f · n · d_M und wird ermittelt aus ➤ Bild.

Legende

kf	-	Faktor der Lagerbauart ➤ Tabelle
n	min–1	Betriebsdrehzahl oder äquivalente Drehzahl
dM	mm	Mittlerer Lagerdurchmesser (d + D)/2

Ermittlung der Grundfettgebrauchsdauer

Ermittlung der Grundfett­gebrauchsdauer tf = Grundfettgebrauchsdauer kf · n · dM = Lagerbezogener Drehzahlkennwert

Faktor k_f – abhängig von der Lagerbauart

Lagerbauart	Faktor kf
Rillenkugellager, einreihig, Generation C	0,8
Rillenkugellager, einreihig	1
Rillenkugellager, zweireihig	1,5
Schrägkugellager, einreihig	1,6
Schrägkugellager, einreihig, X-life	1,3
Schrägkugellager, zweireihig	2
Schrägkugellager, zweireihig, X-life	1,6
Spindellager, α = 15°	0,75
Spindellager, α = 25°	0,9
Vierpunktlager	1,6
Vierpunktlager, X-life	1,3
Pendelkugellager	1,45
Axial-Rillenkugellager	5,5
Axial-Schrägkugellager, einreihig	1,8
Axial-Schrägkugellager, zweireihig	2
Zylinderrollenlager, einreihig	2
Zylinderrollenlager LSL, ZSL	3
Zylinderrollenlager, zweireihig	3
Zylinderrollenlager, vollrollig	6
Kegelrollenlager	4
Pendelrollenlager	8
Toroidalrollenlager TORB	8
Nadelkränze, Nadellager	3,6
Nadelhülsen, Nadelbüchsen	4,2
Stützrollen, Kurvenrollen mit Käfig, Kurvenrollen vollrollig	20
Stützrollen, Kurvenrollen, vollnadelig	40
Laufrollen, einreihig	1
Laufrollen, zweireihig	2
Stützrollen PWTR, Kurvenrollen PWKR	6
Kreuzrollenlager	4,4
Axial-Nadellager, Axial-Zylinderrollenlager	58
Spannlager, Gehäuseeinheiten	1

Hinweise zur Berechnung der Fettgebrauchsdauer

Kombinierte Wälzlager

Hier sind Radial- und Axiallager getrennt zu berechnen; bestimmend ist jeweils die kürzere Fettgebrauchsdauer.

Drehender Außenring

Bei drehendem Außenring kann sich die Fettgebrauchsdauer verkürzen.

Bei Stütz- und Kurvenrollen:

• dürfen keine Winkelfehler auftreten
• sind die Auswirkungen des drehenden Außenrings auf die ­Fettgebrauchsdauer im Lagerbauartfaktor k_f berücksichtigt.

Einschränkungen der Berechnung

Die Fettgebrauchsdauer kann nicht nach dem beschriebenen Verfahren ermittelt werden:

• wenn das Schmierfett aus der Lagerung auslaufen kann
  • das Grundöl übermäßig ausdampft
  • bei Lagerstellen ohne Abdichtung
  • bei Axiallagern mit waagrechter Drehachse.
• wenn im Betrieb Luft durch das Wälzlager gesaugt wird
  • das Fett kann oxidieren
• bei Lagerungen mit senkrechter Welle
• bei Changierbetrieb (das Fett verteilt sich über den Gesamthub)
• wenn Schmutz, Wasser oder andere Flüssigkeiten in das Lager eindringen
• für Spindellager
• für Hülsenfreiläufe
• bei Lagern für Gewindetriebe
• bei Genauigkeitslagern für kombinierte Lasten
• bei Hochgenauigkeits-Zylinderrollenlagern NN30.

Weitere Hinweise zur Schmierung in den Produktkapiteln beachten.

Korrekturfaktoren zur Bestimmung der Fettgebrauchsdauer

Temperaturfaktor K_T

Liegt die Lagertemperatur über der Referenztemperatur ϑ_Referenz, ist K_T nach dem Diagramm zu bestimmen ➤ Bild.

Das Diagramm darf nicht angewendet werden, wenn die Lagertemperatur höher ist als die obere Gebrauchstemperatur des eingesetzten Fetts ➤ Tabelle. Hier ist gegebenenfalls ein anderes Fett zu wählen oder bei Schaeffler anzufragen.

In Abhängigkeit von der Fettqualität sind unterhalb der Referenztemperatur auch Temperaturfaktoren K_T > 1 möglich.

Temperaturfaktor KT = Temperaturfaktor K über ϑReferenz

Belastungsfaktor K_P

Der Faktor K_P hängt vom Lager ab und beschreibt die Minderung bei höheren Belastungen (hier wird das Fett stärker belastet) ➤ Bild und ➤ Tabelle.

Korrekturfaktor Belastung Kp Kp = Korrekturfaktor Belastung C0/P = Verhältnis statische Tragzahl zu dynamischer äquivalenter Lagerbelastung ➤ Tabelle

Korrekturfaktor Belastung K_P

Kurve1) ➤ Bild	Lagerbauart
	Axial-Schrägkugellager zweireihig
	Axial-Rillenkugellager
	Axial-Nadellager, Axial-Zylinderrollenlager
	Kreuzrollenlager
	Pendelrollenlager mit Mittelbord
	Nadelkränze, Nadellager
	Nadelhülsen, Nadelbüchsen
	Zylinderrollenlager zweireihig (ausgenommen NN30)
	Stützrollen PWTR, Kurvenrollen PWKR
	Stütz- und Kurvenrollen mit Käfig, vollrollig
	Stütz- und Kurvenrollen, vollnadelig
	Vierpunktlager
	Zylinderrollenlager LSL, ZSL
	Zylinderrollenlager vollrollig
	Zylinderrollenlager einreihig (konstante und wechselnde Last)
	Kegelrollenlager
	Tonnenlager
	Pendelrollenlager ohne Mittelbord (E1)
	Toroidalrollenlager
	Rillenkugellager (einreihig und zweireihig)
	Schrägkugellager (einreihig und zweireihig)
	Pendelkugellager
	Laufrollen (einreihig und zweireihig)
	Spannlager, Gehäuseeinheiten

1. Kurven ➤ Bild.

Oszillationsfaktor K_R

Der Faktor K_R wirkt sich aus, wenn der Schwenkwinkel φ ＜ 180° ist ➤ Bild. Oszillierende Bewegungen beanspruchen das Schmierfett höher als rotative.

Um Tribokorrosion zu vermindern, muss die Schmierfrist verkürzt werden.

Findet keine vollständige Wälzkörperumdrehung statt, ist bei Schaeffler anzufragen.

Korrekturfaktor Oszillation KR KR = Korrekturfaktor Oszillation φ = Schwenkwinkel Schwenkwinkel φ ＜ 5° benötigt Sonderschmierstoffe

Umgebungsfaktor K_U

Der Faktor K_U berücksichtigt Einflüsse durch Feuchtigkeit, Rüttelkräfte, geringe Vibrationen (Ursache für Tribokorrosion) und Stöße ➤ Tabelle. Er berücksichtigt keine extremen Umgebungseinflüsse wie Wasser, aggressive Medien, Schmutz, radioaktive Strahlung und extreme Vibrationen, wie beispielsweise bei Rüttlern.

Zur Verschmutzung ist auch der Einfluss der Verschmutzung auf die Lebensdauerberechnung zu beachten.

Umgebungsfaktor K_U

Umgebungseinfluss	Faktor KU
gering (z. B. Prüfstand)	1
mittel (Standard)	0,8
stark (z. B. Freiluftanwendung)	0,5

Nachschmierfristen

Schmierfristen beachten

Werden Wälzlager nachgeschmiert, ist die Schmierfrist zu beachten, damit eine sichere Funktion der Lager gewährleistet ist.

Die genaue Schmierfrist ist durch Versuche unter Anwendungs­bedingungen zu ermitteln. Dazu:

• ausreichend langen Beobachtungszeitraum wählen
• Fettzustand in regelmäßigen Zeitabständen prüfen.

Aus Gründen der Betriebssicherheit sind Nachschmierfristen ＞ 1 Jahr nicht zu empfehlen.

Schmierfrist-Richtwert

Für die meisten Anwendungen ist der Richtwert erfahrungsgemäß ➤ Formel.

Richtwert für die Nachschmierfrist

Legende

tfR	h	Richtwert für die Nachschmierfrist
tfG	h	Richtwert für die Fettgebrauchsdauer ➤ Link

Nachschmierbedingungen

Beim Nachschmieren ist das gleiche Schmierfett zu verwenden wie bei der Erstbefettung. Bei anderen Fetten müssen die Mischbarkeit und Verträglichkeit der Fette geprüft werden ➤ Link.

Nachschmiermenge

Durch die kompakte Bauweise der Lager sollte mit 50% bis 80% der Erstbefettungsmenge nachgeschmiert werden (Empfehlung).

Sind luftgefüllte Zufuhrleitungen vorhanden, so ist das Füllvolumen der Zufuhrleitungen bei der Nachschmiermenge zu berücksichtigen.

Nachschmierung

Das Nachschmieren erfolgt immer:

• bei betriebswarmem und drehendem Lager
• vor dem Stillstand
• vor langen Betriebsunterbrechungen.

Es wird so lange nachgeschmiert, bis sich an den Dichtspalten ein frischer Fettkragen bildet. Das alte Schmierfett muss dabei ungehindert aus dem Lager austreten können.

Fettvorrat

Die Erstbefettungsmenge liegt zwischen 30% und 100% des freien Lagervolumens, abhängig von der Lagerbauart und den Betriebsbedingungen.

Ein Fettvorrat kann die Fettgebrauchsdauer verlängern. Das Fett im Vorratsraum muss mit dem Fett der Laufbahn ständig im Kontakt sein. Größere Fettvorräte steigern die Fettgebrauchsdauer nicht proportional.

Das Volumen des Fettvorrats soll dem Volumen des Lagers zwischen Innen- und Außenring entsprechen (Käfig und Wälzkörper nicht berücksichtigt) ➤ Bild und ➤ Bild.

Ein Abdampfen des Basisöles ist durch konstruktive Maßnahmen zu verhindern, zum Beispiel mit Dichtscheiben ➤ Bild und ➤ Bild.

Fettvorrat einseitig Dichtscheibe Schmierfett-Depot

Fettvorrat zweiseitig Dichtscheibe Schmierfett-Depot

Mischbarkeit

Voraussetzungen

Mischungen von Schmierfetten sind grundsätzlich zu vermeiden. Sind sie nicht vermeidbar, dann müssen folgende Voraussetzungen beachtet werden:

• die Grundölbasis muss gleich sein
• der Verdickertyp muss übereinstimmen
• die Grundölviskositäten müssen ähnlich sein
  (nicht weiter auseinander als eine ISO-VG-Klasse )
• die Konsistenz muss gleich sein (NLGI-Klasse).

Die Mischbarkeit von Schmierfetten ist immer mit dem Schmierstoff­hersteller abzustimmen.

Auch bei Einhaltung der Voraussetzungen ist eine Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit des Mischfettes nicht ausgeschlossen.

Wird auf eine andere Fettsorte umgestellt, sollte gleichzeitig eine Fett­spülung vorgenommen werden, sofern dies möglich ist. Die weitere Nachschmierung sollte nach einem kürzeren Zeitraum vorgenommen werden.

Bei der Mischung nicht verträglicher Fette kann es zu starken ­Strukturänderungen kommen. Außerdem ist eine starke Erweichung des Mischfettes möglich. Konkrete Aussagen zur Mischbarkeit können nur über geeignete Versuche erreicht werden.

Lagerfähigkeit

Die eingesetzten Fette sind in der Regel 3 Jahre lagerfähig.

Voraussetzungen

Voraussetzungen dafür sind:

• ein umschlossener Raum (Lagerraum)
• Temperaturen zwischen 0 °C und +40 °C
• eine relative Luftfeuchtigkeit nicht über 65%
• keine Einwirkung chemischer Agenzien (Dämpfe, Gase, Flüssigkeiten)
• dass die Wälzlager abgedichtet sind.

Schmierstoffe altern durch Umwelteinflüsse. Die Angaben der Schmierstoffhersteller sind grundsätzlich einzuhalten.

Nach längerer Lagerung kann das Anlauf-Reibungsmoment befetteter Lager vorübergehend höher sein. Außerdem kann die Schmierfähigkeit des Fettes nachgelassen haben.

Da die Schmiereigenschaften der Fette schwanken und unterschiedliche Rohstoffe bei gleichen Fettnamen verwendet werden können, kann Schaeffler für die vom Kunden zur Nachschmierung eingesetzten Schmierstoffe und für deren Eigenschaften keine Gewähr übernehmen.

Ölschmierung

Geeignet sind Mineral- oder Syntheseöle

Zur Schmierung von Wälzlagern eignen sich grundsätzlich Mineral- oder Syntheseöle. Schmieröle auf Mineralölbasis werden am häufigsten verwendet. Sie müssen mindestens die Anforderungen nach DIN 51517 oder DIN 51524 erfüllen.

Sonderöle, oft synthetische Öle, werden bei extremen Betriebs­bedingungen oder besonderen Anforderungen an die Ölbeständigkeit eingesetzt. Bitte wenden Sie sich in diesen Fällen an die Schmierstoff­hersteller oder an Schaeffler.

Betriebstemperaturen

Maßgebend dazu sind die Angaben der Schmierstoffhersteller.

Auswahl des geeigneten Öls

Die erreichbare Lagerlebensdauer und die Sicherheit gegen Verschleiß sind umso höher, je besser die Kontaktflächen durch einen Schmierfilm getrennt sind ➤ Bild.

Schmierfilm in den Kontaktzonen hmin = Minimale Schmierfilmdicke Einlaufzone Druckverlauf nach EHD-Theorie Auslaufzone Schmierstoff

Bezugsviskosität für Mineralöle

Richtwert für ν₁

Der Richtwert für ν₁ hängt ab vom mittleren Lagerdurchmesser d_M und von der Drehzahl n. Er berücksichtigt die Erkenntnisse der EHD‑Theorie zur Schmierfilmbildung und praktische Erfahrungen.

Abhängig von der Betriebsdrehzahl muss das Schmieröl bei Betriebstemperatur mindestens die Bezugsviskosität ν₁ haben ➤ Bild und ➤ Bild.

Ermittlung der Bezugsviskosität ν1 ν1 = Bezugsviskosität dM = Mittlerer Lagerdurchmesser n = Drehzahl

ν/ϑ-Diagramm für Mineralöle ν = Betriebsviskosität ϑ = Betriebstemperatur ν40 = Viskosität bei +40 °C

Bezugsviskosität bestimmen

ν₁ bestimmen

Die Bezugsviskosität ν₁ wird folgendermaßen ermittelt:

• ν₁ einer Nennviskosität zwischen ISO VG 10 und ISO VG 1500 zuordnen (Mittelpunktviskosität nach ISO 3448)
• Zwischenwerte auf die nächstliegende ISO VG runden (bedingt durch die Stufensprünge).

Das Verfahren darf nicht für synthetische Schmieröle eingesetzt werden, da hier ein unterschiedliches V-/P- (Viskositäts-Druck) und V-/T- (Viskositäts-Temperatur)-Verhalten vorliegen. Bitte wenden Sie sich in solchen Fällen an Schaeffler.

Einfluss der Temperatur auf die Viskosität

VI von 95 anstreben

Mit steigender Temperatur fällt die Viskosität des Öls. Diese temperaturabhängige Änderung der Viskosität wird durch den Viskositätsindex VI beschrieben. Bei Mineralölen sollte der Viskositätsindex bei mindestens 95 liegen.

Bei der Wahl der Viskosität ist die untere Betriebstemperatur zu berücksichtigen, da die steigende Viskosität das Fließvermögen des Schmierstoffs verringert. Dadurch können sich die Leistungsverluste erhöhen.

Viskositätsverhältnis κ

Eine sehr lange Lebensdauer kann mit dem Viskositätsverhältnis κ = ν/ν₁ = 3 bis 4 erreicht werden (ν = Betriebsviskosität). Hochviskose Öle bringen jedoch nicht nur Vorteile. Neben den Leistungsverlusten durch die Schmierstoffreibung können bei tiefen, aber auch normalen Temperaturen Probleme mit der Zu- oder Abführung des Öls auftreten.

Lange Ermüdungs­lebensdauer anstreben

Das Öl ist so zäh zu wählen, dass sich eine möglichst hohe ­Ermüdungslebensdauer ergibt. Gleichzeitig muss sichergestellt sein, dass die Lager ständig ausreichend mit Öl versorgt werden.

Druckbelastbarkeit und Verschleißschutz-Zusatz

Öle mit Verschleißzusätzen

Sind Lager hoch belastet oder ist die Betriebsviskosität ν kleiner als die Bezugsviskosität ν₁, dann sollten Öle mit Verschleißschutz-Zusätzen (Kennbuchstabe P nach DIN 51502) verwendet werden. Solche Öle sind auch bei Wälzlagern mit größeren Gleitanteilen erforderlich (zum Beispiel Lager mit Linienkontakt). Diese grenzschichtbildenden Zusätze mindern die schädlichen ­Auswirkungen der stellenweise auftretenden metallischen Berührung (Verschleiß).

Die Eignung der Additive ist unterschiedlich und meist stark ­temperaturabhängig. Ihre Wirksamkeit kann nur durch die Prüfung im Wälzlager beurteilt werden (zum Beispiel auf unserem Prüfstand FE8 nach DIN 51819).

Silikonöle dürfen nur bei geringen Belastungen (P ≦ 0,03 · C) verwendet werden.

Verträglichkeit

Verträglichkeit vor dem Einsatz prüfen

Vor dem Einsatz eines Öles ist sein Verhalten gegenüber Kunststoffen, Dichtungsmaterialien (Elastomeren) und Bunt- und Leichtmetallen zu prüfen. Geprüft werden muss immer unter dynamischer Beanspruchung und bei Betriebstemperatur.

Syntheseöle sind grundsätzlich auf ihre Verträglichkeit zu prüfen. Gleichzeitig ist dazu beim Schmierstoffhersteller anzufragen.

Mischbarkeit

Mischen unterschiedlicher Öle vermeiden

Das Mischen unterschiedlicher Öle ist möglichst zu vermeiden. Besonders die unterschiedliche Additivierung kann zu unerwünschten Wechselwirkungen führen.

In der Regel sind Schmieröle auf Mineralölbasis und gleicher ­Klassifikation miteinander mischbar, zum Beispiel HLP und HLP. Die Viskositäten sollen sich um höchstens eine ISO-VG-Klasse unterscheiden.

Syntheseöle sind grundsätzlich auf ihre Mischbarkeit zu prüfen. Gleichzeitig ist dazu beim Schmierstoffhersteller anzufragen.

Im Einzelfall ist die Mischbarkeit vorher zu prüfen.

Sauberkeit

Ölfilter vorsehen

Die Sauberkeit des Öls beeinflusst die Lebensdauer der Lager erheblich ➤ Link. Schaeffler empfiehlt deshalb, einen Ölfilter vorzusehen; dabei ist die Filterrate zu beachten. Die Feinheit des Filters sollte ＜ 25 μm sein.

Schmierverfahren

Bewährte Verfahren

Wesentliche Schmierverfahren sind:

• die Tropfölschmierung
• die Öl-Luftschmierung (zur Entlastung der Umwelt auch als Ersatz für Ölnebelschmierung)
• die Ölbadschmierung (Tauch- oder Sumpfschmierung)
• die Ölumlaufschmierung.

Tropfölschmierung

Diese ist für schnell laufende Lager anwendbar ➤ Bild. Die notwendige Ölmenge hängt ab von der Lagergröße, der Lagerbauart, der Betriebsdrehzahl und der Belastung. Der Richtwert liegt zwischen 3 Tropfen/min und 50 Tropfen/min für jede Wälzkörperlaufbahn (ein Tropfen wiegt ungefähr 0,025 g).

Das überschüssige Öl muss aus der Lagerung ablaufen können.

Tropfölschmierung

Öl-Luftschmierung

Dieses Verfahren eignet sich besonders für schnell laufende und gering belastete Radiallager (n · d_M = 800 000 bis 3 000 000 min^–1 · mm) ➤ Bild. Wasserfreie und gereinigte Druckluft führt das Öl dem Lager zu. Dadurch entsteht ein Überdruck. Dieser verhindert, dass Verunreinigungen in das Lager eindringen.

Mit einer als Minimalmengenschmierung ausgeführten Öl‑Luftschmierung lassen sich ein niedriges Reibmoment sowie eine niedrige Betriebs­temperatur erreichen.

Kenndaten

Kenndaten zur Auslegung der Anlage sind von den Herstellern der Schmiereinrichtungen anzufordern.

Öl-Luftschmierung ist für Axiallager möglichst zu vermeiden.

Die zur ausreichenden Versorgung nötige Ölmenge hängt von der Lagerbauart ab.

Die Kühlwirkung der Öl-Luftschmierung ist gering.

Die Hinweise der Schmieranlagen-Hersteller müssen beachtet werden.

Öl-Luft-Schmierung Zum Öl-Luft-Aggregat

Ölbadschmierung

Der Ölstand soll bis zur Mitte des untersten Wälzkörpers reichen ➤ Bild. Liegt der Ölstand darüber, ist bei hoher Umfangs­geschwindigkeit eine höhere Lagertemperatur (Planschverluste) möglich. Zusätzlich kann sich Ölschaum bilden.

n · d_M - Werte

Die Drehzahleignung geht allgemein bis n · d_M = 300 000 min^–1 · mm. Bei n · d_M ＜ 150 000 min^–1 · mm darf das Lager auch voll eintauchen.

Bei Lagern mit asymmetrischem Querschnitt müssen wegen der ­Förderwirkung Ölrücklaufkanäle vorgesehen werden, damit sich ein Umlauf einstellen kann.

Axiallager

Für Axiallager ist der Ölstand bis zum Innendurchmesser des Axialkranzes erforderlich.

Ölmenge ausreichend bemessen

Die Ölmenge sollte im Gehäuse ausreichend bemessen sein, da sonst sehr kurze Ölwechselintervalle notwendig sind.

Ölbadschmierung Ölsumpf

Ölumlaufschmierung

Durch Ölumlaufschmierung wird das Öl rückgekühlt ➤ Bild. Es führt so Wärme aus dem Lager ab. Die Ölmenge zur Wärmeabfuhr hängt von den Kühlverhältnissen ab.

Ölumlaufschmierung Filter Pumpe Kühlung

Ölmenge

Die Ölmengen werden den Betriebsbedingungen angepasst ➤ Bild. Das Diagramm gibt Ölmengen an, die bei seitlicher Zuführung und Aufstau bis zur Wellenunterkante drucklos durch das Lager geführt werden können.

Lager mit asymmetrischen Querschnitt

Für Lager mit asymmetrischem Querschnitt (zum Beispiel ­Schrägkugellager, Kegelrollenlager, Axial-Pendelrollenlager) sind wegen ihrer Förderwirkung größere Durchlaufmengen zulässig als für Lager mit symmetrischem Querschnitt. Mit großen Mengen können Verschleiß­partikel oder Wärme abgeführt werden.

Ölmengen = Ölmenge D = Äußerer Lagerdurchmesser a = Zur Schmierung ausreichende Ölmenge b = Obere Grenze für Lager symmetrischer Bauart c = Obere Grenze für Lager asymmetrischer Bauart a1; b1; c1: D/d ＞ 1,5 a2; b2; c2: D/d ≦ 1,5 Zunehmende Ölmenge, zur Wärmeabfuhr notwendig Keine Wärmeabfuhr notwendig

Gestaltung der Anschlusskonstruktion bei Ölschmierung

Die Schmierbohrungen im Gehäuse und in der Welle müssen mit den Schmierbohrungen der Wälzlager fluchten. Es sind ausreichende Querschnitte für Ringnuten, Taschen oder Ähnliches vorzusehen. Das Schmieröl muss drucklos ablaufen (verhindert Ölstau und die zusätzliche Erwärmung des Öls).

Axiallager

Bei Axiallagern ist das Öl grundsätzlich von innen nach außen zu führen.

Richtwerte

Der Querschnitt der Ölablaufbohrung ist wesentlich größer auszuführen als der Querschnitt des Zulaufs ➤ Bild.

Der Querschnitt A_rab hängt von der Ölmenge und der Viskosität ab ➤ Formel.

Ablaufquerschnitt

Legende

Arab	mm2	Ablaufquerschnitt unter Berücksichtigung der Viskosität
Kab	-	Korrekturfaktor Viskosität ➤ Tabelle
Aab	mm2	Ablaufquerschnitt ➤ Bild

Ablaufquerschnitt (Richtwerte) Aab = Querschnitt für drucklosen Ölablauf = Ölmenge

Korrekturfaktor K_ab

Viskosität		Faktor
ν		Kab
mm2/s
von	bis	von	bis
‒	30	1	‒
30	60	1,2	1,6
60	90	1,8	2,2
90	120	2,4	2,8
120	150	3	3,4

Öleinspritzschmierung

Vor- und Nachteile

Bei schnell umlaufenden Lagern wird das Öl gezielt in den Spalt zwischen Käfig und Lagerring eingespritzt ➤ Bild. Die Einspritzschmierung mit großen Umlaufmengen ist mit hoher Verlustleistung verbunden.

Die Erwärmung der Lager lässt sich nur mit hohem Aufwand in Grenzen halten. Die für die Umlaufschmierung sinnvolle Obergrenze des Drehzahlkennwerts n · d_M = 1 000 000 min^-1 · mm bei geeigneten Lagern (zum Beispiel Spindellager) kann mit der Einspritzschmierung erheblich überschritten werden.

Öleinspritzschmierung Schrägkugellager Kegelrollenlager Ölabflussbohrungen

Wärmeabfuhr durch den Schmierstoff

Berechenbare Größen sind _L und _L

Schmieröl führt Reibungswärme aus dem Lager ab. Berechnet werden können der Wärmestrom _L, der mit dem Schmierstoff abgeführt wird, und der notwendige Schmierstoff-Volumenstrom _L.

Wärmestrom

Der gesamte abgeführte Wärmestrom mit möglicher Fremderwärmung kann berechnet werden mit ➤ Formel, der über den Schmierstoff abgeführte Wärmestrom mit ➤ Formel.

Gesamter abgeführter Wärmestrom

Mit dem Schmierstoff abgeführter Wärmestrom

Legende

	kW	Gesamter abgeführter Wärmestrom
n	min–1	Betriebsdrehzahl oder äquivalente Drehzahl
M0	Nmm	Drehzahlabhängiges Reibungsmoment
M1	Nmm	Lastabhängiges Reibungsmoment
E	kW	Wärmestrom bei eventueller Fremderwärmung
L	kW	Mit dem Schmierstoff abgeführter Wärmestrom
S	kW	Über die Lagersitzflächen abgeführter Wärmestrom

Schmierstoff-Volumenstrom

Der Schmierstoff-Volumenstrom kann überschlägig berechnet werden ➤ Formel.

Schmierstoff- Volumenstrom

Legende

L	l/min	Schmierstoff-Volumenstrom
L	kW	Mit dem Schmierstoff abgeführter Wärmestrom
ΔϑL	K	Differenz der Öltemperaturen zwischen Ab- und Zulauf

Richtwerte

Ist die rechnerische Bestimmung nicht möglich, gelten bei der Temperaturdifferenz von Δϑ_L = 10 K die Richtwerte nach ➤ Bild.

Richtwerte für die Ölmenge zur Schmierung und Kühlung NR = Reibleistung = Ölmenge Ohne Berücksichtigung der Wärmeleitung, Wärmestrahlung oder Konvektion Erfahrungswerte bei normalen Kühlverhältnissen Erfahrungswerte bei sehr guten Kühlverhältnissen

Ölwechsel

Meist reicht ein Ölwechsel pro Jahr aus

Bei Temperaturen im Lager unter +50 °C und geringer Verschmutzung genügt im Allgemeinen ein Ölwechsel pro Jahr. Anhaltswerte für die Ölwechselfristen liefert ➤ Bild. Die genauen Fristen für den Öl­wechsel sind mit dem Ölhersteller ­abzustimmen.

Erschwerter Betrieb

Bei erschwerten Bedingungen ist das Öl häufiger zu wechseln. Dies gilt zum Beispiel bei höheren Temperaturen und geringen Ölmengen mit großer Umwälzzahl. Die Umwälzzahl gibt an, wie oft das gesamte, zur Verfügung stehende Schmierölvolumen pro Stunde umgewälzt oder umgepumpt wird ➤ Formel.

Umwälzzahl

Ölwechsel-Intervalle ϑ = Ölsumpf-Temperatur t = Ölwechsel-Intervall Synthetische Getriebeöle Mineralische Getriebeöle

Schmierfettgruppen

Fette

Wälzlagerfette Arcanol

Wälzlagerfette Arcanol

Lieferbare Gebinde

Gebindegrößen der Fette

Arcanol­fett1)	Tube		Kar­tusche	Dose	Eimer		Hobbock		Fass
	70 g	250 g	400 g	1 kg	5 kg	12,5 kg	25 kg	50 kg	180 kg
Multitop	‒	●	●	●	●	●	●	‒	●
Multi2	‒	●	●	●	●	●	●	‒	●
Multi3	‒	●	●	●	●	●	‒	‒	●
Load150	‒	‒	●	●	‒	●	‒	●	‒
Load220	‒	‒	●	●	‒	●	●	‒	●
Load400	‒	‒	●	●	●	●	●	●	●
Load460	‒	‒	●	●	●	●	‒	●	●
Load1000	‒	‒	‒	‒	●	‒	●	●	●
Temp90	‒	‒	●	●	●	‒	●	‒	●
Temp110	‒	‒	●	●	‒	‒	‒	●	‒
Temp120	‒	‒	●	●	●	‒	●	‒	‒
Temp200	●	‒	‒	●	‒	‒	‒	‒	‒
Speed2.6	‒	●	●	●	‒	‒	●	‒	‒
Vib3	‒	‒	●	●	●	‒	●	●	‒
Food2	‒	‒	●	●	‒	●	●	‒	‒
Clean-M	‒	●	●	●	‒	‒	‒	‒	‒
Motion2	‒	●	●	●	●	●	●	●	‒

1. Weitere Gebinde sind auf Anfrage lieferbar.