Grundlagen der Schmierfette - bff1.vss-lubes.chbff1.vss-lubes.ch/fileadmin/dokumente/aus_und... · DIN 51 825 Schmierfette sind konsistente Schmierstoffe, die aus Mineralöl und/oder

T+S TRIBOLOGIE UNDSCHMIERUNGSTECHNIKAKADEMIE

Environmentally Acceptable Lubricants 10.01.1

Grundlagen der Schmierfette

SCHMIERFETTE UND IHRE ANWENDUNGEN



GRUNDLAGEN DER SCHMIERSTOFFESchmierfette

Einführung

Elemente und Bestandteile

Herstellung

Eigenschaften

Anwendungen

Klassifizierung und Normung




Einführung




Einführung

Physikalische Definition Schmierfette sind Dispersionen, genauerSuspensionen, d. h. Gemische aus einer festenund einer flüssigen Phase

Definition nachDIN 51 825

Schmierfette sind konsistente Schmierstoffe, dieaus Mineralöl und/oder Syntheseöl sowie einemDickungsmittel bestehen

Definition nach ASTM Schmierfette sind feste bis halbflüssige Stoffe,die durch Dispersion eines Eindickungsmittels ineinem flüssigen Schmierstoff entstehen. AndereZusatzstoffe, die besondere Eigenschaftenverleihen, dürfen enthalten sein.

Vereinfachte"Definition“

Schmierfette sind durch Dickungsmittel amWegfließen gehinderte Schmieröle

Definition der Schmierfette




Einführung

An Schmierfette gestellte Forderung

Verringerung von Reibung und Verschleiß

Rost- und Korrosionsschutz

Abdichtung gegen Schmutz, Wasser und andere Verunreinigungen

Widerstand gegen Leckagen, Abtropfen und Abschleudern

Bewahrung der Eigenschaften trotz Temperatur- und schädlicher Umgebungseinflüsse

Sicherstellung freier Beweglichkeit beweglicher Teile

Geeignete Physikalische, chemische und technologische Eigenschaften für den betreffenden Anwendungsfall

Verträglichkeit mit Dichtungselastomeren und anderen Werkstoffen

Tolerierung geringer Feuchtigkeitsmengen




Einführung

Hauptsächliche Nachteile der Schmierfette

Keine Kühlwirkung

Keine Säuberungswirkung









Schmierfett

Grundöl

Verdicker

Additive





Grundöleigenschaften und ihr Einfluß aufdas Verhalten von Schmierfetten

Eigenschaft Einfluß auf das Schmierfett-Verhalten

Viskosität undViskositätsindex

Pump- und Förderverhalten, Verhalten bei tiefenTemperaturen

Oxidationsbeständigkeit Gebrauchsdauer, Hochtemperaturverhalten,Lagerungsbeständigkeit

Aromatengehalt Elastomer-Verträglichkeit





Bedeutung des Verdickers in Schmierfetten

� Gewährleistung der Schmierfettstruktur durch Bindung des Öles

� Gewährleistung vieler Eigenschaften und Verhaltensweisen

� Mitwirkung beim Schmierfilm-Aufbau



Seifengerüst eines Natriumfettes



Seifengerüst eines Lithiumfettes









— Erzeugung von Eigenschaften, die der Grundschmierstoff nicht besitzt

(Detergent-Dispersant-Verhalten, Wasser-mischbarkeit)

— Verstärkung positiver Eigenschaften(Verschleißschutz, Korrosionsschutz)

— Abschwächung negativer Eigenschaften(Tieftemperatur-Fließfähigkeit, Alterungs-verhalten)

Bedeutung von Wirkstoffen



Unterscheidung von Schmierfetten nach

verschiedenen Kriterien möglich

• Art der Verdicker

• Typ des Grundöls

• Additivierung

Elemente und BestandteileUnterscheidung

ZusammensetzungGrundöl: 75 - 95 %Verdicker: 5 - 20 %Additive: 1 - 10 %



A. Unterscheidung nach Art des Verdickers

I. Seifen als Verdicker


• Einfachseifen: Lithium-, Kalzium-, Natrium-, Alumin ium-, Bariumseifen

• Gemischtseifen: Lithium/Kalzium, Lithium/Kalzium/Bl ei, Barium/

Aluminium, Natrium/Kalzium

• Komplexseifen: Kalzium-, Natrium-, Lithium-, Alumin iumkomplexseifen

II. Nicht-Seifen als Verdicker

• Organische Verdicker: Polyharnstoff, Kunststoffe

• Anorganische Verdicker: Bentonit, Aerosol, Pigmente



B. Unterscheidung nach Typ desGrundöls

I. Konventionelle Öle


• Mineralöle, paraffinisch oder naphtenisch

II. Unkonventionelle Öle

• Syntheseöle: Hydrocracköle, Polyalphaolefine, Ester , Silikonöle,

Polyphenylether, Alkoxyfluoröle

• Biologisch schnell abbaubare Öle: Natürliche Ester, synthetische

Ester, Polyalkylenglykole



C. Unterscheidung nach Art der Additivierung

I. Schmierfette ohne Additive


II. Schmierfette mit Additiven

• Oxidationsinhibitoren

• AW- und EP-Wirkstoffe

• Rost und Korrosionsinhibitoren

• spezielle Wirkstoffe, z. B. Metallpartikel





SCHMIERFETTE

Schmierfette mitNichtseifenverdicker**

HaftschmierstoffeFette mit

Metallseifenverdicker*

Mineralöl alsflüssige Phase

Synthetische Flüssigkeiten als flüssigePhase ***

Mineralöl alsflüssige Phase

Synthetische Flüssigkeiten als flüssigePhase

Sprühhaft-schmierstoffemit Fest-schmierstoffen

BitumenhaltigeSchmierstoffe

* Seifenverdicker:

** Nichtseifenverdicker:

*** Synthetische Flüssigkeiten:

Einfachseife,Gemischtseife, Komplexseifeunterschiedlicher Metallbasen, z.B. Ca, Ha, Li, Al usw.

Organische und anorganische Feststoffe, z.B. Tonerde(Bentonit, Kieselgel, Polyharnstoff, Ruß und Farbstoffe)

Silikone, Ester, Polyglykole




Einsatztemperaturen

Gebrauchstemperaturen




Herstellung von Schmierfetten



Zusammensetzung

Gemisch zweier Phasen →→→→ Flüssigkeit↓↓↓↓ →→→→ Festkörper

Suspension (Dispersion)

Fette auf Seifenbasis

Flüssige Phase: →→→→ Mineralöl→→→→ Syntheseöl

Fette auf Nichtseifenbasis

z.B. Gel, Bentonit, Polyharnstoff, Pigmente

Flüssige Phase: →→→→ Mineralöl oder→→→→ Syntheseöl

GRUNDLAGEN DER SCHMIERSTOFFESchmierfetteHerstellung



MetallseifenfetteWichtigster Schmierfett-TypSeife (10-20 % + Mineralöl (80-90 %) = Schmierfett

Verhältnis Seife/Öl bestimmt Festigkeit (Konsistenz) des Schmierfettes

Seife: Fettsäure + Lauge →→→→ Metallseifea. 1 Säure + 1 Lauge →→→→ Normalseifeb. 1 Säure + 2 Laugen →→→→ Gemischtseife

(2 Metalle) c. 2 Säuren + 1 Lauge →→→→ Komplexseife

(Lang- + kurzkettige Säure)

Art der Seife (Lauge, Metallbasis) bestimmt die Eigen schaftendes Fettes, z.B. Verhalten gegenüber Wasser

GRUNDLAGEN DER SCHMIERSTOFFESchmierfetteHerstellung



GRUNDLAGEN DER SCHMIERSTOFFESchmierfetteHerstellung - 3









Beispiel für die Kennzeichnung eines Schmierfettes

Kodierung

Schmierfett

K P E 3 P - 40

Untere Gebrauchstemperatur -40 °C

Obere Gebrauchstemperatur + 160 °C

NLGI-Klasse 3

Synthetische Ester

Reibungs- und verschleißverringernde Zusätze

Schmierfett für Wälzlager, Gleitlager und Gleitflächen





Kodierung von Lagerschmierfetten nach DIN51502

Schmierfette K Schmierfette aus Mineralöl und/oder Syntheseöl und einem Dickungsmittel

Schmierfette KP Schmierfette mit reibungs- und verschleiß vermindernden Wirkstoffen

Schmierfette KF Schmierfette K mit Festschmierstoffen

Schmierfette KPF Schmierfette KP mit zusätzlichen Festschmierstoffen





Kodierung synthetischer Schmierfette nach DIN51502

E – Synthetische Ester

FK – Perfluorpolyether

HC – Polyalphaolefine

PH – Phosphorsäureester

PG – Polyalkylenglykole

SI – Silikonöle

X – Andere





1 2

Konsistenzkennzahl(NLGI-Klassen nach DIN 51818)

Walkpenetrationbestimmt nach DIN ISO 2137 Einheiten 1)

000 445 bis 475

00 400 bis 430

0 355 bis 385

1 310 bis 340

2 265 bis 295

3 220 bis 250

4 175 bis 205

5 130 bis 160

6 85 bis 115 2)1) 1Einheit � 0,1 mm 2) Ruhpenetration

Konsistenzkennzahlen für Schmierfette



GETRIEBESCHMIERUNGGetriebeschmierstoffe

Klassifikationen, Spezifikationen, Normen

Zusatzkennbuchstaben für Schmierfette - 1

Schmierfette K müssen homogen, walkbeständig und möglichst frei von Lufteinschlüssen sein. Sie dürfen in Gebinden bei sachgemäßer Lagerung nur zu einer geringen Ölabsonderung führen.

Bei der Entscheidung ob ein Schmierfett K den Anforderungen dieser Norm entspricht, ist DIN EN ISO 4259 anzuwenden. Eine Ausnahme besteht bei der Walkpenetration nach DIN ISO 2137 und der unteren Gebrauchstemperatur nach IP 186/93



GETRIEBESCHMIERUNGGetriebeschmierstoffe

Klassifikationen, Spezifikationen, Normen

Zusatzkennbuchstaben für Schmierfette - 2

Schmierfette K müssen homogen, walkbeständig und möglichst frei von Lufteinschlüssen sein. Sie dürfen in Gebinden bei sachgemäßer Lagerung nur zu einer geringen Ölabsonderung führen.

Bei der Entscheidung ob ein Schmierfett K den Anforderungen dieser Norm entspricht, ist DIN EN ISO 4259 anzuwenden. Eine Ausnahme besteht bei der Walkpenetration nach DIN ISO 2137 und der unteren Gebrauchstemperatur nach IP 186/93

en




Klassifizierung und Normung - 8/1




Klassifizierung und Normung - 8/2





NLGI Klassifizierung für Kfz-Schmierfette

NLGI-Klassifizierung

BetriebsbedingungenKategorie

Geringe Beanspruchung

Häufige Nachschmierung

Langzeiteinsatz, hohe Bean-

spruchung, Zutritt von Wasser

Geringe Beanspruchung

Mittl. Beanspruchung

Typ. BetriebsbedingungenHohe Beanspruchung, hohe

Temperatur, Stop-and-Go-Verkehr

LA

LB

GA

GB

GC

Chassis

Radlager





NLGI Klassifizierung für Kfz-Schmierfette

NATIONAL LUBRICATING

GREASE INSTITUTE


GREASE INSTITUTE


GREASE INSTITUTE

NLGI NLGI NLGIAutomotive

Wheel Bearing Lubricant

Wheel Bearing & Chassis Lubricant

Automotive Chassis

Lubricant

Automotive

GC LB/GC LB




Eigenschaften



GRUNDLAGEN DER SCHMIERSTOFFESchmierfetteEigenschaften

Schmierfette auf Mineralöl-Basis




Schmierfette auf Syntheseöl-Basis



GRUNDLAGEN DER SCHMIERSTOFFESchmierfetteAnwendungen

NLGI-Klasse(DIN 51818)

Walkpenetrationin Einheiten

(Zehntelmillimeter)

AllgemeineKonsistenzbeurteilung

Anwendungs-gebiete

000 445 bis 475 fließend GE, Z

00 400 bis 430 schwach fließfähig GE, Z

0 355 bis 385 halbflüssig GE, Z

1 310 bis 340 sehr weich GE, WL, GL, Z

2 265 bis 295 weich WL, GL, Z

3 220 bis 250 mittelfest WL, GL,

4 175 bis 205 fest WL, WP

5 130 bis 160 sehr fest WP

6 85 bis 115 hart GL

Einsatzgebiete von Schmierfetten nach Konsistenzkla ssen

GL = Gleitlagerschmierung GE = GetriebeschmierungWL = Wälzlager-, Radlagerschmierung Z = geeignet für ZentralschmieranlagenWP = Wasserpumpenschmierung



CHEMISCHE, PHYSIKALISCHE UND

TECHNOLOGISCHE ANALYSEDATEN

VON SCHMIERFETTEN



EINFÜHRUNG



• Die Eigenschaften von Schmierstoffen sind durch Eigen schafts-komplexe charakterisiert- Physikalische, chemische und technologische Eigens chaften- Gebrauchseigenschaften

• Die Gebrauchseigenschaften können in aufwendigen Aggre gats-testen ermittelt werden, die bestenfalls standardisi ert und spe-zifiziert, aber selten genormt sind.

• Zur Prüfung der physikalischen, chemischen und technol ogi-schen Eigenschaften stehen genormte Prüfverfahren zur Ve r-fügung

• Anwendungsbezogene technologische Eigenschaften kön nen innicht genormten Prüfgeräte-Testen bestimmt werden.

Einführung



CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN



• Neutralisationszahl (DIN 51809, Teil 1)

• Oxidationsbeständigkeit (DIN 51808)

• Kupferkorrosion (DIN 51811)

• Korrosionsverhalten (ISO 11007, früher DIN 51802)

• Verhalten gegenüber Wasser (DIN 51807, Teil 1)

• Verhalten gegenüber wässrigen Laugen, Säuren + organ.

Lösungsmitteln (in Anlehnung an DIN 51807)

• Verhalten gegenüber Dichtungsmaterialien

Chemische Eigenschaften



Neutralisationszahl (DIN 51809, Teil 1)


• Maß für alkalisch oder leicht sauer reagierende Kom ponenten

- Laugen- oder Säurenüberschuss aus der Herstellung

- NZ des Grundöls

- sauer oder alkalisch reagierende Additive

- sauer reagierende Oxidations- + Zersetzungsprodukte

• Keine Aussage über Schmierungs- + Korrosionsschutzve rhalten von Frischfetten

• NZ von Frischfetten: zwischen 2 mg/g (alkalisch) + 2 mg/g (sauer)

• NZ von Gebrauchtfetten: Anstieg durch Oxidationsp rodukte

quantitative Korrelation zwischen NZ-Zunahme

+ Gebrauchsdauer

kein Hinweis über Restlebensdauer



Oxidationsbeständigkeit (DIN 51808)

• Maß für Oxidationsbeständigkeit der Komponenten des Fe ttes

• Statische Messung des Abfalls des 0 2-Druckes über der Zeit. 02-Ausgangsdruck 7,7 bar, Temperatur 99 0C, Zeitdauer 100 h

• Keine direkten Schlüsse auf Oxidationsbeständigkeit a n der Reibstelle möglich.

• Häufiger Grenzwert für Li-Fette: 0,7 - 0,8 bar (100h) u nd 1,2 -1,5 bar (400h)

• Keine Bedeutung bei Gebrauchtfetten






1 Druckmessgerät2 T-Stück

3 Ventil zum Ein- + Ablassen von Sauerstoff

4 Rohr zum Druckmessgerät5 Tragplattenhalterung6 Mutter7 Tragplatte8 Zylinderschrauben DIN912-M10 x 40-8G9 Deckel

10 Dichtung aus wärme- + säureunem-pfindlichem Kunststoff, 2 mm dick

11 Druckgefäß12 Schale nach Abschnitt 7.313 Schalenhalter nach Abschnitt 7.4







Kupferkorrosion (DIN 51811)


• Bestandteile + Zersetzungsprodukte des Schmierfetts k önnen mit Kupfer reagieren

• Messung über 24 h. Ca-Fette: 50 0C, Na-Fette: 100 0C, Li-Fette: 100 0- 120 0C,

• Korrosionsschutzverhalten: Bewertung nach 5 Korrosionsgr aden0 = unverändert, 4 = starke Korrosion

• Kenngröße zur Beurteilung der Einsatzmöglichkeiten von FettenGrenzwert: Korrosionsgrad 1 (leichte Anlauffarben) bei höchsterGebrauchstemperatur



• Verhalten von Schmierfetten in Wälzlagern in Anwesenh eit von

Wasser

• Einlaufen über 30 min - 10 ml Wasser in jedes Lager - Prü flauf bei 18 - 28 0C

Prüfzyklus: 8 h Lauf / 16 h Stillstand / 8 h Lauf / 16 h Stillstand / 8 h Lauf / 102 h Stillstand

• Bewertung nach Korrosionsgraden 0 - 5


Korrosionsverhalten (ISO 11007, früher DIN 51802)



SKF-Emcor-Verfahren



Korrosions-grade + Bewertung



SKF-Emcor-Verfahren





Statische Prüfung

• Beständigkeit des Fettes auf Glasstreifen unter def inierten Bedingungen

• Schichtdicke 1mm; Prüftemperatur 40 oder 90 0C, Prüfdauer 3 h

• 4 Bewertungsstufen zwischen 0 = keine Veränderung + 3 = starke Veränderung

• keine Beurteilung über praktisches Verhalten möglic h


Verhalten gegenüber Wasser (DIN 51807, Teil 1 + 2)

Dynamische Prüfung

• Beständigkeit des Fettes im Wälzlager gegenüber ein gespritztem Wasser

• Drehzahl 600 U/min, Prüfdauer 1 h, Spritzwassertemp eratur 40 oder 80 0C, Spritzmenge 5 ml/s

• 3 Bewertungsstufen von 1 = geringe Veränderungen bis 3 = starke Veränderungen Masseverlust zwischen <10 % und >30 %

• Bessere Aussage über praktisches Verhalten als stat ische Prüfung




Verhalten gegenüber Wasser (DIN 51807)

Dynamische

Prüfung

3



Physikalische Einwirkung

• Quellung (Diffusion der Schmierfettkomponenten in d as Polymer)

• Schrumpfung (Extraktion von Polymerkomponenten durc h das Fett)

• Messung durch Gewichts-, Volumen- oder Dichteänderun g bei 90 - 150 0C (DIN 53521, DIN 53479)


Verhalten gegenüber Dichtungsmaterialien

Chemische Vorgänge

• Nachreaktionen des Polymers durch eindiffundierte Fe ttkomponenten

• Temperaturabhängig

• Bestimmung durch relative Veränderung mechanischer Eigenschaften

- Shore-Härte (DIN 53505)

- Reißfestigkeit und Reißdehnung (DIN 53504)

- Zugfestigkeit (DIN 53505)



PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN



• Konsistenz und Penetration (DIN/ISO 2137

früher DIN 51804)

• Tropfpunkt (DIN/ISO 2176 früher DIN 51801)

• Gehalt an festen Fremdstoffen (DIN 51843)

• Gehalt an Feststoffen und Festschmierstoffen

Physikalische Eigenschaften



Tropfpunkt (DIN/ISO 2176 früher DIN 51801)


• Maß für die Temperatur, bei der das Fett unter Schw erkrafteinfluss

aus Prüfdüse abtropft

• Typische Kenngröße als Maß für die Schwächung der B indungs-

kräfte zwischen Seife und Öl

• Tropfpunkt liegt in der Nähe des Schmelzpunktes des Fettes

• Kein Hinweis auf die obere Gebrauchstemperatur, die aber tiefer ist

(etwa 50 0C)

• Stark abhängig vom Verdickertyp

• Dient der Chargen-, Ausgangs, + Eingangskontrolle

• Bei Gebrauchsfetten Hinweise auf getriebebedingte V eränderungen



Konsistenz und Penetration (DIN/ISO 2137 früher DIN 518 04)


• Konsistenz ist Maß für Beharrungsvermögen, d.h. Wid erstand gegen Formänderung

• Konsistenz wird durch Penetration beschrieben

• Penetration ist Eindringtiefe eines definierten Kon us bei 25 0C nach 5 sek durch seine Gewichtskraft

• Einfluss des rheologischen Verhaltens des Fettes, d. h. der Thixotropie

• Verringerung dieses Einflusses durch Messung der Wa lkpenetration. Meistens nach 60 Dopelhüben durch einen Kneter; aber auch bis zu 100 000 Hüben

• Penetration ist abhängig von Zusammensetzung + Stru ktur des Fettes

• Penetration dient der Einteilung in Konsistenzklass en + Einsatzgebiet



Konsistenz und Penetration (DIN/ISO 2137)




Konsistenz und Penetration (DIN/ISO 2137 früher

DIN 51804)


Penetrometer



Konsistenz und Penetration (DIN/ISO 2137 früher DIN 518 04)


NLGI-KlasseDIN 51818)

000000123456

Walkpenetrationin Einheiten(Zehntelmillimeter)

445 bis 475400 bis 430355 bis 385310 bis 340265 bis 295220 bis 250175 bis 205130 bis 16085 bis 115

Allgem. Konsistenz-beurteilungfließendschwach fließfähighalbflüssigsehr weichweichmittelfestfestsehr festhart

GE, ZGE, ZGE, ZGE, WL, GL, ZWL, GL, ZWL, GL, WL, WPWP

Anwendungs-gebiete

GL = Gleitlagerschmierung WL = Wälzlager-, Radlagers chmierungWP = Wasserpumpenschmierung GE = GetriebeschmierungZ = geeignet für Zentralschmieranlagen



Konsistenz und Penetration (DIN/ISO 2137)


Schmierfett-Kneter

für Walkpenetration



Tropfpunkt (DIN/ISO 2176, früher DIN 51801))


• Maß für Temperatur , bei der das Fett unter Schwerkrafte influssaus der Prüfdüse abtropft

• Typische Kenngröße als Maß für die Schwächung der Bin dungs-kräfte zwischen Seife und Öl

• Tropfpunkt liegt in der Nähe des Schmelzpunktes des F ettes

• Kein Hinweis auf obere Gebrauchstemperatur, die aber ti efer ist(etwa 50 0C)

• Stark abhängig vom Verdickertyp

• Dient der Chargen-, Ausgangs-, + Eingangskontrolle

• Bei Gebrauchsfetten Hinweise auf betriebsbedingte Ver ände-rungen



Tropfpunkt (DIN/ISO 2176)


Tropfnippel - Maße in mm



Tropfpunkt (DIN/ISO 2176 früher DIN 51801)


Kalkfette mit 1 - 3 % WasserKalkfette wasserfreiKalziumkomplexfetteAluminiumstearatfetteAluminiumkomplexfetteNatriumfetteNatriumkomplexfetteLithiumfetteLithiumkomplexfetteBentonitfette

Charakteristische Tropfpunkte von Schmierfetten

100 0C150 0C250 0C - 300 0C100 0C250 0C - 270 0C180 0C240 0C180 0C - 200 0C250 0C - 280 0C300 0C



TECHNOLOGISCHE EIGENSCHAFTEN



• Ölabscheidung (DIN 51817)

• Fließdruck (DIN 51805)

• Förderverhalten (DIN 51816)

• Mechanisch-dynamisches Verhalten

- SKF-Prüfung (DIN 51806, nicht mehr gültig)

- FAG-Prüfung (DIN 51821)

Technologische Eigenschaften



Ölabscheidung (DIN 51817)


• Individuelles Maß für Neigung des Fettes,

bei der Lagerung Öl abzuscheiden

• Statische Ölabscheidung erlaubt keine

Rückschlüsse auf Ölabgabe im betrieb-

lichen Einsatz

• Normale Werte:

NLGI 2 : 3 - 6 Gew.-%

NLGI 3 : 1 - 4 Gew.-%

20,5

Maße in Millimeter, Grenzabweichung + 0,25 mm



Ölabscheidung (DIN 51817)




Fließdruck (DIN 51805)


• Hinweise auf Konsistenz + Fließverhalten, vor allem bei tiefen Temperaturen

• Messung nur unterhalb der Temperatur für Ölabschei-dung sinnvoll

• Erforderlicher Druck zum Herauspressen eines Schmierfettstranges aus einer Prüfdüse

• Bei Temperaturen von +25 0C , 0, -20 und -35 0C, Er-höhung des Drucks alle 30 sek, bis Fettstrang reisst



Fließdruck (DIN 51805)


Das Prüfgerät besteht im Wesentlichen

aus einem Rohrkreuz aus Glas (4) + der

mit Glaskitt befestigten Hülse (5). Das

Rohrkreuz wird am oberen Ende mit dem

Stopfen (3), der das Thermometer (1) hält,

+ der Haltevorrichtung (2) verschlossen.

An der Hülse (5) wird unter Zwischenlegen

des Dichtringes (6) mit Hilfe der Überwurf-

mutter (7) die Prüfdüse (8) angeschraubt.

An den seitlichen Enden des Rohrkreuzes

werden Druckgasleitung und Druckmess-

gerät angeschlossen



Förderverhalten (DIN 51816, nicht mehr gültig)

Teil 1: Förderwiderstand mit dem Shell-Delimon-Rheome ter


• Druckverlust beim Durchfluss von Fett durch Rohrleitung

• Abhängig von Temperatur, Struktur, Penetration + Fließg e-schwindigkeit. Außerdem von Innendurchmesser und Länge der Rohrleitung

• Hinweise zur Auslegung von Zentralschmieranlagen. Ermittlung von notwendigem Betriebsdruck der Pumpe, max i-male Rohrlänge + notwendigen Querschnitt für bestimmte Durchflussmenge

• bar/m bei +25 0C , 0, -20




Teil 1: Förderwiderstand mit dem Shell-Delimon-Rheome ter





Teil 2: Entspannungsverhalten


• Maß für den zeitlichen Abfall eines Schmierfett-Stau drucks in

einer Rohrleitung nach plötzlicher Entlastung auf Norm al-

druck

• Hinweise auf Chargen-Gleicheit

• Hinweise auf konstruktive Gestaltung von Zentralschmi eran-

lagen

• bar nach 3 min und nach 10 min bei -10 0C oder -20 0C




Teil 2: Entspannungsverhalten


Entspannungsverhalten von Schmierfetten (Beispiele Fett A + Fett B)



Mechanisch-Dynamisches Verhalten


Schmierfett-Gebrauchsverhalten in Wälzlagern unter

praxisähnlichen Bedingungen

1. SKF-Prüfung (DIN 51806, nicht mehr gültig)

• Schmierfett ±±±± Prüflagerbefund nach 20 Tagen mit

2500 oder 1500 min -1 bei Beharrungstemperatur

oder Temperaturen bis 200 0C




Schmierfett-Gebrauchsverhalten in Wälzlagern unter prax is-ähnlichen Bedingungen


2. FAG-Wälzlagerfett-Prüfgerät (DIN 51821)

Teil 1: Allgemeine Arbeitsgrundlagen

Teil 2: Prüfverfahren A/1500/6000

• Ermittlung der Schmierfettgebrauchsdauer bei Temperature n bis 200 0C

• Bedingungen: Axialbelastung 1500 N, Drehzahl 6000 mi n-1, Temperaturen 120, 140, 160, 180 + 200 0CUnterschiedliche Einbauvarianten

• Ergebnis: Ausfallwahrscheinlichkeit 0,10 bis 0,50 als F10 bis F 50 in h





2. FAG-Prüfgerät (DIN 51821)





2. FAG-Wälzlagerfett-

Prüfgerät (DIN 51821)



GRUNDLAGEN DER SCHMIERSTOFFEPhysikalische, chemische und technologische Eigensc haften

Eigenschaften der Schmierfette

FAG-Wälzlagerfett-Prüfgerät FE 9 (DIN 51821, Teil 1 )



WEITERE PRÜFVERFAHREN



• Rollstabilitätstester (ASTM D 1831)

• Radlagertest (ASTM D 1263)

• Wälzlager-Geräuschprüfung (DIN 5426 E)

• Tieftemperatur-Drehmoment-Prüfstand (IP 186 I + II)

• Tieftemperatur-Drehmoment-Prüfstand (ASTM D 1478)

Weitere Prüfverfahren

Genormte Prüfverfahren



Rollstabilitätstester

(ASTM D 1831)




• Wasserhahn-Prüfgerät (z. B. nach Klüber)

• Wälzlager- Drehmoment-Prüfgerät

• Hochtemperatur-Kettenprüfstand (z. B. nach Klüber)

• Hochleistungs-Kettenprüfstand (z. B. nach Klüber)

• Gashahn-Prüfgerät (z. B. nach Klüber)


Nicht genormte Prüfverfahren



GEBRAUCHTFETT-ANALYSE



StrukturdatenTropfpunktPenetration (1/4 Wert)FließdruckSRVGrundölgehaltÖlabscheidungDaten zur verändertenZusammensetzungElementaranalyse (AA, XRF)NZAschegehaltWassergehaltFeste FremdstoffeIR: Oxydationsbanden GrundölIR. Abbauprodukte VerdickerIR. Abbauprodukte AdditiveTechnologische Daten zur RestperformanceSKF-Emcor-Test (Rostschutz)SRVGebrauchsdauer z. B. FE 9

Gebrauchtfett-Analyse

Schmiermengen zur Gebrauchtfett-Analyse

Erforderl. Probemenge1 g5 g2 g1 g

10 g60 g

1 g10 g5 g

100 g10 g

1 mg - 1 g1 mg - 1 g1 mg - 1 g

20 g1 g

10 g

Geb

rau

chtf

ett-

An

alys

e



Anwendungen





Benennung von Schmierfetten

Nach der Zusammen- Nach bestimmten Nach demsetzung (meist nachEigenschaften Anwendungs-

dem Eindicker gebiet

Lithium(seifen)fett Fließfett Chassisfett,Kalkfett GetriebefettLithium-Calcium-Fett Blockfett Heisslagerfett

WälzlagerfettCalciumkomplexfett EP-Fett Wasserpum-

penfettBentonitfett Hochtemperatur- Mehrzweck-Kieselgelfett fett fettSynthesefett Universalfett



Mischbarkeit von Schmierfetten bei gleichem Grundöl

+ mischbar - nicht mischbar +/- teilweise mischbar





Ölverlust bei Lagerausfall

Eindicker ÖlverlustGew.- %

Harnstoff 1 61

Lithiumseife 56

Natriumseife 55

Harnstoff 2 54

Calciumkomplexseife 51




NLGI-Klasse(DIN 51818)

Walkpenetrationin Einheiten

(Zehntelmillimeter)

AllgemeineKonsistenzbeurteilung

Anwendungs-gebiete

000 445 bis 475 fließend GE, Z

00 400 bis 430 schwach fließfähig GE, Z

0 355 bis 385 halbflüssig GE, Z

1 310 bis 340 sehr weich GE, WL, GL, Z

2 265 bis 295 weich WL, GL, Z

3 220 bis 250 mittelfest WL, GL,

4 175 bis 205 fest WL, WP

5 130 bis 160 sehr fest WP

6 85 bis 115 hart GL

Einsatzgebiete von Schmierfetten nach Konsistenzkla ssen

GL = Gleitlagerschmierung GE = GetriebeschmierungWL = Wälzlager-, Radlagerschmierung Z = geeignet für ZentralschmieranlagenWP = Wasserpumpenschmierung



Anwendung und Konsistenz von Schmierfetten

Allgemeines



Anwendungseigenschaften von Schmierfetten (A)(nach R.T. Vanderbilt Co.)



Anwendungseigenschaften von Schmierfetten (B)

(nach R.T. Vanderbilt Co.)



Schmierfette für Getriebe




Getriebefette (Getriebefließfette)

• Schmierfette (Seife + Mineralöl) niedriger Konsistenz(NLGI-Klassen 000, 00 und 0)

• Enthalten auch Additive (EP/AW-Additive, Oxidations- /Korrosionsschutz-Additive usw.)

• Einsatzgebiete

- Industrie: Untersetzungsgetriebe, Getriebemotoren- Kraftfahrzeuge: Lenkgetriebe

GETRIEBESCHMIERUNG Getriebeschmierstoffe

Getriebefette



Sprühhaftschmierstoffe - 1

Grundsätzliches

Für die Zahnflanken-Schmierung offener oder einfach ab ge-deckter Verzahnungen werden Haft- oder Sprühhaftschmierst offe eingesetzt. Ihre Verwendung ist in der Regel auf Umfa ngs-geschwindigkeiten bis zu etwa 4 m/s beschränkt. Nur in Sonderfällen sind höhere Geschwindigkeiten zulä ssig.


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Sprühhaftschmierstoffe werden wie folgt aufgebaut:Grundöl + Eindicker + Additive + Festschmierstoffe

Die einzelnen Bestandteile werden in den folgenden A nteilenverwendet:

Grundöl 65 ÷ 80 %Eindicker etwa 5 %Additive 10 ÷ 20 %Festschmierstoffe 5 ÷ 10 %

Zur leichteren Anwendung können auch die Sprühhaftschm ier-stoffe ein Lösungsmittel enthalten.Als Konsistenz wird die NLGI-Klasse 0 bevorzugt


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Sprühhaftschmierstoffe - 3Aufbau

a. Grundöle

Es werden Mineralöle, Syntheseöle oder Gemische bei der eingesetzt. Die Grundviskosität liegt zwischen 460 und 680 mm 2/s bei 40 0C bei einemViskositätsindex (VI) von größer als 90 und einem Pourpoint von tiefer als - 10 0C.

b. Verdicker

Es werden einfache Metallseifen oder Metallkomplexs eifen (Al-, Al- Komplex,Ba-Komplexseifen), aber auch anorganische Nichtseif enverdicker verwendet.

c. Wirkstoffe

Es werden verschleiss- und fressverringernde Wirkstof fe zugesetzt.Hierbei kann es sich um Phosphor/Schwefel-Verbindun gen, (Bleinaphthenat*)und/oder Fettöle, aber auch Festschmierstoffe hande ln. Als Festschmierstoffwird gewöhnlich Graphit, meistens Naturgraphit verw endet.

*zwischenzeitlich nicht mehr in Europa im Einsatz




Typen - 1

a. Grundierschmierstoffe

Der Grundierschmierstoff wird nach der Reinigungauf die tragenden Zahnflanken des neuen Antriebsaufgetragen und ermöglicht eine Auffüllung derRauhigkeitstäler. Der Gehalt an Festschmierstoff,meistens Graphit, liegt höher als beim sogenanntenBetriebsschmierstoff (ca. um das Dreifache). Der Überschuss an Graphit zusammen mit Additiven,die gegen Fressen schützen, ermöglicht die plastisch eDeformation bei lokaler Überbeanspruchung.


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Typen - 2

b. Einlaufschmierstoffe

Mit dem Einlaufschmierstoff findet ein gesteuertes Einglättender Fertigungsrauheiten statt, mit dem Ziel der Steige rungdes Traganteils und der schadensfreien und verschleißa rmenBelastbarkeit des Antriebes.Wegen des komplexen Zusammenwirkens verschiedener Vorgänge und Mechanismen auf die Oberfläche, ist auch dieAdditivierung von Einlaufschmierstoffen komplex. Wichtig ist die optimale Abstimmung zwischen chemis chwirkenden Extrem-Pressure-Additiven und physikalischwirkenden Festschmierstoffen, also Graphit.


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Typen - 3

c. Betriebsschmierstoffe

Der nach erfolgtem Einlauf verwendete Betriebs-schmierstoff wird im Gegensatz zu Grundier- undEinlaufschmierstoff durch Intervallschmierungaufgebracht.


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Sprühhaftschmierstoffe - 7Typen - 4d. Korrekturschmierstoffe

Zur Restaurierung stark beschädigter Arbeitsflanken bieten sichKorrekturschmierstoffe an, bei denen neben Graphit auch andereFeststoffe wie Aluminiumoxide und/oder Siliciumdiox ide im Mittel-punkt der Rezeptur stehen. Da es hier um beabsichti gte Korrekturen einer beschädigten Zahnbefläche geht, wo also die Za hngeometriemessbar verändert wird, würde die Wirkung klassisch er Einlauf-additive nicht ausreichen.Die feinst verteilten Feststoffe sorgen abrasiv für d en nötigen Ma-terialabtrag. Es ist selbstverständlich, dass derar tige Korrekturenmit grösster Sorgfalt und bei dauernder Kontrolle de r Veränderungder Zahnflankenoberflächen vorgenommen werden müsse n.


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Schmierfette für Wälzlager




WÄLZLAGERSCHMIERUNGSchmierung von Wälzlagern

Allgemeines

Entscheidung: Öl- oder Fettschmierung

a) Drehzahlgrenze = f (Lagertyp)

Richtwert: n · d m > 0,5 · 106

�� Ölschmierung

(bei Nachschmierfrist > 200 h)

b) Konstruktion Dichtungen

Andere Reibstellen

Geräuschdämpfung

Vibrationsdämpfung

c) Betriebsbedingungen

Wärmeabfuhr

Abtropfen

d) Wartung

Lebensdauerschmierung




Allgemeines

Abgrenzung: Ölschmierung/Fettschmierung

30000

20000

10000

5000

4000

3000

2000

1000

Rillenkugellager

20 30 40 50 60 80 100 120 160 200Bohrdurchmesser, mm

ÖLSCHMIERUNG

Zylinderrollenlager

Pendelrollenlager

FETTSCHMIERUNG

Zul

ässi

ge D

rehz

ahl,

U/m

in




Fettschmierung

Fettauswahl nach verschiedenen Kriterien - 1

Kriterien für die Auswahl des Fettes Eigenschaften d es zu wählenden Fettes

BetriebsbedingungenDrehzahlkennwert n · dm

Belastungsverhältnis P/C

Fettauswahl nach Diagramm,Bei hohem Drehzahlkennwert n · dm: Konsistenzklasse 2-3,bei hohem Belastungsverhältnis P/C: Konsistenzklasse 1-2

Forderung an Laufeigenschaftengeringe Reibung, auch beim Start

Fett der Konsistenzklasse 1-2 mit synthetischem Grundöl niedriger Viskosität

niedrige und konstante Reibung im Beharrungs-zustand, aber höhere Startreibung zulässig

Fett der Konsistenzklasse 3-4, Füllungsgrad ≈ 30 % des freien Lagerraumes oderFett der Konsistenzklasse 2-3, Füllungsgrad < 20 % des freien Lagerraumes

geringes Laufgeräusch geräuscharmes Fett (hoher Reinheitsgrad)

EinbauverhältnisseLagerachse schräg oder senkrecht

haftfähiges Fett der Konsistenzklasse 3-4

Au?enring dreht, Innenring steht oderFliehkrafteinwirkung auf das Lager

Fett mit hohem Verdickeranteil, Konsistenzklasse 2-4Füllungsgrad abhängig von der Drehzahl

Wartunghäufige Nachschmierung

weiches Fett der Konsistenzklasse 1-2

Gelehentliche Nachschmierung,for-life-Schmierung

Walkstabiles Fett der Konsistenzklasse 2-3, obere Einsatztemperaturdeutlich höher als Betriebstemperatur




Fettschmierung

Fettauswahl nach verschiedenen Kriterien - 2

Kriterien für die Auswahl des Fettes Eigenschaften d es zu wählenden Fettes

Umweltverhältnissehohe Temperatur, for-life-Schmierung

Temperaturstabiles Fett mit synthetischem Grundöl und mit temperaturstabilem(evtl. synthetischem) Verdicker

hohe Temperatur, Nachschmierung Fett, das bei hoher Temperatur keine Rückstände bildet, lange Gebrauchsdauerbei hoher Temperatur

tiefe Temperatur Fett mit niedrigviskosem synthetischen Grundöl und geeignetem VerdickerKonsistenzklasse 1-2

staubige Umgebung festes Fett der Konsistenzklasse 3

Kondenswasser emulgierendes Fett, wie z.B. Natronseifenfett

Spritzwasser wasserabweisendes Fett, z.B. Kalziumseifenfett der Konsistenzklasse 3

aggressive Medien (Säuren, Basen usw.) Sonderfett, bei FAG oder Schmierstoffhersteller erfragen

radioaktive Strahlungbis Energiedosis 2 · 104 J/kg, Wälzlagerfette nach DIN 51825bis Energiedosis 2 · 107J/kg, bei FAG zurückfragen

Schwingbeanspruchung Lithium EP-Fett der Konsistenzklasse 2, häufige Nachschmierung.Bei mäßiger Schwingungsbeanspruchung Lithiumseifenfett der Konsistenzklasse 3

Vakuum bis 10-5 mbar, abhängig von Temperatur und Grundöl,Wälzlagerfette nach DIN 51825, bei FAG zurückfragen



Schmierfette für Beschreibung

Hohe Drehzahlen und Fette der NLGI-Klasse 2 (evtl. 1 ) mit Oxidationsinhi-hohe Temperaturen bitoren, auch mit synthetischen Fl üssigkeiten (z. B.

Silikonöle) und/oder Nichtseifenverdickern

Niedrige Laufgeräusche Speziell gefilterte Fette (Ma schenweite 25 µµµµm), evtl. höhere Grundölviskosität

Niedrige Reibung Fette der NLGI-Klasse 2; synthetisc he Flüssigkeiten niedriger Viskosität als Grundöl

Niedrige Drücke Fette mit Grundölen, deren niedrigsi edende Bestand-teile entfernt wurden (Apiezonfette), oder mit synt heti-schen Flüssigkeiten niedriger Verdampfungsneigung (z. B. Silikonöle)

Strahlenbeständigkeit Fette mit Nichtseifenverdicker (Gel) und strahlenbe-ständiger flüssiger Phase (aromatischer Kw), evtl. mit Strahlenschutzstoffen (Additiven)


Fettschmierung




Fettschmierung

Betriebstemperatur für Schmierfette (“Ampel-Konzept“)(nach Kühl, 1998)

Unzulässige Betriebstemperatur

Unsicherer Betrieb (im Kurzzeitbetrieb)

Sicherer Betrieb mit vorhersehbarer Lebensdauer

T1 TieftemperaturgrenzeT2 Tieftemperatur FunktionsgrenzeT3 Hochtemperatur FunktionsgrenzeT4 Hochtemperaturgrenze

ROT ORANGE GRÜN ROTORANGE

T1 T2 T3 T4

ROT

ORANGE

GRÜN

Temperatur



Verhalten von Schmierfetten in Wälzlagern

Betriebsbereich Temperaturbereich Auswirkungen aufSchmierfett

1. kritischer Bereich Tiefe Temperaturen Schmierfett zu steifErhöhte WalkarbeitUngenügende AbgabeHohes Reibungsmoment

Normalbereich Raumtemperatur Optimales Verhaltenetwa 50 0C / 80 0C

2. kritischer Bereich ab 100 0C Zu starkes Ausbluten d. Grundöls Erhöhte Oxidation + AlterungErhöhter VerdampfungsverlustAdditivabbauNeigung zu starker ErweichungReduzierung d. Gebrauchsdauer


Fettschmierung



Relative Schmierfettpreise in Abhängigkeit von der

Betriebstemperatur im Wälzlager

100 0C : 1

120 0C : 2

140 0C : 3 - 8

160/170 0C : 5 - 12

170/200 0C : 20 - 50

200/250 0C : 150 - 400


Fettschmierung



WÄLZLAGERSCHMIERUNGGrundlagen der Wälzlagerschmierung

Geräuschverhalten

Ursachen für die Geräuschentwicklung in Wälzlagern• Wälzlager-Gestaltung

— Natürliche Frequenzen— Käfigstabilität— Federungsverhalten

• Wälzlager-Herstellungsgenauigkeit— Rauheit der Laufflächen— Welligkeit der Laufbahn-Oberflächen— Fertigungsfehler

• Wälzlager— Fehler bei der radialen/axialen Ausrichtung— Fluchtungsfehler der Bauteile

• Wälzlager-Schmierstoffe




Geräuschverhalten

Schmierfett als Ursache der Geräuschentwicklung• Bestandteile des Schmierfettes

— Verunreinigungen im Grundöl— Verunreinigungen in den Additiven— Verunreinigungen im Verdicker

• Verunreinigungen aus früheren Fettchargen im Produktion skessel• Verschleißpartikel aus der Anwendung• Verschmutzte Umgebung bei der Schmierfettproduktion• Verschmutzte Schmierfettbehälter• Schmierfettproduktionsprozess

— Zur Herstellung der Verdickersysteme, die nicht zur Gerä usch-entwicklung beitragen, sind besondere Prozesse nötig

— Kristallstruktur, -Größe, -Härte und -Dispergierung wirke n sich erheblich auf die Geräuschentwicklung aus




Geräuschverhalten

Gründe zum Einsatz von Schmierfetten mit geringer Neigu ng zur Geräuschentwicklung

• Längere Lebensdauer der geschmierten Elemente— Weniger Oberflächenschädigungen— Gesteuerte Ölabscheidung

• Qualitätskontrolle— Schmierfettgeräusche können Unregelmäßigkeiten bei Produk-

tionsprozessen überdecken• Warneinrichtungen

— Schwingungssensoren zur Schadensfrüherkennung erfo rdern Schmierfette mit geringer Geräuschentwicklung

• Geräuschempfindliche Anwendungen— Haushaltsgeräte (Geschirrspüler, Klimaanlagen usw. )— Computer— Fahrzeug-Komponenten— Feinwerktechnische Geräte

Documents

Grundlagen der Schmierfette - bff1.vss-lubes.chbff1.vss-lubes.ch/fileadmin/dokumente/aus_und... · DIN 51 825 Schmierfette sind konsistente Schmierstoffe, die aus Mineralöl und/oder