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Wälzlagerfettschmierung bei niedrigen Temperaturen

FE8-Prüfung von Wälzlagerschmierfetten bei dauerhaften niedrigen Umgebungstemperaturen

Ein dauerhafter Betrieb bei niedrigen Temperaturen liegt dann vor, wenn ein Lager bei einer niedrigen Umgebungstemperatur betrieben wird und die entstehende Reibungswärme bedingt durch einen hohen Wärmeübergang (z.B. Umströmung mit einem kühlenden Medium) sofort in die Umgebung abfließt.

 

Lagerstelle und Schmierstoff erwärmen sich in diesem Betriebszustand nicht, so dass die sich einstellende Betriebstemperatur nahezu der Umgebungstemperatur entspricht. Typische Anwendungsfälle findet man z.B. bei Lagerungen in Windkraftanlagen, Komponenten von Schiffsantrieben sowie Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt.

Für die richtige Auslegung einer Fettschmierung unter dem Einfluss niedriger Temperaturen ist folglich die Kenntnis der unteren Temperatureinsatzgrenze des Schmierfettes von zentraler Bedeutung. Derzeit gibt es kein praxisrelevantes und genormtes Prüfverfahren, mit dem eine sichere Bestimmung dieser Grenze möglich ist.

Vor diesem Hintergrund wurde am IMKT im Rahmen eines FVA-Forschungsvorhabens ein Vorschlag für eine dynamische Prüfvorschrift entwickelt, mit der Wälzlagerschmierfette hinsichtlich ihrer Funktion bei dauerhaft niedriger Temperaturen beurteilt werden können. Das Prüfverfahren verwendet den weit verbreiteten FAG-FE8-Prüfstand (vergleiche E DIN 51819), mit der Besonderheit, dass durch die Lagerschalen eine temperierte Kühlflüssigkeit zirkuliert. Dadurch kann eine definierte und konstante Außenringtemperatur an den zum Einsatz kommenden Kegelrollenlagern erzeugt werden. Als Parameter für die Prüfvorschrift wurden nach umfangreichen Versuchsreihen eine Außenringtemperatur von 10 °C, eine Drehzahl von 75 min-1 und eine axiale Belastung von 50 kN festgelegt.

Für Untersuchungen zum Schmierungsverhalten insbesondere an der Kontaktstelle Innenringbord-Wälzkörperstirn werden Temperaturmessungen am Innenring, Messungen des elektrischen Lagerwiderstandes sowie optische Messungen auf der Rollenstirnfläche unter Ausnutzung UV-induzierter Fluoreszenz herangezogen. Mit dem Ziel, durch einfach zu ermittelnde Laborkennwerte die Tieftemperatureignung von Schmierfetten vorhersagen zu können, werden außerdem chemisch-physikalische Schmierfettkennwerte (z.B. statische Ölabscheidung nach DIN 51817) den Ergebnissen der dynamischen Prüfung gegenübergestellt.