Analyse der Auswirkungen von Fettschmierung auf Lager unter niedrigen und hohen Temperaturen

Fettschmierung eignet sich im Allgemeinen für Anwendungen mit niedrigen bis mittleren Drehzahlen, bei denen die Betriebstemperatur des Lagers unterhalb der Grenztemperatur des Fettes liegt. Kein Wälzlagerfett ist für alle Anwendungen geeignet. Jedes Fett hat nur begrenzte Leistungs- und Eigenschaften. Fett besteht aus Basisöl, Verdickungsmittel und Additiven. Wälzlagerfett enthält üblicherweise Mineralöl als Basis, das mit einer bestimmten Metallseife verdickt ist. In den letzten Jahren wurden synthetischen Basisölen organische und anorganische Verdickungsmittel zugesetzt. Tabelle 26 fasst die Zusammensetzung typischer Fette zusammen. Tabelle 26. Inhaltsstoffe von Fett Basisöl Verdickungsmittel Additiv Fett Mineralöl Synthetischer Kohlenwasserstoff Ester Perfluoriertes Öl Silikon Lithium, Aluminium, Barium, Calcium und Verbindung Seife Unparfümierte (anorganische) Partikel Klebstoff (Ton), Ruß, Kieselgel, PTFE seifenfrei (organische) Polyharnstoffverbindung Rostschutzmittel Farbstoff Haftvermittler Metallpassivator Antioxidationsmittel Verschleißschutz Hochdruckadditiv Calcium- und aluminiumbasierte Fette weisen eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit auf und eignen sich für industrielle Anwendungen, die das Eindringen von Feuchtigkeit verhindern müssen. Lithiumbasierte Fette haben vielfältige Einsatzmöglichkeiten und eignen sich für industrielle Anwendungen und Radlager.
Synthetische Basisöle wie Ester, organische Ester und Silikone erreichen in Kombination mit gängigen Verdickungsmitteln und Additiven in der Regel eine höhere maximale Betriebstemperatur als mineralölbasierte Öle. Der Betriebstemperaturbereich synthetischer Fette liegt zwischen -73 °C und 288 °C. Tabelle 27 zeigt die allgemeinen Eigenschaften von Verdickungsmitteln, die üblicherweise mit mineralölbasierten Ölen verwendet werden. Durch die Verwendung der in Tabelle 27 aufgeführten Verdickungsmittel mit synthetischen Kohlenwasserstoff- oder Esterölen lässt sich die maximale Betriebstemperatur um etwa 10 °C erhöhen.
°C °F °C °F
Lithium 193 380 121 250 gut
Lithiumkomplex 260+ 500+ 149 300 gut
Sockel aus Aluminiumverbund 249 480 149 300 ausgezeichnet
Calciumsulfonat 299 570 177 350 ausgezeichnet
Polyurea 260 500 149 300 Gut
Die Verwendung von Polyharnstoff als Verdickungsmittel zählt zu den bedeutendsten Entwicklungen im Bereich der Schmierstoffe seit über 30 Jahren. Polyharnstofffett zeigt hervorragende Leistung in einer Vielzahl von Lageranwendungen und hat sich innerhalb kurzer Zeit als Vorschmiermittel für Kugellager etabliert. Bei niedrigen Temperaturen ist das Anlaufdrehmoment von fettgeschmierten Lagern von großer Bedeutung. Manche Fette funktionieren nur im laufenden Betrieb einwandfrei, verursachen aber beim Anlauf einen zu hohen Widerstand. Bei manchen kleinen Maschinen kann es bei extrem niedrigen Temperaturen sogar zum Anlaufversagen kommen. In solchen Umgebungen ist ein Fett mit Kaltstartfähigkeit erforderlich. Bei einem breiten Betriebstemperaturbereich bieten synthetische Fette deutliche Vorteile. Sie ermöglichen selbst bei -73 °C noch ein sehr geringes Anlauf- und Betriebsdrehmoment. In manchen Fällen sind diese Fette diesbezüglich sogar besser als herkömmliche Schmierstoffe. Wichtig ist, dass das Anlaufdrehmoment nicht zwangsläufig von der Konsistenz oder der Gesamtleistung des Fettes abhängt. Das Anlaufdrehmoment ist eher eine Funktion der individuellen Eigenschaften eines bestimmten Fettes und wird durch Erfahrung bestimmt.
Hohe Temperaturen: Die obere Temperaturgrenze moderner Schmierfette hängt in der Regel von der thermischen Stabilität und Oxidationsbeständigkeit des Basisöls sowie der Wirksamkeit der Oxidationsinhibitoren ab. Der Temperaturbereich des Schmierfetts wird durch den Tropfpunkt des Verdickungsmittels und die Zusammensetzung des Basisöls bestimmt. Tabelle 28 zeigt den Temperaturbereich des Schmierfetts unter verschiedenen Basisölbedingungen. Jahrelange Versuche mit fettgeschmierten Lagern haben gezeigt, dass sich die Schmierfettlebensdauer mit jedem Temperaturanstieg um 10 °C halbiert. Beträgt die Lebensdauer eines Schmierfetts beispielsweise bei 90 °C 2000 Stunden, so reduziert sie sich bei einem Temperaturanstieg auf 100 °C auf etwa 1000 Stunden. Umgekehrt kann die Lebensdauer nach einer Absenkung der Temperatur auf 80 °C voraussichtlich 4000 Stunden erreichen.