Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Fettnachschmierung von Wälzlagern bei höchsten Drehzahlen

In Werkzeugmaschinenhauptspindeln lassen sich mit fettgeschmierten Hybrid-Spindellagern heute Drehzahlkennwerte realisieren, die bis vor einigen Jahren nur mit Öl-Luft geschmierten Lagern möglich waren. Während der Verzicht auf Druckluft als Fördermedium ökologische und ökonomische Vorteile bringt, ist die mit steigender Drehzahl überproportional sinkende Fettgebrauchsdauer der zentrale Nachteil der Fettschmierung. Dieses Problem lässt sich grundsätzlich durch den Einsatz von Fettnachschmiersystemen lösen. Die heute verfügbaren Fette mit höchster Drehzahleignung sind jedoch nur bedingt für den Einsatz in Fettnachschmiersystemen geeignet. Gleichzeitig ist nicht vollständig erforscht, wie die Fettzufuhr ins Lager optimal zu gestalten ist.

In diesem Projekt sollen hochdrehzahlgeeignete Fette für den Einsatz in Fettnachschmiersystemen durch Veränderungen der Zusammensetzung und der Herstellung optimiert werden. Die Eigenschaften der verschiedenen Fette sollen mittels Prüfstandsversuchen überprüft werden. Wesentliche Kenngrößen zur Beurteilung der untersuchten Fette und Schmierstrategien sind das Temperatur-Drehzahl-Verhalten und die Lagergebrauchsdauer. Mit ähnlichen Versuchen soll untersucht werden, welchen Einfluss die Zuführstrategie auf das Betriebsverhalten des Lagers hat. Dabei soll eine optimale Kombination aus dem Ort der Zuführung, der zugeführten Menge je Zyklus und der Zykluszeit bestimmt werden.

Die Versuchsergebnisse sollen Unternehmen aus verschiedenen Branchen – insbesondere den vielfach mittelständischen Schmierstoffherstellern – zu Nutze kommen: Fettherstellern soll das Projekt Ansätze zur Erweiterung des Produktprogramms bzw. zur Optimierung bestehender Produkte geben. Wälzlager- und insbesondere Spindelhersteller sollen Empfehlungen erhalten, wie die Fettzuführung zum Lager gestaltet werden sollte und in welchen Mengen die Fettzufuhr erfolgen sollte, um einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb des Lagers bei höchsten Drehzahlen zu gewährleisten.

Ergebniszusammenfassung:

In diesem Projekt konnte der Nachweis erbracht werden, dass bei einer Drehzahl von 24.000 1/min Fett in ein rotierendes Hybrid-Spindellager eingebracht werden kann und nicht nur im sonst üblichen unteren sowie mittleren Drehzahlbereich. Es konnte auch gezeigt werden, dass mit der entwickelten Nachschmierstrategie die Gebrauchsdauer deutlich verlängert werden konnte. Dies nützt dem Anwender von Wälzlagern bei Hochdrehzahlanwendungen, da sich die Möglichkeit des verlängerten Betriebs von fettgeschmierten Lagern ergibt. Ein wesentlicher Kostenfaktor bei dem Betrieb Öl-Luft geschmierter Spindeln, die üblicherweise bei hohen Drehzahlen eingesetzt werden, ist der Verbrauch von Druckluft zur Förderung des Öls. Durch eine Umstellung auf die druckluftfreie Fettschmierung lassen sich wirtschaftliche und ökologische Vorteile erzielen.

Der Vergleich der verschiedenen Fettzusammensetzung und ihrer Eignung für den Einsatz im Nachschmiersystem, hilft Fettherstellern neue Schmierfette mit einer besseren Eignung für die Verwendung in Nachschmiersystemen zu entwickeln. Dies wiederum ermöglicht längere Gebrauchsdauern.

Fetthersteller und Anwender profitieren von den Untersuchungen der Auswirkungen der Verweildauer des Schmierfettes im Nachschmiersystem. Die Ergebnisse können genutzt werden, um die Eignung von bestehenden oder neuentwickelten Schmierfetten für den Einsatz im Nachschmiersystem abzuschätzen. Der Vergleich der Ergebnisse des Fettdegenerationsprüfstandes mit einer Belastungsdauer von bis zu sechs Monaten und dem deutlich schnelleren sowie unaufwändigeren Ölseparationstest mit dem Fett-Testgerät FTG 2 nach Vogel / Marawe zeigt, dass der letztere eine zuverlässige Vorhersage über die Eignung eines Fettes für den Einsatz im Nachschmiersystem mit geringem Aufwand liefert. Dadurch kann der Aufwand von Schmierfetttests reduziert werden.