Geräusch ist eine wichtige Kenngröße bei der Bewertung der Qualität eines Schmierfettes. Da Schmierung für die Gebrauchsdauer, aber auch für das Geräuschverhalten von Wälzlagern so entscheidend ist, sieht SKF in der Entwicklung von Prüfgeräten für die Geräuschmessung von Fetten eine wichtige Aufgabe. Die letzte Neuentwicklung auf dem Markt ist die SKF Fettprüfmaschine BeQuiet+ mit erweiterten Analysefunktionen.

 

 

Die Entwicklungen bei SKF auf dem Gebiet von Geräuschprüfmachinen für Fette basieren auf dem Kundenwunsch nach verlängerter Lagergebrauchsdauer und geräuscharmem Verhalten. Die Überprüfung, ob der verlangte Reinheitsgrad und die Schmierbedingungen erfüllt werden, erfordert ein hoch entwickeltes Prüfsystem. Die SKF Fettprüfmaschine BeQuiet+ ermöglicht die Bewertung der Schmierstoffqualität in Hinblick auf Sauberkeit und Dämpfungseigenschaften.

Im Lauf der Jahre hat SKF zur Vertiefung des Verständnisses der Schmierungstheorie eine Vielzahl von Fettprüfmaschinen entwickelt. Hierdurch wurde die Marktstellung von SKF nicht nur als führender Lagerhersteller, sondern auch als ein Hauptfettlieferant bestätigt. Das SKF Quality Technology Centre in Steyr/Österreich ist verantwortlich für die Entwicklung, Herstellung und den Verkauf von Fettprüfmaschinen. Die Entwicklung wurde in enger Zusammenarbeit mit SKF ERC, dem SKF Forschungszentrum in den Niederlanden, durchgeführt.

SKF ist der Marktführer in der Fettprüftechnologie. Die Technik wurde viele Jahre durch Forschung auf tribologischem Gebiet erweitert und seit Jahren erfolgreich von SKF in der Industrie umgesetzt. Der SKF Fettgeräuschtester BeQuiet+ war so erfolgreich, dass er zum Standard für Fettgeräuschtests in der Schmierungsindustrie wurde.

In der Schmierstoffindustrie wird die SKF Fettprüfmaschine BeQuiet bei der Entwicklung von neuen Fetten und für die Fertigungskontrolle eingesetzt. Aber auch Lagerhersteller können die Prüfmaschine als ein Werkzeug bei der Auswahl des bestgeeigneten Schmierstoffs auf dem Markt verwenden. Eine Vielzahl von Industriekunden setzt die Maschine auch für die Eingangskontrolle von Schmierfetten ein.

 

Bedeutung von Schmierstoffen mit hohem Reinheitsgrad
Die SKF Lebensdauertheorie für Lager hebt die Verwendung reiner Schmierstoffe für Wälzlager als essenziell für eine lange Lagergebrauchsdauer hervor. Im Fall von Fettschmierung können viele Faktoren den Reinheitsgrad während des Betriebs beeinflussen. Für die Erstbefettung sowie zum Nachschmieren wird aber grundsätzlich ein reines Fett benötigt. Auch in Anwendungen, wo die Ermüdungslebensdauer nicht auf dem Spiel steht (z.B. bei sehr geringer Belastung), kann der Bedarf an reinen Fetten extrem wichtig sein, beispielsweise als Beitrag zu geringem Lagergeräusch, das für Anwendungen wie Elektromotoren, Ventilatoren usw. erforderlich ist.

Von Lagern in Automobilgetrieben wird erwartet, dass sie so lange halten wie das Fahrzeug selbst. Solche Lager enthalten im Getriebeöl oft Fremdstoffe, die vom Abrieb der Zahnräder stammen. Dies hat einen negativen Einfluss auf die Lager. Werden die Partikel überrollt, beschädigen sie die Laufbahn. Sie erzeugen Eindrücke, sog. „Dents“ und erhöhen das Spannungsniveau an den Rändern. Hierdurch wird ein Alterungsprozess begünstigt, der zu Oberflächenzerrüttung führt. Dies wiederum führt zu Geräuschzunahme und schließlich zu Lagerermüdung.

 

Wie Geräusch erzeugt wird
Der Schmierfilm, der die Gegenflächen im Wälzkontakt trennt, ist sehr dünn (üblicherweise unter einem Mikrometer). Damit kann jeder Partikel, der größer als die Filmdicke ist, den ruhigen Lauf stören. Bild 2 zeigt die Aufzeichnung der Schwingungsspitzen eines nicht sauberen Schmierstoffs. Die Schwingungsspitzen wurden, nach Filterung des Kurzzeiteffekts der Überrollung der Partikel vom Gesamtsignal aufgezeichnet. Das Überrollen größerer Partikel kann zu permanenten Eindrücken auf den Laufbahnen führen (Bild 3). Wenn das eintritt, steigt das Gesamtsignal mit der Zeit an und zeigt damit, dass wegen Verwendung eines Schmierstoffs mit ungenügender Reinheit auch die ursprüngliche Lagerqualität verlorengegangen ist. Die Überrollung brüchiger Partikel verursacht kleine Beschädigungen an den Laufbahnoberflächen (Bild 4).

Die Erfahrung hat deutlich gemacht, dass das Überrollen von Partikeln in vier Qualitätsklassen unterteilt werden kann: verschmutzt, geräuschvoll, sauber und leise. Diese Einteilung kann wie folgt definiert werden:

 

Verschmutzt
Die Härte und Größe der Partikel führt bei Überrollung zu permanenter Schädigung der Berührungsflächen. Dies führt zu einer Zunahme des Gesamtgeräusches und verringert die Gebrauchsdauer des Lagers.

 

Geräuschvoll
Die Härte und Größe der überrollten Partikel kann die Berührungsflächen des Lagers beschädigen, was zu einem spürbaren Anstieg im Gesamtgeräusch führt. Jedoch nicht zu einem Grad, bei dem die Gebrauchsdauer des Lagers beeinträchtigt wird.

 

Sauber
Die Härte und Größe der überrollten Partikel erzeugt spürbare Schwingungsspitzen, aber es besteht kein permanenter Schaden an den Lagerberührungsflächen.

 

Leise
Der höchste Reinheitsgrad dank einer minimalen Anzahl an Partikeln, die Schwingungsspitzen erzeugen.

Schmierstoffe der Klasse „verschmutzt“ kommen im Anlieferungszustand selten vor, aber aufgrund der Anwendungssituation könnte dieser Zustand vorkommen.

Es gibt einige Fette auf dem Markt, die aufgrund des Verdickertyps oder der Einlagerung fester Additive in die Klasse „geräuschvoll“ fallen. Typische Beispiele sind Calcium-Komplex-Fette, die große Partikel Calciumsalze enthalten, die kleine permanente Eindrücke hinterlassen (Bild 3).

Die Mehrzahl der heutigen Fette fällt in die Klasse „sauber“ Typische Beispiele sind Polyharnstofffette, wo große Agglomerate von Verdicker vorhanden sein können. Diese Fette können starke Schwingungsspitzen verursachen. Da die Härte dieser Partikel jedoch gering ist, werden beim Überrollen keine erkennbaren Eindrücke hinterlassen (Bild 5).

Nur wenige Fette können als „leise“ klassifiziert werden. Typische Beispiele sind Lithiumseifenfette, die in sauberer Umgebung hergestellt werden. Dabei wird eine feine Seifenstruktur erzeugt und unzulässige Partikel herausgefiltert.

Die Aufgabe der neuen SKF Fettprüfmaschine BeQuiet+ ist die Bestimmung der Fettqualität in diesen Niveaus zur Entwicklung, Verbesserung oder Identifizierung leiser Fette. Der Vergleich der Dämpfungseigenschaften an verschiedenen Schmierstoffen sollte an ein und demselben Lager vorgenommen werden, das in identischer Weise montiert wird. Wenn alle diese Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden, kann die Auswahl des Schmierstoffes mit optimalen Dämpfungseigenschaften erfolgreich durchgeführt werden.

Es wurde festgestellt, dass viele Faktoren innerhalb des Schmierstoffs zur Dämpfung beitragen. Bei Ölen sind die wichtigsten Faktoren die Viskosität, der Grundöltyp und der verwendete Additivtyp. Ein deutlicher Trend zu besserer Dämpfung bei zunehmender Ölviskosität kann oft beobachtet werden (Bild 6). Bei Fetten kann die Dämpfungscharakteristik sehr unregelmäßig sein, wahrscheinlich auch, weil der Verdickertyp und seine Mikrostruktur eine Rolle spielen. Darüber hinaus können Additive, die die Benetzbarkeit mit starkem Oberflächenangriff beeinflussen, dominieren.

Die SKF Fettprüfmaschine BeQuiet+ erlaubt den Fettherstellern, Schmierstoffe mit höchsten Dämpfungseigenschaften zu entwickeln. Er kann aber auch die Lagerhersteller bei der A uswahl von Fett mit höchsten Dämpfungseigenschaften unterstützen.

 

Messverfahren
Das Messverfahren der SKF Fettprüfmaschine BeQuiet+ (Bild 1) wurde in internationalen Normen wie dem ISO Standard 15242 und ANSI/ABMA Standard 13-1987 festgelegt.

Diese Standards definieren geeignete Frequenzbänder und andere Randbedingungen für die Beurteilung der Geräuschqualität der Fette. Der Innenring des Lagers dreht mit 1.800 U/min; ein Geschwindigkeitssensor am (nicht-drehenden) Außenring misst die radiale Schwingbewegung des Außenrings.

Die Software filtert aus dem gemessenen Schwingungssignal drei Frequenzbereiche aus (niedrig, mittel und hoch). Die Erfahrung hat gezeigt, dass der niedrige Bereich im Wesentlichen nur Formfehler vom Lager selbst erfasst. Aus diesem Grund werden nur der mittlere und der hohe Bandbereich für die Auswertung des Fettgeräuschverhaltens eines Lagers herangezogen. Das gemessene Signal wird mathematisch gefiltert und dann entsprechend der SKF Bequiet+ Messmethode und/oder der MGG 11 Auswertemethode analysiert.

 

BeQuiet+ Messmethode
Der Vorteil der SKF BeQuiet+ Messmethode liegt in der hoch entwickelten Prüfmethode und dem Grad der Automatisierung. Das vollautomatische Verfahren besteht aus dem wiederholten Dosieren des Schmierstoffs in das Prüflager und dem automatischen Aufzeichnen des Schwingungsniveaus und der Spitzenwerte. Dieser Vorgang vermeidet das Eindringen von Schmutzpartikeln aus der Umgebung, die das Messergebnis verfälschen könnten. Auch kann dasselbe Lager für verschiedene Versuche verwendet werden, ohne dass es demontiert werden muss. Das kann für die Ermittlung der „Schädigungsmerkmale“ schmutziger Schmierstoffe von Vorteil sein, wobei erst ein Bezugsschmierstoff untersucht wird, dann der zu untersuchende Schmierstoff und schließlich erneut der Bezugsschmierstoff.

Die Schlüsselkomponente des Prüfstands ist der spezielle SKF Peak Detection Algorithm, der diese Schwingungsspitzen aus dem Gesamtlagerschwingungssignal errechnet. Die Intensität der erfassten Spitzen wird zur Beurteilung der Laufruhe auf quantitative Weise verwendet. Der Anwender ist dann in der Lage, die Ergebnisse mit einem definierbaren Zielwert zu vergleichen.

 

MGG 11 Messmethode
Eine definierte Anzahl von 608 Rillenkugellagern wird gereinigt und in Kalibrierungsöl konserviert. Ihr Geräuschverhalten wird identifiziert und als Referenzwert gespeichert. Dies entspricht der realen Alltagssituation: Am Ende des Fertigungsprozesses werden die Lager erst konserviert und dann mit Fett befüllt.

Nachdem der Referenzzustand ermittelt ist, werden die Lager mit Fett befüllt und ihr Geräuschverhalten geprüft.

Die Messungen werden verarbeitet und die Geräuschklasse mithilfe des MGG 11 Algorithmus, der auf der SKF Fettprüfmaschine BeQuiet+ läuft, bestimmt. Die Ergebnisse beschreiben die Geräuschklasse und das Anlaufverhalten. Das erlaubt eine fein abgestufte Einteilung der untersuchten Schmierfette. Die MGG 11 Prüfmethode liefert Herstellern und Kunden wertvolle Einzelheiten bezüglich Qualität und Homogenität eines Fettes sowohl für die Entwicklung neuer Fette als auch zur Routineüberprüfung. Ferner kann das Langzeitverhalten von Schmierfetten und Konservierungsölen und ihre Kompatibilität in Beanspruchungstests untersucht werden.

Mit der neuen SKF Fettprüfmaschine BeQuiet+ und der neuen Software kann die Auswertung von Fettgeräuschtests nach SKF und MGG 11 Spezifikation in einem einzigen System durchgeführt werden. Sie kombiniert die Vorteile zweier Systeme und bestimmt folgende Fettgrößen:

• Laufruheklassifizierung der Schmierstoffe in Bezug auf
  Partikel-Überrollung
• Bestimmung permanenter Lagerschäden durch den Schmierstoff
• Schmierstoffdämpfungseigenschaften
• Anlaufverhalten der Fette
• Gleichmäßiges Laufgeräusch der Fette
• Geräuschspitzen im mittleren und hohen Band
• Schmierstoffvergleich bezogen auf die Dämpfungseigenschaften.

 

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SKF Fettprüfmaschinen, ein Komplettangebot für die Schmierstoffindustrie

• SKF Fettprüfmaschine BeQuiet+: Fettgeräuschtester
• SKF Fettprüfmaschine R0F+: Fettlebensdauerprüfstand
• SKF Fettprüfmaschine RHF1: Hochgeschwindigkeits-Fettlebensdauerprüfstand
• SKF Fettprüfmaschine EMCOR: Prüfstand für Korrosionsbeständigkeit (genormt)
• SKF Fettprüfmaschine V2F: Prüfstand für Eisenbahn-Radsatzlager (genormt)
• SKF Fettprüfmaschine R2F: Prüfstand für mechanisch-dynamisches Verhalten
• SKF Fettprüfmaschine RST: Prüfstand für die Scherfestigkeit von Fetten (genormt)