Ingenieurswissen

Hochtemperaturlager laufen länger mit Graphit

Hinweis: Bitte beachten Sie, dass das in diesem Artikel genannte SKF Produkt nicht mehr lieferbar ist.

Related Articles

Zusammenfassung

In Maschinenanwendungen, bei denen hohe Temperaturen und niedrige Drehzahlen zusammentreffen, kann die Schmierung eine richtige Herausforderung sein. Mit Einführung der SKF DryLube Lager stehen nun SKF Produkte und Lösungen mit Trockenschmierstoffen zur Verfügung, die viele der Probleme vermeiden können, die bei herkömmlichen Schmierfetten und Schmierölen auftreten. Die Trockenschmierung sorgt für einen zuverlässigen Lagerbetrieb, niedrigere Betriebskosten, eine reduzierte Maschinenkomplexität und einen geringeren Wartungsbedarf – und das sogar bei Temperaturen bis 350 °C.

Links

SKF DryLube Bearings

Ansprechpartner Verkauf

Hugo Carlen, Hugo.Carlen@skf.com

Hinweis: Bitte beachten Sie, dass das in diesem Artikel genannte SKF Produkt nicht mehr lieferbar ist.

Viele Lager werden in Hochtemperaturanwendungen eingesetzt, aber nur wenige Schmierstoffe halten der Hitze stand. Für solche Anwendungen hat SKF Lagerlösungen mit einer Trockenschmierung entwickelt, die für Kunden, beispielsweise in der Metall-, Baustoff-, Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, sehr vorteilhaft sind.

Die Trockenschmierung empfiehlt sich vor allem in Anwendungen mit niedrigen Drehzahlen und extrem hohen Temperaturen.

In solchen Anwendungen, bei denen Lager normalerweise sehr hohen Temperaturen (im Bereich von 200 bis 350 °C) ausgesetzt sind, verschlechtern sich die Eigenschaften herkömmlicher Schmierstoffe wie Fette und Öle sehr schnell. Die Folge hiervon ist, dass die schlecht geschmierten Lager vorzeitig ausfallen. Die Trockenschmierung lässt in ihrer Leistung bei hohen Temperaturen nicht nach, bleibt unter hohen Belastungen funktionsfähig, besitzt eine hohe Wärmebeständigkeit und macht Wartung praktisch überflüssig. Aus diesem Grund haben trockengeschmierte Lager ein beträchtliches Einsatzpotenzial, insbesondere in der Metallindustrie. Ein Beispiel sind Kühlbetten für Bleche, bei denen üblicherweise rund 5.000 Lager eingebaut werden (Bild 1). Diese Lager laufen häufig mit Unterbrechungen bei sehr hohen Temperaturen und eine Nachschmierung ist aufgrund der Art der Anlage sehr schwer durchführbar.

SKF verfügt über eine lange Erfahrung in der Herstellung trockengeschmierter Rillenkugellager und Y-Lager mit Graphitkäfig (Ausführungen VA208 und VA228). Diese Kugellager werden oft in Ofenwagen (Bild  3), Kühlbetten (Bild 1 und 2) und Durchlauföfen (Bild 8) eingesetzt. Mit Einführung der breiten Produktpalette an trockengeschmierten SKF DryLube Lagern sind die Vorteile der Trockenschmierung nun bei fast jedem SKF Lagertyp, einschließlich Rollen- und Gleitlagern, verfügbar.

Trockengeschmierte Lager
Als Trockenschmierstoffe werden bei SKF DryLube Lagern Graphit und Molybdändisulfid eingesetzt. Bei diesen Materialien ergeben sich die Schmiereigenschaften aufgrund der Lamellenstruktur, die sich unter Belastung bildet, wenn der Schmierstoff an den Lagerkontaktflächen haftet. Die Schichtstruktur ermöglicht ein Verschieben der parallelen Platten (Bild 5). Die geringe Haftung zwischen den Platten bewirkt zwar eine geringe Scherfestigkeit in der Verschieberichtung, aber eine hohe Druckfestigkeit senkrecht zur Verschieberichtung. Außerdem kann ein Festschmierstoff mit hoher Druckfestigkeit hohe Lasten aushalten, ohne dass es zu einer metallischen Berührung kommt. Schließlich verfügt der Trockenschmierstoff über eine gute Haftung auf der Substratoberfläche, wodurch er selbst bei hoher Schubbeanspruchung auf den Lagerflächen hängen bleibt.

Bei Graphit ergeben sich noch bessere Schmiereigenschaften, wenn sich zwischen den Graphitschichten Dampfeinschlüsse befinden und sich dadurch Scherkräfte und Reibung verringern. Graphit kann als Schmierstoff bei Temperaturen weit über 500 °C eingesetzt werden. Zur weiteren Leistungsverbesserung oder Verlängerung der Betriebsdauer von SKF DryLube Lagern sind Ausführungen erhältlich, bei denen die Trockenschmierung mit zusätzlichen Hochtemperaturschmieröladditiven und Nanopartikeln kombiniert ist.

Bei der Herstellung von SKF DryLube Lagern werden der Trockenschmierstoff und ein Harzbinder in den Lagerzwischenraum zwischen die Wälzkörper und Lagerlaufflächen gespritzt. Beim nachfolgenden Aushärten verfestigt sich der Schmierstoff. Auf diese Weise kann aus fast jedem SKF Lager ein SKF DryLube Lager werden, solange das Lager einen Metall­käfig besitzt und ausreichend Platz für den Trockenschmierstoff vorhanden ist (Bild 6). Dadurch wird die SKF Lagerpalette extrem dynamisch und kann fast jede Hochtemperaturanforderung erfüllen.

Beim Lagerbetrieb bildet der Trockenschmierstoff einen sehr dünnen Schmierfilm, der dauerhaft auf den Laufflächen und Wälzkörpern haftet und verhindert, dass es zu einer metallischen Berührung kommt.

Vorteile der Trockenschmierung
In bestimmten Anwendungen sorgt die Trockenschmierung nicht nur für eine gute Lagerleistung, sondern bietet auch spezielle Vorteile in Anwendungen mit extremen Temperaturbedingungen. Außerdem haben Trockenschmierstoffe ein niedriges Anlaufdrehmoment bei sämtlichen Temperaturen und ein geringes Reibmoment im laufenden Betrieb. Darüber hinaus ist bei trockengeschmierten Lagern keine Mindestdrehzahl nötig. Für ein mit Schmierfett oder Schmieröl geschmiertes Lager gilt der sogenannte Aquaplaningeffekt des Schmierstoffs, wobei eine bestimmte Drehzahl erforderlich ist, um eine ausreichende Schmierung zu erzielen. Dagegen laufen trockengeschmierte Lager sehr gut auch bei extrem niedrigen Drehzahlen.

Auch aus ökologischer Perspektive lassen sich Dichtheitsprobleme mit Trockenschmierstoff leichter als mit Schmierfett vermeiden. Bei höheren Temperaturen nimmt die Viskosität des Schmierfetts ab und das Risiko eines Schmierfettaustritts zu. Bei hohen Temperaturen können Flüssigschmierstoffe sogar verdampfen. Außerdem sind neben den Entsorgungskosten für verbrauchtes Schmierfett auch die Kosten für die Nachschmierung zu berücksichtigen. Aus sicherheitstechnischer Sicht kann eine Nachschmierung in heißer Arbeitsumgebung gefährlich sein. Diese ökologischen und sicherheitsbezogenen Risiken können durch die Verwendung von Trockenschmierstoffen, mit denen Lager bei minimalem Schmierstoffverlust auf Lebensdauer geschmiert werden, vermieden werden.

Im Betrieb kann eventuell festgestellt werden, dass bei trockengeschmierten Lagern vorübergehend stärkere Geräusche und Schwingungen auftreten. Dies ist die Folge davon, dass sich kleinste Festschmierstoffteilchen ablösen, und hat keinen Einfluss auf die Leistung und Gebrauchsdauer der Lager.

Schlussbetrachtung
In geeigneten Anwendungen stellt die Trockenschmierung eine Lösung für schwierige Probleme dar, die sich durch die Kombination von hohen Temperaturen und häufig niedrigen Drehzahlen ergeben. In der Tat ist es so, dass in Anwendungen, in denen herkömmlich geschmierte Lager womöglich wöchentlich ausfallen, trockengeschmierte Lager jahrelang problemlos laufen, solange sie trocken gehalten und mit niedrigen Drehzahlen betrieben werden, und dies sogar bei Temperaturen bis 350 °C.

Trockengeschmierte Lager tragen erheblich zur Reduzierung der Komplexität von Lagersystemen bei, indem sie Kühl- und Nachschmiereinrichtungen überflüssig machen und den Instandhaltungs- und Wartungsbedarf senken. Gleichzeitig ist das SKF DryLube Lagersortiment für eine hohe Betriebszuverlässigkeit auch bei sehr hohen Temperaturen ausgelegt und senkt somit die Anlagenbetriebskosten.

Halten Sie mich auf dem Laufenden

Sind Sie interessiert an Themen, die sich mit Engineering und Technik beschäftigen? EVOLUTION bietet Inhalte, die Ihnen Einblick in neue Techniklösungen gibt. Lesen Sie über neue Entwicklungen in spannenden Unternehmen, Industrien und Themenfeldern.

Newsletter erhalten