Fettschmierung heute

Nachschmierung in Druckmaschinen
Derzeit werden die Hauptzylinderlager bei Druckmaschinen an der Bediener- und Antriebsseite entweder beide gleich mit Öl oder Fett geschmiert oder getrennt mit unterschiedlichen Schmierstoffen versorgt. Die derzeit übliche Praxis ist die kontinuierliche Nachschmierung in definierten Zeitabständen von mehreren Monaten. Das Fett hat dabei auch die Aufgabe allfällig eindringende Verschmutzungen von außen zu verhindern. An dieser Stelle sei der Warnhinweis angebracht, dass eindringende Waschmittel oder zu sorgfältige Reinigungsvorgänge Fett auswaschen können, was in weiterer Folge zu Schäden am Lager führen kann.

Zur Abschätzung der Fettgebrauchsdauer verweist SKF auf das Diagramm im SKF Hauptkatalog 5000, Seite 238 ff. Diese so ermittelten Nachschmierfristen sind sehr konservativ angesetzt und gelten für eine Betriebstemperatur von 70°C unter Verwendung eines Lithiumseifenfetts auf Mineralölbasis.

Ist die Fettgebrauchsdauer des verwendeten Schmierfetts abgelaufen, muss das Wälzlager nachgeschmiert werden. Diese Nachschmierung sollte stets vorgenommen werden, solange noch eine zuverlässige Schmierungswirkung durch das vorhandene Fett gewährleistet ist. Der Zeitraum bis zur nächsten Nachschmierung hängt sehr stark von den Anwendungsbedingungen ab, beträgt aber durchschnittlich etwa ein halbes Jahr. Eine genaue Aussage über die Nachschmierfrist ist grundsätzlich nur aufgrund statistischer Gesetzmäßigkeiten möglich. Die SKF Schmierfristen geben den Zeitpunkt an, zu dem noch 99% der Lager zuverlässig geschmiert sind, d. h. sie entsprechen einer Schmierfett-Gebrauchsdauer L₀₁.

Der Nachschmiervorgang erfolgt entweder von Hand oder über Schmiersysteme. In modernen Schmiersystemen wird das Frischfett direkt über Nachschmierleitungen gepresst und ersetzt das verbrauchte Fett, das in konstruktiv vorgesehene Depots abfließen kann.

Die erforderliche Nachschmiermenge ist von der Geometrie und Bauform der zu schmierenden Lagereinheiten abhängig.

Sowohl das verwendete Grundöl, wie auch die Seifenstruktur unterliegen einem Alterungsprozess.

Die im Fett enthaltenen Additive sind aufgrund verschiedener zu erreichender Merkmale, wie zum Beispiel Oxidationsbeständigkeit oder Korrosions- und Verschleißschutz ausgewählt. Doch auch diese Additive unterliegen einem Alterungsprozess. Um auch diesen quantifizieren zu können, stehen zum Beispiel Tests zur Untersuchung des Schutzes gegenüber Eisenkorrosion (ISO11007) sowie Kupferkorrosion (DIN51811/ASTM D130-04) und die Eignung gegenüber Kunststoffkorrosion zur Verfügung. Diesen Methoden einher geht die Quantifizierung von Verschmutzung und Verunreinigungen. Diese Daten entscheiden in letzter Konsequenz über die weitere Einsetzbarkeit des Fettes und des Lagers.

Ist das Seifengerüst zerstört, kann das darin enthaltene Grundöl ausbluten und für die Schmierung verloren gehen. Ist das Grundöl gealtert, kann es nur mehr wenig Beitrag zum Schmierfilmaufbau leisten. In beiden Fällen ist der Einfluss negativ und kann in weiterer Folge zu Lagerschäden führen.

Abb. 2a und 2b zeigen, als Beispiel, ein PCU nach Testläufen am Prüfstand. Das Wälzlagerfett wurde danach hinsichtlich seines Gebrauchszustandes untersucht.

Fettschmierung morgen

Printing Cylinder System (PCS) – Langzeit-Fettschmierung
Bezogen auf einen spezifischen Anwendungs- bzw. Belastungsfall können detailliert Aussagen zu verschiedensten Themenbereichen getroffen werden und maßgeschneiderte Systemlösungen (Abb. 3 und 4) – genannt PCS (Printing Cylinder Systems) – angeboten werden.

Voraussagen zur Gebrauchsdauer von Schmierfetten für diese PCS haben ergeben, dass unter optimalen Bedingungen sehr lange Fettgebrauchsdauern erzielt werden können. Vereinzelt ist sogar Lebensdauerschmierung möglich. Anhand von Parametern wie Lagergrößen und Betriebsbedingungen wie etwa Drehzahl, Belastung und Temperatur kann die Gebrauchsdauer aus Diagramm 1 abgelesen werden.

Falls die Schmierfett-Gebrauchsdauer (L₁₀) – im Gegensatz zu anderen Elementen in der Druckmaschine – keinen kritischen Faktor darstellt, ist kein Nachschmieren erforderlich. Andernfalls kann die Nachschmierfrist (L₀₁) aus dem Diagramm durch die Gleichung L₀₁= L₁₀/2,7 ermittelt werden. Das Diagramm gilt für ausgewählte Schmierfette in vorschriftsmäßig abgedichteten und sauberen Systemen. Die Auswirkung der Lagertemperatur auf die Gebrauchsdauer geht eindeutig aus dem Diagramm hervor. Ein wesentlicher Punkt um eine lange Fettgebrauchsdauer zu erzielen liegt darin, stabile und möglichst niedrige Betriebstemperaturzustände zu erreichen und hohe Temperaturspitzen während des Einlauf- bzw. Verteilvorganges des Fettes zu vermeiden. Ein Fett mit niedriger selbst-induzierender Temperatur und Eigenschaften, sich relativ rasch zu stabilisieren und zuverlässig Schmierfilme aufzubauen, bietet die besten Voraussetzungen, diese Zustände zu erlangen. Diagramm 2 zeigt den Temperaturverlauf über die kontinuierliche Betriebsdauer auf sehr niedrigem Niveau (40°C), das sind nur 20°C über Umgebungstemperatur.

In Bezug auf die Abdichtung müssen entsprechende Vorkehrungen getroffen werden, um einerseits das Fett im Wälzlager zu halten und andererseits vor Verschmutzung von außen zu schützen.

Die Absicherung der Langzeit-Fettlebensdauer bildet die Grundvoraussetzung, dem Systemgedanken Wälzlager-Fett-Abdichtung, im Hinblick auf lange Systemlebensdauer, einen Schritt näher zu kommen.

Schmierung von Oscillating Bearing Units (OBU)

Gleich wie beim Printing Cylinder System wurde auch beim OBU dem Systemgedanken Wälzlager-Fett-Abdichtung Rechnung getragen und entsprechende Entwicklungsaktivitäten in Angriff genommen.

Das gleichzeitige Auftreten von Rotation und Oszillation stellt besondere Anforderung an das Fett und die Abdichtung des Systems dar. Das Ergebnis dieser umfangreichen Untersuchungen war, dass eine Langzeitfettschmierung nach Diagramm 1 grundsätzlich möglich ist.

Die maximale Nachschmierfrist für die erste Nachschmierung kann fünf Jahre nach Inbetriebnahme der Druckmaschine betragen. Dies ist hauptsächlich auf die Alterung des Fettes in den Zuleitungen zurückzuführen.

Der zweite und alle weiteren Nachschmierzeiträume betragen 60% von dem Abstand zwischen Start der Druckmaschine und dem ersten Nachschmierzeitpunkt, maximal jedoch höchstens drei Jahre.

Eine OBU (siehe Abb. 5) wird vorgefettet angeliefert, so wird sichergestellt, dass das richtige Fett mit der richtigen Menge an der richtigen Stelle im Changierlager ist. Weiterhin wird diese Einheit innerhalb des Herstellerwerkes unter besonderer Bedachtnahme hinsichtlich der Sauberkeit montiert, damit das Risiko von Verschmutzung minimiert wird.

 

Zentralschmieranlagen (ZSA)
Eine neuartige Möglichkeit, sich dem Thema ölfreie Maschine zu nähern und gleichzeitig hohe Zuverlässigkeit und geringeren Wartungsaufwand der Druckmaschine zu erreichen, stellen einfache und damit kostengünstige ZSA dar. Die Einleiter-Fett ZSA ist ein Paradebeispiel dafür (siehe Abb. 6).

Die Fett-Einleiter-Schmierung kann wie die Progressivschmierung in fast allen Arten von Druckmaschinen eingesetzt werden. Einsatzbereiche sind Wälzlager und Kurvensteuerungen, beides im Wesentlichen auf der Bedienseite.

Im Gegensatz zur Progressivschmierung lässt sich die Einleiter-Fett-Schmierung sehr modular der Anzahl an Druckeinheiten anpassen, da kein Hauptverteiler notwendig ist. Die Montage ist einfacher mit direkteren Wegen und daher sind meist auch die Gesamtrohrleitungslängen kleiner. Sehr positiv ist vor allem die unkritische Verwendung von komplexen Schmierstoffen, die evtl. in Progressivanlagen zum Ausbluten neigen.

Fettschmierung künftig

Durch das Zusammenführen der Kompetenzen von Lagertechnologie, Dichtungssystemen sowie von Schmiersystemen und Schmierstoffen ergeben sich interessante Zukunftsperspektiven in Bezug auf Weiterführung des Systemgedankens zum langfristigen Ziel „ölfreie“ Maschine.

Integrierte Produktlösungen können maßgeblich dazu beitragen, Kunden zukünftig innovativ und zweckmäßig zu unterstützen. Als konkretes Beispiel kann ein direkt im Lager integriertes Schmiersystem angeführt werden (siehe Abb 6).

Der in eine Schmierkartusche gefüllte Schmierstoff, der perfekt auf die Betriebsbedingungen hin ausgewählt wird, und sowohl mit dem Schmiersystem wie auch dem Lager ausgezeichnet harmoniert, wird kontinuierlich der Schmierstelle zugeführt. Die richtige Dosierung der Fettmenge, wiederum abgestimmt auf den jeweiligen Anwendungsfall, gepaart mit dem großzügigen Volumen des Schmierstoffbehälters, ermöglicht eine Langzeitschmierung, die je nach Fall durchaus für 3 bis 5 Jahre ausreichen kann. Sobald sich die Schmierstoffmenge im Schmierstoffbehälter dem Ende zuneigt, kann sehr einfach und rasch die Schmierkartusche gegen eine neue ausgetauscht werden.

Durch diese „stand-alone“ Lösung kann jede beliebige Lagerstelle individuell ausgelegt und geschmiert werden.

Ein solches in sich abgeschlossenes System aus Lager-Dichtung-Schmierung zielt darauf ab, einerseits dem Erstausrüster zu helfen, die Montage seiner Druckmaschine zu vereinfachen, andererseits aber auch den Druckmaschinenbetreiber zu unterstützen, seinen Wartungsaufwand zu reduzieren.

Zukunftsweisende Produkte, Gesamtsysteme, kundenspezifische Systemlösungen und Serviceleistungen in punkto Wälzlager, Dichtungen, Schmiersysteme, Mechatronik und Montage werden die Druckindustrie nachhaltig beeinflussen.