Lagerschmierung verstehen
Lagerschmierung ist das Auftragen und Aufrechterhalten eines Schmiermittels – Öl oder Fett – zwischen den Wälz- oder Gleitflächen eines Lagers, sodass die Metallteile durch einen lasttragenden Film voneinander getrennt sind und nicht direkt aneinander reiben. Dieser einzelne Film erfüllt gleich sechs Aufgaben: Er verringert die Reibung, verhindert Verschleiß, leitet Wärme ab, schützt vor Korrosion, spült Verunreinigungen aus und trägt zur Verteilung der Kontaktbelastung bei. Die Schmierung ist wohl der wichtigste Faktor für die Lebensdauer eines Lagers. Ein Lager, dem es an Schmiermittel mangelt, kann innerhalb von Stunden oder Tagen ausfallen; ein ordnungsgemäß geschmiertes Lager kann jahrzehntelang laufen. Der Zusammenhang ist so stark, dass schätzungsweise 50–80 % der vorzeitigen Lagerausfälle auf ein Schmierproblem zurückzuführen sind – das falsche Schmiermittel, zu wenig (oder zu viel) davon, Verunreinigungen oder ein Schmiermittel, das sich im Betrieb einfach zersetzt hat.
1. Was Schmierung eigentlich bewirkt
Man ist versucht, ein Schmiermittel lediglich als „gleitfähiges Öl“ zu betrachten, doch in einem Wälzlager erfüllt es mehrere unterschiedliche Funktionen, von denen jede für die Zuverlässigkeit und für die Vibration die Schwingungssignatur, die das Lager erzeugt.
Reibungsminderung
- Trennt Metalloberflächen durch einen Flüssigkeitsfilm und verhindert so direkten Kontakt
- Senkt den Reibungskoeffizienten von etwa 0,3–0,5 (trocken) zu 0,001–0,01 (geschmiert) — zwei bis drei Größenordnungen.
- Minimiert Leistungsverluste und die Wärme, die sonst durch Reibung entstehen würde.
- Sorgt für einen gleichmäßigen, leisen Lauf – genau so, wie es sich bei einem einwandfreien Lager gehört.
Verschleißprävention
- Verhindert den Metall-auf-Metall-Kontakt, der zu Adhäsions- und Abriebverschleiß führt.
- Verlängert die Nutzungsdauer von Stunden auf Jahre.
- Bewahrt das Original Lagerspiel und Laufgenauigkeit.
Wärmeableitung
- Das Schmiermittel nimmt die Reibungswärme auf und leitet sie von der Kontaktstelle ab.
- Besonders wichtig bei ölgeschmierten Lagern mit Umlaufsystemen.
- Verhindert eine Überhitzung, die die gehärteten Laufbahnen aufweichen und den Ausfall beschleunigen würde.
Korrosionsschutz, Verschmutzungskontrolle und Lastverteilung
- Korrosionsschutz: Der Film schützt vor Feuchtigkeit und korrosiven Stoffen; Additive sorgen für zusätzlichen Schutz; dies ist vor allem während der Lagerung und in Stillstandszeiten von Bedeutung.
- Kontaminationskontrolle: Das Schmiermittel spült kleine Partikel aus dem Kontaktbereich, Fett dichtet gegen das Eindringen von Fremdkörpern ab, und Ölsysteme verfügen häufig über eine Filterfunktion.
- Lastverteilung: Der Film verteilt die Last gleichmäßiger, und die elastohydrodynamische Schmierung (EHL) in den Wälzkontakten sorgt für eine echte Lastabstützung, wodurch die Spitzenkontaktbelastungen gesenkt werden.
Dieser letzte Punkt verdient besondere Beachtung. Bei einem belasteten Wälzkontakt ist der Druck so hoch, dass sich das Öl vorübergehend fast wie ein Feststoff verhält und sich die Oberflächen elastisch verformen – das EHL-Regime. Der Schmierfilm ist nur einen Bruchteil eines Mikrometers dick, weshalb schon geringe Verunreinigungen oder eine falsche Viskosität einen so überproportionalen Einfluss haben.
2. Fett oder Öl: Die Wahl des Schmiermittels
Fettschmierung
Fett ist die gängigste Wahl für Wälzlager und besteht im Wesentlichen aus Öl, das durch ein Verdickungsmittel gebunden wird.
- Zusammensetzung: Grundöl + Verdickungsmittel (eine Metallseife) + Additive.
- Vorteile: einfach, benötigt kein externes System und verfügt über eine eigene Dichtung.
- Einschränkungen: begrenzte Wärmeableitung und die Notwendigkeit einer regelmäßigen Nachschmierung.
- Geschwindigkeitsbegrenzung: in der Regel bis zu DN-Wert von 300.000–500.000 (Lagerbohrung in mm × Wellendrehzahl).
- Anwendungen: Elektromotoren, allgemeine Industrieausrüstung und dauerhaft abgedichtete Lager.
Ölschmierung
Öl ist erforderlich, wenn Drehzahlen oder Temperaturen Werte überschreiten, die mit Fett nicht bewältigt werden können.
- Typen: mineralisch oder synthetisch, mit verschiedenen Additivpaketen.
- Vorteile: hervorragende Wärmeableitung, kann gefiltert und gekühlt werden und sorgt in der Regel für eine längere Lebensdauer.
- Anforderungen: ein Ölversorgungssystem, Dichtungen und Entwässerung.
- Geschwindigkeitsbereich: keine praktische Höchstgeschwindigkeit.
- Anwendungen: Hochgeschwindigkeitsmaschinen, Gleitlager, sowie große Umlaufölsysteme.
Die Wahl der richtigen Viskositätsklasse ist keine reine Vermutung. Die Viskosität des Grundöls muss hoch genug sein, um bei Betriebstemperatur und -drehzahl einen Schmierfilm zu bilden, darf aber nicht so hoch sein, dass Panschverluste zu einer Überhitzung des Lagers führen. Wenn Sie konkrete Zahlen benötigen, legt unser Lagerfettmengenrechner die Größe der anfänglichen Füllung fest, und der Lager-Nachschmierintervallrechner wandelt Drehzahl, Größe und Temperatur in einen sinnvollen Nachschmierplan um.
3. Schmierverfahren
Für Schmierfett
- Gepackte Lager: Der Lagerraum wird zu 30–50 % mit Fett gefüllt (eine Überfüllung verursacht Plantschen/Fettverdrängung).
- Regelmäßiges Nachfetten: In Abständen von Monaten bis zu Jahren wird frisches Fett nachgefüllt.
- Automatische Schmierstoffgeber: elektromechanische Geräte, die kontinuierlich genau dosierte Mengen abgeben.
- Abgedichtete Lager: vorgefüllt und nicht nachgeschmiert – wird ausgetauscht, sobald das Fett aufgebraucht ist.
Für Öl
- Ölbad: Das Lager ist teilweise in eine Ölwanne eingetaucht.
- Ölring: Ein auf der Welle sitzender Ring hebt Öl aus der Ölwanne und fördert es zum Lager.
- Öldunst: ein feiner Ölnebel für Hochgeschwindigkeitsanwendungen.
- Kreislaufsystem: Druckölversorgung mit integrierter Kühlung und Filtration.
- Strahlschmierung: Hochdruckölstrahlen für höchste Geschwindigkeiten.
4. Fehlerarten bei der Schmierung – und die dadurch verursachten Schwingungen
Da so viele Lagerausfälle auf Schmierfehler zurückzuführen sind, sollte der Instandhaltungstechniker die einzelnen Ausfallarten und ihre ersten Anzeichen kennen. Die meisten davon kündigen sich zunächst durch einen Temperaturanstieg und hochfrequente Schwingungen an, lange bevor das Lager festfrisst.
Unzureichende Schmierung
- Symptome: Hohe Temperaturen, verstärkte Vibrationen, hörbare Geräusche.
- Beschädigung: Oberflächenriefen, Verfärbungen, schneller Verschleiß.
- Ursachen: Falsche Intervalle, verstopfte Passagen, Mangelversorgung
- Zeit bis zum Ausfall: Stunden bis Tage.
Übermäßige Schmierung
- Symptome: Hohe Temperaturen durch das Rühren des Fetts, undichte Dichtungen.
- Beschädigung: beschleunigter Fettabbau, Beschädigung der Dichtung.
- Ursachen: Überfettung, überfüllte Ölwannen.
- Wirkung: Eine starke Überfettung kann die Lebensdauer des Lagers auf 50–80 % des optimalen Wertes verkürzen.
Falsches, verunreinigtes oder zersetztes Schmiermittel
- Falsche Viskosität: Ist es zu dünn, ergibt sich ein unzureichender Schmierfilm; ist es zu dick, erhöht sich die Reibung und die Wärmeentwicklung.
- Inkompatibler Typ: Das Mischen von nicht miteinander verträglichen Fetten oder Ölen kann die Struktur des Verdickungsmittels zerstören.
- Falscher Temperaturbereich: Das Schmiermittel zersetzt sich entweder oder wird zu zähflüssig.
- Kontamination: Schmutz, Metallpartikel oder Wasser wirken wie ein Schleifmittel und beschleunigen den Verschleiß und Ermüdung, und können Durchgänge blockieren.
- Abbau: Oxidation durch Alterung oder Hitze, der Verlust von Additiven sowie eine Verdickung oder Verdünnung des Schmierstoffs beeinträchtigen dessen Schutzwirkung.
Wenn der Schmierfilm schließlich versagt, versetzen die dadurch entstehenden Metall-auf-Metall-Stöße das Lager in Schwingung und erzeugen die klassischen Lagerfehlerfrequenzen. Diese kommen am besten zur Geltung unter Hüllkurvenanalyse, weshalb ein Schmierproblem und ein beginnender Abplatzungen Fehler oft bei derselben Messung entdeckt werden.
5. Bewährte Verfahren und Zustandsüberwachung
Auswahl und Anwendung
- Beachten Sie die Empfehlungen des Lager- und Maschinenherstellers und berücksichtigen Sie bei der Wahl der Viskositätsklasse die Drehzahl, die Belastung und die Temperatur.
- Verwenden Sie hochwertige Schmierstoffe von namhaften Anbietern.
- Reinigen Sie alle Oberflächen vor dem Schmieren, tragen Sie die richtige Menge auf (weder zu viel noch zu wenig), verwenden Sie saubere Werkzeuge und Behälter und entfernen Sie beim Nachschmieren das alte Fett.
Überwachung
- Legen Sie die Nachschmierintervalle anhand der tatsächlichen Betriebsbedingungen fest, nicht aus Gewohnheit.
- Überwachen Sie die Lagertemperatur – ein Temperaturanstieg ist eines der ersten Anzeichen für ein Schmierproblem.
- Überwachen Sie den Schmierstoffverbrauch und überprüfen Sie die Dichtungen regelmäßig.
- Verwenden Sie Ölanalyse (Tribologie) um den Zustand und den Verschmutzungsgrad des Schmiermittels zu beurteilen. Das Lager gehört zudem in das breitere Zustandsüberwachung Programm.
Die Schwingungsmessung schließt den Kreis. Ein tragbarer Zweikanal-Analysator wie der Balanset-1A ermöglicht es einem Techniker, eine Route entlang der Maschinen abzugehen und die Hochfrequenzschwingungen sowie die Gesamtpegel zu erfassen, die ein unteröltes oder verschmutztes Lager erkennen lassen, lange bevor es hörbar wird – und da dasselbe Gerät auch Rotoren auswuchtet, bestätigt es, dass jeder Anstieg der 1×-Schwingung tatsächlich ein Anzeichen für eine mangelnde Lagerschmierung ist und nicht einfach Unwucht sich als solches tarnt. In Verbindung mit Temperatur- und Ölanalysen verwandelt es das Schmierstoffmanagement von einer kalenderbasierten Aufgabe in ein wirklich zustandsorientiertes Verfahren. Das Verständnis der Schmierprinzipien, die Auswahl des richtigen Schmierstoffs, die Anwendung der richtigen Menge mit der richtigen Methode und die Aufrechterhaltung seines Zustands durch Überwachung bilden zusammen die Grundlage jedes wirksamen Programms zur Gewährleistung der Lagerzuverlässigkeit.
