Lagerkräfte messen.
Schmierung überwachen.
Schäden verhindern.

Alles rund um Ölviskosität

Eine Abbildung von Lagern, insbesondere Wälzlager, und Schmierung drum herum
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Was versteht man unter Ölviskosität

Um erhöhten Verschleiß zu minimieren und die Leistungsfähigkeit von Anlagen zu maximieren, wird für den Dauerbetrieb von Lagern in der Regel eine hydrodynamische Schmierung angestrebt. Das bedeutet, dass der Schmierstoff durch Relativbewegung der Kontaktflächen zueinander in den Schmierspalt gefördert wird. Dadurch sind Wälzkörper und Laufbahn voneinander getrennt. Damit sich ein tragfähiger Schmierfilm in den Berührungsflächen zwischen Wälzkörper und Laufbahnen ausbilden kann, muss der Schmierstoff eine bestimmte Ölviskosität aufweisen.

Ölviskosität kann man als Maß für den Widerstand eines Fluids gegen Verformung oder Fließen beschreiben. Das bedeutet, je höher die Viskosität, desto dicker und zähflüssiger ist das Öl. Des Weiteren ist die Ölviskosität temperaturabhängig. Denn erhöhte Temperaturen führen dazu, dass das Öl dünnflüssiger wird und leichter fließt. Das Temperaturverhalten eines Öls wird durch den Viskositätsindex beschrieben. Demnach geht ein hoher Viskositätsindex damit einher, dass das Öl seine Viskosität über einen größeren Temperaturbereich besser beibehält.

In kalten Umgebungen kann eine höhere Ölviskosität die Effizienz der Schmierung beeinträchtigen, da das Öl zäher wird und schlechter fließt. Daher ist es wichtig, einen Schmierstoff mit einer Ölviskosität zu wählen, der den Temperaturanforderungen der spezifischen Anwendung entspricht. Des Weiteren kann bei hohen mechanischen Belastungen eine erhöhte Ölviskosität notwendig sein, um einen konstanten Schmierfilm aufrechtzuerhalten und Schäden an den Maschinen zu vermeiden.

Die Alterung des Öls beeinflusst ebenfalls die Ölviskosität. Verschmutzungen, Wasseraufnahme und hohe Temperaturen können die Ölviskosität verringern, was die Schutzwirkung des Schmierstoffs mindert. Regelmäßige Überprüfung oder konstante Überwachung der Ölviskosität sind daher unerlässlich, um eine optimale Schmierung und einen reibungslosen Betrieb der Maschinen sicherzustellen.

Zusammenfassend ist die Ölviskosität ein kritischer Parameter für die effektive Schmierung und den Schutz von Maschinen. Eine sorgfältige Überwachung und Auslegung des Parameters tragen dazu bei,

  • die Effizienz zu steigern,
  • die Lebensdauer der Anlagen zu verlängern
  • und kostspielige Ausfallzeiten zu vermeiden.

Das Viskositätsverhältnis κ

Während die Ölviskosität der Schmierstoffe von Herstellern angegeben wird, ist das Viskositätsverhältnis κ nicht so einfach zu ermitteln. Generell wird das Viskositätsverhältnis als Maß für die Güte der Schmierfilmbildung in Wälzlagern beschrieben. Es setzt sich aus dem Verhältnis der tatsächlichen kinematischen Viskosität des Schmierstoffs und der Bezugsviskosität des Schmierstoffs zusammen.

Allgemein ist das Viskositätsverhältnis vor allem von folgenden Parametern abhängig:

  • Lagergröße/Lagerart
  • Schmierstoff und darin enthaltene Additive
  • Drehzahl
  • Temperatur
  • Lagerlast
  • Verschmutzungsgrad des Lagers

Obwohl es Berechnungsmethoden zur Ermittlung des Viskositätsverhältnisses gibt, bieten diese oft nur ungefähre Schätzungen, die erheblich von den tatsächlichen Bedingungen abweichen können. Die Hauptgründe dafür liegen in den Additiven im Schmierstoff, der variablen Lagerlast und dem Verschmutzungsgrad des Lagers, die nur schwer genau zu bestimmen sind.
Dabei ist das Viskositätsverhältnis ein wichtiger Indikator zur Ermittlung des Schmierungszustands im Lager. Dieses ist so definiert, dass ab einem Viskositätsverhältnis von κ = 1 ein minimal trennender Schmierfilm zwischen den Kontaktflächen auftritt. Demnach kann unter Voraussetzung von hoher Sauberkeit voraussichtlich ab einem Wert von κ ≥ 1 die nominelle Lebensdauer Wälzlagers erreicht werden. Durch Verwendung von Schmierstoffen mit speziellen Additiven kann dies allerdings schon bei niedrigeren Werten der Falls sein. Ab einem Wert von κ ≥ 4 ist von Vollschmierung auszugehen, wobei eine zu hohe Viskosität auch zu einem erhöhten Strömungswiderstand und Energieverlusten führt. Abbildung 1 visualisiert die Bedeutung des Viskositätsverhältnisses auf den Schmierungszustand und der damit verbundenen Last, die vom Schmierstoff getragen wird.

Ein Graph, der die Segmentierung des Viskositätsverhältnisses κ in relevante Teilbereiche darstellt

Abbildung 1: Segmentierung des Viskositätsverhältnisses κ in relevante Teilbereiche

Unsere Lösung für Sie

Durch den Einsatz von maschinellem Lernen in Kombination mit unzähligen Versuchsreihen hat es HCP Sense geschafft, das Viskositätsverhältnis verschiedenster Schmierstoffe über unser Messverfahren in Echtzeit zu ermitteln.

Ein Graph, der die Versuchsreihe zur Ermittlung des Viskositätsverhältnisses darstellt

Abbildung 2: Versuchsreihe zur Ermittlung des Viskositätsverhältnisses

Abbildung 2 zeigt eine Versuchsreihe zur Bestimmung des Viskositätsverhältnisses, bei der verschiedene Drehzahlen und Temperaturen angewendet wurden. Die Übergänge von Grenz- zu Mischreibung sowie von Mischreibung zu hydrodynamischer Schmierung werden dabei deutlich. Besonders hervorzuheben ist, dass diese Messungen nicht nur auf speziellen Prüfständen möglich sind, sondern durch die Implementierung unserer Messtechnik auch in Serienanwendungen erfolgreich durchgeführt werden können.

Vorteile der Messung und Überwachung des Viskositätsverhältnisses

  • Vermeidung ineffizienter Betriebszustände
  • Energieeinsparung
  • Auswahl des besten Schmierstoffs angepasst an das Einsatzgebiet
  • Weniger Wartungsintervalle
  • Höhere Verlässlichkeit gegenüber alternativen Methoden

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