4 Spezifische Anwendungen - Vogel Gruppe · 3. Umlenkhebel 0,1 4. Lenkzwischenhebel 0,1 5....
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4 Spezifische Anwendungen Seite 4.1 Fahrzeugschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4.1.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4.1.2 Schmierstoffe im Fahrzeugbereich . . . . . . . . 2 4.1.3 Schmierstoffbedarf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4.1.4 Planung der Anlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4.1.5 Anlagenbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4.1.6 Montage, Verlegung, Inbetriebnahme . . . . . . 8 4.1.7 Wartungsempfehlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.1.8 Betriebsstörungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 4.2 Spurkranzschmierung für Schienenfahrzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4.2.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4.2.2 Anlagenbauarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4.2.3 Schmierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.2.4 Anlagensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.2.5 Steuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.2.6 Überwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.3 Kettenschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.3.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.3.2 Kettenreibstellen (am Beispiel einer Rollenkette) . . . . . . . . . . 21 4.3.3 Schmiersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.3.4 Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.3.5 Steuerung und Überwachung . . . . . . . . . . . 26 4.3.6 Schmierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Seite 4.4 Montageschmierung (Beölung und Befettung von Oberflächen) 27 4.4.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.4.2 Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.4.3 Auftragungsverfahren, Systeme, Beispiele . 27 4.4.4 Steuerung und Überwachung . . . . . . . . . . . 31 4.5 Minimalmengenschmierung (MMS) . . . . 32 4.5.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.5.2 Aufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.5.3 Vor u. Nachteile der Kühlschmiersysteme 32 4.5.4 Geräte und Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.5.5 Zuführungsarten bei der MMS . . . . . . . . . . . 36 4.5.6 Steuerung und Überwachung . . . . . . . . . . . 36 4.5.7 Schmierstoffe für die MMS . . . . . . . . . . . . . . 39 4.6 Hydrostatische Schmierung . . . . . . . . . . 40 4.6.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.6.1.1 Hydrodynamische und elastohydro dynamische (EHD) Schmierung . . . . . 40 4.6.1.2 Hydrostatische Schmierung . . . . . . . . 40 4.6.2 Vor und Nachteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.6.3 Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.6.4 Versorgungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.6.4.1 Anlage mit Kapillardrosseln . . . . . . . . 42 4.6.4.2 Anlage mit Membrandrosseln . . . . . . 43 4.6.4.3 Anlage „eine Pumpe pro Tasche“ . . . 44 4.6.5 Filterung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.6.6 Steuerung und Überwachung . . . . . . . . . . . 47 4.6.7 Literaturhinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Seite 4.7 Großdieselmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.7.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.7.2 Kenngrößen der Motoren . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.7.3 Schmierstellen, Schmierzeitpunkt . . . . . . . . 50 4.7.4 Komponenten der Zentralschmieranlagen . 51 4.7.5 Schmierstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.7.6 Ventilsitzschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.7.6.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.7.6.2 Schmierstellen und Schmierstoffmenge . . . . . . . . . . . 52 4.7.6.3 Schmierstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.7.6.4 Schmiersystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.8 Windkraftanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.8.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.8.2 Schmierstellen, Lage und Anzahl . . . . . . . . 54 4.8.3 Zentralschmieranlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4.8.4 Komponenten der Zentralschmieranlage . . 56 4.8.5 Wartungsintervalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Spezifische Anwendungen Kapitel 4 1
Transcript of 4 Spezifische Anwendungen - Vogel Gruppe · 3. Umlenkhebel 0,1 4. Lenkzwischenhebel 0,1 5....
4 Spezifische Anwendungen
Seite
4.1 Fahrzeugschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
4.1.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
4.1.2 Schmierstoffe im Fahrzeugbereich . . . . . . . . 2
4.1.3 Schmierstoffbedarf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
4.1.4 Planung der Anlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4.1.5 Anlagenbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4.1.6 Montage, Verlegung, Inbetriebnahme . . . . . . 8
4.1.7 Wartungsempfehlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.1.8 Betriebsstörungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4.2 Spurkranzschmierung für Schienenfahrzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.2.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.2.2 Anlagenbauarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.2.3 Schmierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.2.4 Anlagensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.2.5 Steuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.2.6 Überwachung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.3 Kettenschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3.2 Kettenreibstellen(am Beispiel einer Rollenkette) . . . . . . . . . . 21
4.3.3 Schmiersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.3.4 Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.3.5 Steuerung und Überwachung . . . . . . . . . . . 26
4.3.6 Schmierstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Seite
4.4 Montageschmierung(Beölung und Befettung von Oberflächen) 27
4.4.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.4.2 Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.4.3 Auftragungsverfahren, Systeme, Beispiele . 27
4.4.4 Steuerung und Überwachung . . . . . . . . . . . 31
4.5 Minimalmengenschmierung (MMS) . . . . 32
4.5.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.5.2 Aufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.5.3 Vor� u. Nachteile der Kühlschmiersysteme 32
4.5.4 Geräte und Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.5.5 Zuführungsarten bei der MMS . . . . . . . . . . . 36
4.5.6 Steuerung und Überwachung . . . . . . . . . . . 36
4.5.7 Schmierstoffe für die MMS . . . . . . . . . . . . . . 39
4.6 Hydrostatische Schmierung . . . . . . . . . . 40
4.6.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.6.1.1 Hydrodynamische und elastohydro�dynamische (EHD) Schmierung . . . . . 40
4.6.1.2 Hydrostatische Schmierung . . . . . . . . 40
4.6.2 Vor� und Nachteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.6.3 Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.6.4 Versorgungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.6.4.1 Anlage mit Kapillardrosseln . . . . . . . . 42
4.6.4.2 Anlage mit Membrandrosseln . . . . . . 43
4.6.4.3 Anlage „eine Pumpe pro Tasche“ . . . 44
4.6.5 Filterung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.6.6 Steuerung und Überwachung . . . . . . . . . . . 47
4.6.7 Literaturhinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Seite
4.7 Großdieselmotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.7.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.7.2 Kenngrößen der Motoren . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.7.3 Schmierstellen, Schmierzeitpunkt . . . . . . . . 50
4.7.4 Komponenten der Zentralschmieranlagen . 51
4.7.5 Schmierstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.7.6 Ventilsitzschmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524.7.6.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524.7.6.2 Schmierstellen
und Schmierstoffmenge . . . . . . . . . . . 524.7.6.3 Schmierstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524.7.6.4 Schmiersystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.8 Windkraftanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.8.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.8.2 Schmierstellen, Lage und Anzahl . . . . . . . . 54
4.8.3 Zentralschmieranlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.8.4 Komponenten der Zentralschmieranlage . . 56
4.8.5 Wartungsintervalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Spezifische Anwendungen Kapitel 4 1
4.1 Fahrzeugschmierung
4.1.1 Vorbemerkung
4.1.2 Schmierstoffe
4.1.3 Schmierstoffbedarf
4.1.4 Planung der Anlage
4.1.5 Anlagenbeispiele
4.1.6 Montage, Verlegung, Inbetriebnahme
4.1.7 Wartungsempfehlungen
4.1.8 Betriebsstörungen
4.1.1 Vorbemerkung
Die Anlagen und Geräte für die Fahrzeugschmierungunterscheiden sich im Aufbau und in der Funktion nichtwesentlich von denen für die Industrieschmierung.
Alle Geräte müssen jedoch den folgenden schwierige�ren Einsatzbedingungen genügen:
– Einsatztemperaturbereich von –25 °C bis +80 °C
– Starke Schwingungen und Vibrationen
– Staub� und Schmutzbelastung
– Schnell wechselnde klimatische Bedingungen
– Sprüh� und Spritzwasser
– Korrosionsresistent gegen Salze
– Schutzvorschriften, z.B. in Deutschland GGVS (GefahrgutverordnungStraße )
– Schwankungen der Bordspannung
– Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV�Richtlinien)
Diesen Einsatzbedingungen wird bei der Konstruktionund Auslegung der Geräte Genüge getan durch:
– Oberflächenbehandlung und Schutzbeschichtung der Bauteile
Die Geräte und Bauteile werden entsprechend denVorschriften der Fahrzeughersteller oberflächen�behandelt. Die Werkstoffe, im Besonderen Kunst�
stoffe, müssen UV�beständig sein. Rohr� undSchlauchleitungen müssen im gesamten Temperatur�bereich flexibel bleiben.
– Spritzwasser und Kondensation
Die Aggregate müssen durch entsprechende Kon�struktionen vor Sprüh�/ Spritzwasser und Kondensatgeschützt werden. Das Eindringen von Wasser in denMotorraum und in den Schmierstoffbehälter mussverhindert werden, gleichzeitig ist jedoch eine ausrei�chende Be� und Entlüftung erforderlich.
– Elektrische Kabelverbindungen
Die elektrischen Kabelverbindungen und Stecker anAggregaten, Überwachungs� und Steuergerätenmüssen vor Feuchtigkeit geschützt werden.
Elektrische und elektronische Bauteile müssen vorKorrosion und Kondensat durch entsprechendeOberflächenbehandlung geschützt werden, damit siefunktionsfähig bleiben.
Kondensat muss abgeführt werden.
– Steuerung und Überwachung
Die Steuer� und Überwachungsgeräte müssen in denFunktionsabläufen auf die Anforderungen derAnlagen abgestimmt werden.
Die Kompressibilität der Schmierstoffe, die Tempera�turschwankungen und die Ausdehnung des Systemsführen oft zu einem verzögerten Ansprechen vonDruck� und Zyklenschaltern. Wird dieses nichtberücksichtigt, kommt es zu Störmeldungen bzw. zurÜberschmierung des Systems.
4.1.2 Schmierstoffe im Fahrzeugbereich
Durch die besonderen Einsatzbedingungen der Fahr�zeuge im On�Road� und im Off�Road�Bereich hat derSchmierstoff nicht nur die Lagerstellen zu schmieren, er muss sie auch vor schädlichen Umwelteinflüssenschützen. Der Schmierstoff muss an den Lagern einenschützenden Fettkragen aufbauen, um das Eindringenvon Feuchtigkeit und Schmutz zu verhindern und dieLager vor Korrosion zu schützen.
Es muss dafür gesorgt werden, dass der schützendeFettkragen durch eine ausreichende Menge Fett stetserneuert wird.
Die zugeführte Schmierstoffmenge ist daher immeretwas größer, als sie für das eigentliche Schmieren desLagers erforderlich ist.
Ein gut sichtbarer Fettkragen ist ein Zeichen für eineausreichende Versorgung der Schmierstellen und füreine einwandfreie Funktion der Zentralschmieranlage.
Da die Zentralschmieranlage während des Betriebesdes Fahrzeuges automatisch arbeitet, ist sie der manu�ellen Abschmierung überlegen.
Durch eine programmierbare Steuerung, Auswahl derPumpenfördermenge und Auswahl der Schmier�stoffverteiler ist eine Anpassung der Schmierstoffmengean die Einsatzbedingungen ohne Schwierigkeiten möglich.
Im Fahrzeugbereich werden Schmierfette nachDIN 51 818 der NLGI�Klassen 000 bis 2 eingesetzt. Die Art der Zentralschmieranlage ist von der Konsistenzder Schmierstoffe abhängig:
Für Fette der NLGI�Klassen 000, 00 und 0:
Einleitungs�Zentralschmieranlagen mitNachschmierverteilern und elektrisch betriebenenZahnradpumpen�Aaggregaten oder pneumatischbetätigten Kolbenpumpen.
Der Druckbereich liegt bei 3 bis 5 MPa (in Sonderfällen auch bis 10 MPa).
Spezifische Anwendungen �� Fahrzeugschmierung Kapitel 4.1 2
Für Fette der NLGI�Klassen 1 und 2:
Progressivanlagen mit Progressivverteilern und elek�trisch betriebenen Kolbenpumpen�Aggregaten oderpneumatisch betätigten Kolbenpumpen.
Der Druckbereich liegt bei 8 bis 25 MPa.
Die Auswahl des Schmierstoffes richtet sich nach denVorgaben der Fahrzeug� bzw. Anlagenhersteller.
Für den Schmierstoff gelten die allgemeinenAnforderungen, wie sie im Kapitel 5 „Schmierstoffe“beschrieben werden.
Im Fahrzeugbereich muss der Schmierstoff über dengesamten Temperaturbereich von –25 °C bis +80 °C einausreichendes Ansaug� und Fließverhalten aufweisen.
Bei Fetten darf bei –25 °C der maximale Fließdruck von700 mbar nicht überschritten werden. Sie dürfen nichtzum Ausbluten neigen, da es bei längerem Betrieb zuBlockierungen in den Verteilern führen kann.
Die Schmierstoffe müssen wasserbeständig sein.Natriumverseifte Fette dürfen im On�Road� und Off�Road�Bereich wegen ihrer Wasserlöslichkeit nicht ein�gesetzt werden.
Fette mit Feststoffanteilen bedürfen der Freigabe durchden Zentralschmieranlagen�Hersteller. MoS2 Fette (bis 5% Molybdändisulfid) können mitVOGEL Progressivpumpen und Progressivverteilerngefördert werden. Biologisch schnell abbaubare Fette,die den o.g. Forderungen genügen, sind einsetzbar.
Jeder Zentralschmieranlagen�Hersteller führt eine Freigabeliste von Schmierfetten, die in seinen Anlagenverwendet werden können.
Weitere Ausführungen siehe Kapitel 5.
4.1.3 Schmierstoffbedarf
Die benötigte Schmierstoffmenge ist in starkem Maßevon den Einsatzbedingungen abhängig. Hierzu sieheauch 4.1.2 „Schmierstoffe“.
Für Fahrzeuganlagen, in denen Fließfett eingesetzt wird,ist die Dosiermenge für die einzelnen Schmierstellen inder folgenden Tabelle aufgeführt.
Zugmaschine Dosierung [cm3]
1. Achsschenkel 0,42. Federbolzen 0,43. Federgehänge 0,44. Bremswelle 0,25. Bremswelle, Rad 0,16. Gestängesteller 0,27. Stabilisator 0,28. Fahrerhauslagerung 0,19. Längslenker 0,2
10. Querlenker 0,211. Kupplung 0,112. Gasregulierung 0,113. Mittellager 0,414. Sattelplatte 0,4
Anhänger und Auflieger Dosierung [cm3]
1. Zuggabel 0,42. Drehkranz 0,43. Federbolzen 0,44. Bremswelle 0,25. Bremswelle, Rad 0,16. Gestängesteller 0,27. Handbremse 0,18. Reserverad 0,19. Bremsbackenbolzen 0,1
10. Lenkung 0,411. Stützarme 0,112. Scheuerplatte 0,4
Bus Dosierung [cm3]
1. Abstellhebel 0,12. Doppelhebel 0,13. Umlenkhebel 0,14. Lenkzwischenhebel 0,15. Gestängesteller 0,26. Bremswelle 0,27. Bremswelle, Rad 0,18. Achsschenkel 0,49. Drehkranz 0,4
10. Schubstangen 0,411. Gelenklager 0,412. Achsträger 0,413. Gasregulierung 0,1
Tabelle 1 Mittlerer Schmierstoffbedarf der Lager in Fahrzeugen über 8 t
Beim Einsatz von Fetten der NLGI�Klasse 2 in Pro�gressivanlagen kann die Fettmenge pro Schmierstelleetwas verringert werden, da die Verweildauer desFettes aufgrund der höheren Konsistenz etwas längerist. Auch hier gelten die Hinweise unter 4.1.2.
Die Schmierstoffmenge kann jedoch entsprechend denEinsatzbedingungen durch folgende Möglichkeitenangepasst werden:
– Veränderung der Pausenzeit
– Veränderung der Pumpenlaufzeit
– Austausch der Pumpenelemente(für einzelne Schmierkreise)
– Änderung der Progressivverteilerscheiben
Bei Progressivanlagen muss man sich bei Änderungenüber die Folgen für das gesamte Schmiersystem imKlaren sein.
Der Zentralschmieranlagenhersteller sollte in diesenFällen zu Rate gezogen werden.
Spezifische Anwendungen �� Fahrzeugschmierung Kapitel 4.1 3
4.1.4 Planung der Anlage
Bei der Planung der Anlage ist für Einleitungsanlagenmit Kolbenverteilern nach Kapitel 3.2.2.1, Seite 13 bzw.für Progressivanlagen nach Kapitel 3.2.2.2, Seite 23 zuverfahren.
Dabei sind die Schmierpläne und Wartungsanleitungendes Fahrzeugherstellers zu beachten. Das gilt beson�ders hinsichtlich der vorgeschriebenen Schmierstoffeund der Schmierintervalle.
Montageorte der einzelnen Bauelemente am Fahrzeugfestlegen, siehe Kapitel 4.1.6, Seite 8 „ Montage,Verlegung und Inbetriebnahme“.
Bei Einleitungsanlagen mit Kolbenverteilern ist beiVerwendung der vorgegebenen Rohrleitungen eineNachrechnung der Druckverluste in den Rohrleitungenin der Regel nicht erforderlich. Die Schmierstellen�leitungen sollen bei Nachschmierverteilern nicht längerals 6 m sein.
Bei Progressivanlagen werden besonders im Off�Road�Bereich für die Hauptleitungen und die Schmierstellen�leitungen anstelle des Stahlrohres 10 x 0,7 bzw. desKunststoffrohres 6 x 1,25 häufig Schlauchleitungen miteinem Innendurchmesser von 4,1 mm verwendet. Indiesem Falle ist bei längeren Rohrleitungen eine Nach�rechnung der Druckverluste zu empfehlen.
Anzustreben sind möglichst gleichbleibende Rohrdurch�messer und geringe Leitungslängen.
Bei der Planung ist ferner zu beachten, dass beiProgressivverteilern wegen der höheren BetriebsdrückeArmaturen mit Schneidringverschraubungen nach DIN2353 eingesetzt werden.
Für den Anschluss der Schmierleitungen an denVerteilern und Schmierstellen werden immer häufigerSteckverbinder eingesetzt. Der Montageaufwand wirddadurch erheblich verringert.
4.1.5 Anlagenbeispiele
Die Auswahl des Anlagesystems richtet sich nach demSchmierstoff, der im Fahrzeug bzw. in der Zentral�schmieranlage eingesetzt wird.
Werden Fließfette der NLGI�Klassen 00 und 000 ver�wendet, wird eine Kolbenverteileranlage mit Verteilernnach dem Vorschmier� oder Nachschmierprinzip eingesetzt.
Beim Einsatz von Fetten bis zur NLGI�Klasse 2 sindAnlagen mit Progressivverteilern zu verwenden.Seltener sind Einleitungs�Fettanlagen, die ähnlich denenfür Fließfette arbeiten.
Die Vor� und Nachteile der Anlagensysteme sind imKapitel 3.4 ausführlich beschrieben.
Einleitungs�Zentralschmieranlagen für Fließfette der NLGI�Klassen 00 und 000Die Einleitungs�Zentralschmieranlage ist eineVerbrauchs�Zentralschmieranlage. Einsatzgebiete sind im wesentlichen Straßenfahrzeuge(On�Road�Bereich) wie Lastkraftwagen, Anhänger,Auflieger, Busse und Sonderfahrzeuge mit denzugehörigen Aufbauten.
Anlagenpläne:
– mit elektrisch betätigtem Zahnradpumpenaggregat
Für die Anlage werden Vorschmier� bzw. Nachschmier�verteiler verwendet.
(Aufbau und Funktion der Verteiler siehe Kapitel 2.1)
Spezifische Anwendungen �� Fahrzeugschmierung Kapitel 4.1 4
Legende
1 Steuergerät 2 Pumpenaggregat mit Schmierstoffbehälter3 Hauptleitung4 Verteiler5 Druckschalter6 Reibstellen
12
3
45
6
Bordnetz
– mit pneumatisch betätigtem Kolbenpumpenaggregat
Funktionsbeschreibung:
Die Steuerung und Überwachung der Anlagen erfolgtdurch ein elektronisches Steuergerät, das entweder imFahrerhaus montiert wird oder im Pumpenaggregatintegriert ist.
Die Pausenzeit, die Kontaktzeit (Pumpenbetätigungszeitfür den Schmiervorgang), die Überwachungszeiten unddie Überwachungsfunktion (durch einen in der Anlageeingebauten Druckschalter) sind frei programmierbar.
Bei einer Anlage mit einem elektrisch betriebenenZahnradpumpen�Aggregat und Druckschalter wird nachAblauf der eingestellten Pausenzeit die Kontaktzeitgestartet, d.h., das Pumpenaggregat wird eingeschaltet(bei pneumatisch betätigten Anlagen wird dasElektromagnetventil betätigt), und die Pumpe beginnt
Schmierstoff in die Hauptleitung, entsprechend der ein�gestellten Kontaktzeit, zu fördern.
(Bei pneumatisch betätigten Pumpen wird die Pumpewährend der Kontaktzeit nur einmal betätigt.)
Während der Kontaktzeit (Betätigungszeit) muss derDruckschalter mit 2,5 MPa Schaltdruck ein Signal überden erfolgten Druckaufbau an das Steuergerät melden.Erfolgt die Rückmeldung nicht, wird eine Störmeldungausgelöst.
Während des Druckaufbaus werden die im System ein�gebauten Nachschmierverteiler mit Schmierstoff gefüllt.Nach dem Abschalten des Pumpenaggregates wird dieHauptleitung durch das Entlastungsventil in der Pumpevom Druck entlastet und die Nachschmierverteilergeben eine dosierte Schmierstoffmenge an die Lager�stellen ab.
Die Pausenzeit zwischen zwei Schmiervorgängen liegtzwischen 3 und 12 Stunden. Die Pumpenlaufzeit beträgt ca. 160 Sekunden.
Beim Einsatz von Vorschmierverteilern erfolgt dieAbgabe der Schmierstoffmenge während der Pumpen�laufzeit (während des Druckaufbaus) und das Wieder�bereitstellen der Dosiermenge im Verteiler während desEntlastungsvorgangs.
Auf dem folgenden Diagramm ist die Abhängigkeit desDruckverlaufs von der Zeit schematisch dargestelltsowie die Arbeitsphasen eines Nachschmierverteilers.
Beim Einsatz von pneumatisch betätigten Pumpen�aggregaten wird anstelle des Pumpenmotors einDruckluftventil geschaltet. Der Druck in der Hauptlei�tung ist abhängig vom Druck der Versorgungsdruckluftund dem Übersetzungsverhältnis der Pumpe.
Spezifische Anwendungen �� Fahrzeugschmierung Kapitel 4.1 5
Legende
1 Steuergerät 2 3/2�Wegeventil3 Druckluftversorgung4 Pneumatisch betätigte Pumpe5 Luftleitung6 Schmierleitung7 Verteiler8 Druckschalter9 Reibstellen
Schmierzyklus (auch Arbeitszyklusdauer)
Förderbeginn der Verteiler
Druck�aufbauzeit*) Druckhaltezeit Entlastungszeit
Restdruck max. 0,1 MPa(gemessen am Pumpenauslass)
Förderzeit der Nachschmierverteiler
Pumpenlaufzeit Pausenzeit
Zeit
Sch
mie
rsto
ffd
ruck
in
der
Hau
ptl
eitu
ng
0
*) abhängig von der Anlagengröße
12
34
5
67
8
9
Bordnetz
ProgressivanlageDie Progressivanlage sei am Beispiel einer Anlage füreinen Radlader dargestellt.
Abb. 1 Lage der Schmierstellen an einem Radlader
Legende
1 Schaufelbolzen (rechts und links)3 Bucket Link�Schaufelbolzen4 Umlenkung�Bucket Link5 Umlenkung�Cross Member6 Kippzylinder Stangenende7 Hubzylinder Stangenende (rechts und links)9 Lager Hubgerüst (rechts und links)
12 Hubzylinder Kopfende (rechts und links)13 Lenkzylinder (rechts und links)15 Lenkzylinder (rechts und links)17 Kippzylinder, Kopfende (links)18 Knickgelenk oben19 Knickgelenk unten20 Pendelachse21 Pendelachse22 Mittelwellenlager
Funktion
Die beschriebenen VOGEL Geräte sind technischeZusatzausrüstungen für die automatische Schmierungvon Baumaschinen. In programmierbaren zeitlichenIntervallen versorgt das Zentralschmiersystem alleangeschlossenen Bauteile mit der jeweils dafür vorge�sehenen Schmierstoffmenge. Dieses automatischeAbschmieren erfolgt während der Betriebszeit der Bau�maschine und stellt eine wesentliche Erleichterung fürden Maschinenführer bzw. das Wartungspersonal dar.
Abb. 2 Progressivanlage für Baumaschinen
1 Elektrisch betriebenes Kolbenpumpen�Aggregat mit3 Pumpenelementen (siehe nächste Seite) und inte�grierter Steuerung (alternativ: externes Steuergerät s.Abb. 3).
Pumpenelemente:
Fördervolumen . . . . . . . . . . . . . . 0,8 bis 2,5 cm3/Hubmax. Betriebsdruck. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 MPaBetriebsspannung . . . . . . . . . . . . . . 12 oder 24 V DCBehälterinhalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 bis 10 LiterBetriebstemperaturbereich. . . . . . . . . –25 bis +60 °CSchmierstoff . . . . . . . . . . . . . Fette bis NLGI�Klasse 2
mit einem max. Fließdruck von 700 mbar
2 Hauptleitung– Stahlrohr verzinkt– Hochdruckschlauchleitungen
3 Hauptverteiler (Progressivverteiler)
4 Nebenleitung (Kunststoffrohr UV�beständig oderSchlauchleitung)
5 Nebenverteiler (Progressivverteiler)
6 Schmierstellenleitung (Kunststoffrohr UV�beständigoder Schlauchleitung)
7 Kolbendetektor
Spezifische Anwendungen �� Fahrzeugschmierung Kapitel 4.1 6
17
Abb. 3 Steuergerät, extern
1 Anzeige� undBedieneinheit
2 Stecker für Kabelsatz3 Befestigungslaschen4 Aufdruck
Steckerbelegung
Funktion des Pumpenelements
Abb. 4 Schnittbild eines Pumpenelements mit konstanter Fördermenge ohneDruckbegrenzungsventil
Funktion des DruckbegrenzungsventilsEin Druckbegrenzungsventil, montiert am Pumpen�element, sichert das gesamte Schmiersystem gegenSchäden, verursacht durch zu hohen Anlagendruck, ab.
Der eingestellte Öffnungsdruck dieses Ventils beträgt30 MPa. Bei Betriebsdrücken über 30 MPa, z.B. verur�sacht durch einen blockierten Progressivverteiler oderdurch eine blockierte Schmierstelle, öffnet das Ventilund Schmierstoff tritt sichtbar aus.
Saughub
Das Pumpenelement wird über einen Exzenter (1) ange�trieben. Beim Saughub schiebt die Rückholfeder (3) denFörderkolben (2) aus dem Pumpenelemen. Das federbelastete Rückschlagventil (4) schließt denAusgang, gleichzeitig wird Schmierstoff über zweiBohrungen in das Pumpenelement gesaugt.
Druckhub
Beim Druckhub bewegt der Exzenter (1) den Förder�kolben (2) in Richtung des Ausgangs, Die Ansaug�bohrung wird durch den Förderkolben verschlossen unddas Rückschlagventil (4) öffnet sich anschließend. Der Förderkolben (2) fördert die entsprechende Schmier�stoffmenge in die Hauptleitung des Schmiersystems.
Spezifische Anwendungen �� Fahrzeugschmierung Kapitel 4.1 7
4 3 2
Druckhub
Saughub
1
4.1.6 Hinweise für die Montage, Verlegungund Inbetriebnahme der Anlage
Allgemeine Hinweise
Montagearbeiten
Bei allen Montagearbeiten an Fahrzeugen und Maschi�nen sind die geltenden Unfallverhütungsvorschriftensowie die jeweiligen Betriebs� und Wartungsvorgabenzu beachten.
Gefahr durch elektrischen Strom
Der elektrische Anschluss der Geräte darf nur von ent�sprechend geschultem Personal unter Berücksichtigungder örtlichen Anschlussbedingungen und Vorschriften(z.B. DIN, VDE) vorgenommen werden! Bei unsach�gemäß angeschlossenen Geräten kann erheblicherSach� und Personenschaden entstehen!
Die Betriebsspannung mit den Angaben auf demTypenschild vergleichen.
Arbeiten an der Anlage sind nur im spannungslosenZustand gestattet.
Gefahr durch Systemdruck
Die Anlagen können unter Druck stehen. Deshalb müs�sen sie vor Beginn von Erweiterungsarbeiten, Änderun�gen und Reparaturen drucklos gemacht werden.
Dies gilt auch für die Druckluftleitung bei pneumatischbetätigten Pumpen. Die Druckluftleitung ist zu entlasten.
Unfallverhütung
Bewegliche Teile wie Hubgerüst, Ausleger, Schaufelusw. während der Montage gegen Absenken sichern.
Vorhandene Schutzvorrichtungen an der Maschine nichtverändern.
Warnschilder bzw. Sicherheitsaufkleber an derMaschine nicht verdecken oder entfernen.
Umweltgefährdung durch Schmierstoffe
Öle und Fette sind grundsätzlich umweltgefährdendeStoffe und ihre Lagerung, Verarbeitung, Transport undEntsorgung bedürfen besonderer Vorsichtsmaßnahmen.VOGEL Zentralschmieranlagen eignen sich auch für dieVerwendung biologisch schnell abbaubarer Schmier�stoffe, sogenannte „Biofette“.
Mechanische Bearbeitung
Das Anbringen von Bohrungen in Fahrzeugteile ist nurmit Genehmigung des Fahrzeug�Herstellers zulässig.
Schweißen und Schleifen
Auch diese Arbeiten sind nur mit Genehmigung desFahrzeug�Herstellers erlaubt.
Vor dem Schweißen ist grundsätzlich die Batterie desFahrzeuges abzuklemmen und der Haupttrennschalterder Maschine auszuschalten, um Schäden an der Bord�elektronik zu vermeiden!
Bei allen Schweiß� und Schleifarbeiten sind eventuell inder Umgebung befindliche Bauteile abzudecken, daFunkenflug bzw. Schweißspritzer diese erheblichbeschädigen können.
Montage, Verlegung und Inbetriebnahme
Auf folgende Punkte ist zu achten:
1. Prüfung, ob das vorhandene Material dem für dieMaschine oder das Fahrzeug erforderlichenMontageumfang entspricht.
2. Spannungsangaben von Pumpenaggregat,Steuergerät und anderem Elektrozubehör mit denSpannungsangaben des Fahrzeuges bzw. derMaschine vergleichen.
3. Bei allen Arbeiten auf Sauberkeit achten.
4. Bei allen Montagearbeiten am Fahrzeug oder derMaschine sind die Vorschriften des Herstellershinsichtlich Schweißen und Bohren am Fahrzeugunbedingt einzuhalten. Es besteht die Gefahr, dassdurch Schweiß� und Bohrarbeiten die Festigkeit derBauteile vermindert wird.
5. Schmierstellen an der Maschine, die an die Zentral�schmieranlage angeschlossen werden sollen, lt.Schmier�, Wartungs� oder Anlagenplan festlegen.
6. Prüfung der Schmierstellen auf Durchgängigkeit.Vor Montagebeginn mit einer Handhebelfettpresseoder Abschmiereinrichtung die Durchgängigkeit derSchmierstellen für Schmierstoff prüfen. Durch ver�drehte Lagerbuchsen kann der Fettdurchlass ver�hindert sein.
7. Bei Neumaschinen evtl. vorhandene Hohlräume inden Lagerstellen mit Schmierstoff füllen, dabei aufFettaustritt an den Lagern achten.
8. Pumpenaggregat am vorgesehenen Montageortbefestigen. Das Aggregat sollte vor Steinschlag,Schmutz und Spritzwasser geschützt montiertwerden.
9. Verteiler lt. Schmier� oder Anlagenplan amFahrzeug bzw. der Maschine montieren.
Spezifische Anwendungen �� Fahrzeugschmierung Kapitel 4.1 8
10. Elektronisches Steuergerät vor Feuchtigkeit undSchmutz geschützt in der Fahrerkabine montieren,sofern es nicht im Pumpenaggregat integriert ist.
11. Rohre und Schlauchleitungen zur Montage vor�bereiten, auf Länge schneiden. Mit Schmierstoffgefüllte Rohre und Schlauchleitungen verwenden.
12. Leitungen montieren. Dabei auf mögliche Schwenkbewegungen, Lenk�einschläge, Durchfederungen, Hub� oder Kipp�bewegungen achten und bei der Leitungsverlegungberücksichtigen. Auf ausreichenden Schutz derLeitungen achten. Schutzrohre bzw. Abdeckungenvorsehen, Leitungen nicht knicken.
13. Elektrische Leitungen verlegen.Pumpenaggregat, Steuergerät, Zyklenschalter usw.anschließen. Achtung, bei diesen Arbeiten mussdas Fahrzeug�Bordnetz spannungslos sein.
14. Anlage bei Bedarf am Hauptverteiler, den Neben�verteilern und Schmierstellenanschlüssen – fallserforderlich – entlüften.
15. Probebetrieb der Anlage durch Handauslösung.Dabei auf Schmierstoffaustritt an allen Lagern achten.
4.1.7 Wartungsempfehlungen
– Füllstand im Fettbehälter prüfen.Den Behälter nicht überfüllen und nicht restlos leer�fahren. Fett luftfrei einfüllen.
– Regelmäßige Sichtprüfung auf frische Fettkragen anden Schmierstellen.
– Sichtprüfung aller Bauteile der Zentralschmieranlage.
– Rohr� und Schlauchleitungen auf undichte undbeschädigte Stellen prüfen.
Spezifische Anwendungen �� Fahrzeugschmierung Kapitel 4.1 9
4.1.8 Betriebsstörungen (Progressivanlagen)
Allgemeine Hinweise
ÜberprüfungDas gesamte Schmiersystem wird beginnend an der Pumpe in einzelnen Schritten bis zur entferntestenSchmierstelle auf Beschädigung und fehlerhafte Funktion überprüft.
Bei der Demontage und Montage auf Sauberkeit achten. Bei Demontagearbeiten Leitungen, Ein� und Ausgänge markieren und vor Fremdeinflüssen schützen.
Pumpenstörung
Störung Reparatur
Pumpe ohne Funktion Zusatzschmierung auslösenRührflügel im Fettvorratsbehälter dreht sich während • Elektrische Kabelverbindungen prüfender Pumpenlaufzeit nicht. • Keine Reaktion: Pumpenfunktion überprüfen
Pumpenfunktion überprüfen• Zündung einschalten• Pumpe von Hand oder über Steuerung einschalten• Keine Reaktion: Pumpe austauschen
Pumpe äußerlich beschädigt Pumpe austauschen• Schmierhauptleitung am Ausgang des Druckbegrenzungsventils lösen• Elektr. Kabelverbindung lösen• Neue Pumpe montieren und alle Teile anschließen
Inbetriebnahme und Funktionsprüfung durchführen.Auf richtig eingestellte Werte der Steuerung achten.
Spezifische Anwendungen �� Fahrzeugschmierung Kapitel 4.1 10
Störungen am Schmiersystem
Störung Reparatur
Blockiertes Schmiersystem Das gesamte Schmiersystem wird beginnend bei der Pumpe in einzelnen Schritten bis zur Erkennbar daran, dass an der Entlastungsbohrung (R) des entferntesten Schmierstelle auf Beschädigung und fehlerhafte Funktion überprüft.Druckbegrenzungsventils während der Kontaktzeit der Pumpe deutlicher Fettaustritt zu beobachten ist und der Fettkragen an den Schmierstellen nicht mehr erneuert wird.
Defekte Hauptleitung Hauptleitung austauschenErkennbar am deutlichen Fettaustritt. Nur fettgefüllte Leitungen verwenden.
Inbetriebnahme und Funktionskontrolle durchführen.
Blockierte HauptleitungErkennbar am deutlichen Fettaustritt an der Entlastungs� • Hauptleitung am Eingang des Hauptverteilers lösenbohrung (R) des Druckbegrenzungsventils während • Zwischenschmierung auslösender Kontaktzeit der Pumpe. • Kein Fettdurchfluss: Hauptleitung austauschenBei optimaler Systemüberwachung leuchtet die gelbe Warnleuchte des Leuchtdrucktasters.
Defekter Hauptverteiler Auf Durchfluss prüfen
Daran erkennbar, dass nach dem Lösen aller Überwurfmuttern • Nacheinander Überwurfmuttern an den Auslassverschraubungen lösen.der Auslassverschraubungen kein Fett durch den Verteiler In den Auslassverschraubungen sind Rückschlagventile integriert.gedrückt werden kann. • Zwischenschmierung auslösenBei optionaler gelber Warnleuchte in der Kabine • Falls an allen Auslassverschraubungen deutlicher Fettaustritt zu erkennen ist – Verteiler in Ordnungleuchtet diese auf. • Wenn nicht, Verteiler defekt
Verteiler austauschen• Alle Verschraubungen lösen, Leitungen markieren, vor Fremdeinflüssen sichern• Neuen Verteiler montieren• Schmierleitungen in richtiger Reihenfolge wie vorher gekennzeichnet montieren
Dosierung und Scheibenanordnung des neuen Verteilers muss mit dem demontierten identisch sein.Inbetriebnahme und Funktionsprüfung durchführen.
Defekte oder blockierte Nebenleitung Siehe Hauptleitung
Defekter oder blockierter Nebenverteiler Siehe Hauptverteiler
Spezifische Anwendungen �� Fahrzeugschmierung Kapitel 4.1 11
R = Entlastungsbohrung(Druckbegrenzungsventil)
Auslässe
Einlass
Störungen am Schmiersystem
Störung Reparatur
Beschädigte Schmierstoffleitung SichtkontrolleErkennbar nur durch Sichtkontrolle und deutlichem • Sichtkontrolle auf mechanische BeschädigungenFettaustritt • Quetschungen und starke Knicke blockieren den Fettdurchfluss
AustauschNur fettgefüllte Leitungen verwenden.Inbetriebnahme und Funktionskontrolle durchführen.
Kein Fett an den Schmierstellen Schmierstoffvorrat überprüfenDaran erkennbar, dass der Fettkragen um die Lagerstellen • Fettvorrat im Schmierstoffvorratsbehälter überprüfen, ggf. auffüllennicht erneuert wird. • Inbetriebnahme, FunktionsprüfungBei optionaler gelber Warnleuchte in der Kabine leuchtet • Zusatzschmierung auslösendiese auf.
Defekte Schmierstelle Lager defekt
Erkennbar daran, dass kein Schmierstoff am Lager austritt. • Lager auf mechanische Beschädigung oder Verschmutzung prüfen• Lager auf Funktion untersuchen (Maschine bewegen und auf Lagergeräusche achten)• Lager mit Hochdruckfettpresse gängig machen• Ist dies nicht möglich, muss das Lager durch Fachpersonal repariert bzw. erneuert werden• Alle bei der Fehlersuche demontierten Leitungen und Verschraubungen montieren
Inbetriebnahme und Funktionsprüfung durchführen
Spezifische Anwendungen �� Fahrzeugschmierung Kapitel 4.1 12
4.2 Spurkranzschmierung fürSchienenfahrzeuge
4.2.1 Vorbemerkung
4.2.2 Anlagenbauarten
4.2.3 Schmierstoffe
4.2.4 Anlagensysteme
Anlage 1Dosierung Kolbenverteiler (Vorschmierprinzip)
Anlage 2Dosierung Kolben mit Ringnut
Anlage 3Dosierung Kolbenverteiler(Nachschmierverteiler)
Anlage 4Öl+Luft�Prinzip, Drosselanlage
4.2.5 Steuerung
4.2.6 Überwachung
4.2.1 Vorbemerkung
VOGEL Spurkranzschmieranlagen sind seit Jahrzehntenbei in� und ausländischen Eisenbahngesellschaften imEinsatz. Diese haben durch eine Reihe von Unter�suchungen die Wirksamkeit der Spurkranzschmier�anlagen eindrucksvoll belegt.
Beim Einsatz von Spurkranzschmieranlagen
– wird um 30�35 % der Fahrwiderstand gesenkt, dasich die Antriebsreserven erhöhen. Die Traktion unddas Bremsverhalten werden nicht beeinflusst.
– werden 12�15 % Energie eingespart.
– wird um 30�80 % der Verschleiß gemindert. Die Intervalle für Nacharbeit und Austausch derRadsätze/Schienen werden länger, der Zeitaufwandfür Wartungsarbeiten minimiert sich.
– werden die Fahrgeräusche vermindert.
– wird die Sicherheit erhöht durch Verringerung derEntgleisungsgefahr, da ein Herausklettern des Radesaus der Schienenführung erschwert wird.
– wird der Wartungs� und Reparaturaufwand reduziert
Die Höhe der Einsparungen ist vom Streckenprofil undder Streckenführung abhängig.
Bei der technischen Entwicklung der Spurkranz�schmieranlagen haben sich folgende Trends gezeigt:
– Verringerung der zugeführten Schmierstoffmengen
– Einsatz von elektronischen Steuergeräten, die esgestatten, die Schmierung den Streckenführungenflexibler anzupassen
– Sensortechnik zur Ansteuerung der Schmieranlage inKurven
Die hohen Anforderungen, denen eine Spurkranz�schmieranlage gerecht werden muss, resultieren ausden rauen Einsatzbedingungen:
– Umgebungstemperaturbereich –25 °C bis +80 °C
– Staub� und Schmutzbelastung
– Sprüh� und Spritzwasser
– wechselnde klimatischen Bedingungen
– Schwingungen und Vibrationen
– Spannungstoleranzen – 30 % bis + 25% vomNennwert
– Einhaltung der Normen für Bahnanwendungen:EN 50153, EN 50155, EN 50121�3�2
– Einhaltung der elektromagnetischen Verträglichkeit:EMV 89/336 EW, EN 50081�2, EN 50082�2
4.2.2 Anlagenbauarten
Für die Schmierung kommen entweder ortsfesteSchmieranlagen (way side lubricators), Schmierfahr�zeuge oder am Triebfahrzeug montierte Spurkranz�schmieranlagen (on board wheel flange lubrication) inFrage.
Die ortsfesten Schmieranlagen haben zwar eine guteSchmierleistung, da von jeder Achse ein Schmierimpulsausgelöst wird, sowohl von der Lokomotive als auchvon den folgenden Wagen. Die Wirkung eines Schmier�impulses reicht für ca. 500 m Fahrstrecke. Das bedeu�tet, dass jeweils in dieser Entfernung ein way side lubri�cator aufgestellt werden müsste. In der Praxis stehendiese Systeme nur vor Kurven. Auf der Geraden wirdnicht geschmiert. Nachteile sind ein hoher Wartungs�aufwand, verursacht u.a. durch die Nachfüllfristen undnotwendigen Nachjustierungen sowie unterschiedlicheSchmierstoffmengen in Abhängigkeit von Temperatur�schwankungen.
Die Folge war, dass der Einsatz dieser lokalen Anlagenzugunsten der am Fahrzeug montierten Spurkranz�schmieranlagen zurückgegangen ist. In Deutschlandwerden sie kaum noch angewendet.
Schmierwagen lassen sich nur auf wenig befahrenenStrecken mit Erfolg anwenden. Sie sind ebenfalls selten.
Durchgesetzt haben sich daher Spurkranzschmier�anlagen, die am Triebwagen montiert sind und denSchmierstoff auf die Spurkränze des Triebwagenssprühen. Der Schmierstoff wird durch den Kontakt zwi�schen Spurkranz und Schiene auf die Schiene übertra�gen und ergibt dort einen kaum wahrnehmbaren,jedoch ausreichenden Schmierfilm. Es genügt normaler�weise, den Schmierstoff auf die Spurkränze des erstenführenden Radsatzes zu sprühen, bei Kurvenfahrten nurauf den jeweils äußeren Spurkranz. Die Spurkränze des2. und 4. Radsatzes sowie bei Kurvendurchfahrten diejeweils inneren Spurkränze laufen selten oder gar nichtan. Von dort wird der Schmierstoff auch nicht abge�
Spezifische Anwendungen �� Spurkranzschmierung für Schienenfahrzeuge Kapitel 4.2 13
nommen. Durch die modernen elektronischen Steuer�geräte können die jeweiligen Düsen des beanspruchtenSpurkranzes gesondert angesteuert werden, sodass nurdort Schmierstoff aufgetragen wird, wo er benötigt wird.
Der Schmierstoff soll auf die Hohlkehle am Übergangvon der Lauffläche zum Spurkranz auftreffen (Abb. 9),von dort verteilt er sich durch die Fliehkraft über dieganze Spurkranz�Innenfläche.
Die Schmierstoffmenge pro Schmierimpuls und die Zahlder Schmierimpulse sind von verschiedenenParametern abhängig, u.a. von der Ausbildung derSpurkranzprofile, Art der Streckenführung (kurvenreich,gebirgig), Zustand der Gleise sowie Belastung.
4.2.3 Schmierstoffe
Für die Schmierung der Spurkränze werden selten Öle,häufiger Fette der NLGI Klassen 000 oder 00 einge�setzt. Die Fette müssen in einem Temperaturbereichvon –25°C bis +60 °C ein ausreichendes Fließverhaltenaufweisen.
Feststoffanteile wie Graphit, MoS2 können in denZentralschmieranlagen zu Problemen führen.
Biologisch abbaubare Fette können eingesetzt werden.
Über die Verwendbarkeit von bestimmten Schmierfettengeben die Zentralschmieranlagen�Hersteller (für dieAnlage) und Fetthersteller (für die Reibstelle) Auskunft.
Weitere Informationen siehe Kapitel 5, Seite 2„Allgemeine Anforderungen an Schmierstoffe“.
4.2.4 Anlagensysteme
In der Übersicht Spurkranzschmieranlagen sind wich�tige technische Grenzwerte von 4 Anlagensystemenaufgeführt, die im Folgenden beschrieben werden.
Spezifische Anwendungen �� Spurkranzschmierung für Schienenfahrzeuge Kapitel 4.2 14
Übersicht Spurkranzschmieranlagen (On�board�Systeme)
Technische Grenzwerte
Dosier� Anpassungs� Leitungs�genauigkeit fähigkeit Dosiermenge länge
je Dosier� Ansprech� an das Max. Fahrge� Max. Takt� je Behälter –Schmierimpuls technik verhalten Streckenprofil schwindigkeit frequenz Schmierimpuls Düse
[km/h] [Hz] [mm3] [m]
Einleitungs�Anlage 1 kolben�(SP8�4) hoch verteiler hoch hoch 200 0,3 30 20
(Vorschmier�prinzip)
Anlage 2 hoch Kolben mit hoch hoch 200 4 30 5(SP9�2) Ringnut
Einleitungs�Anlage 3 kolben�(VKR) mittel verteiler mittel mittel 70 5 10�200 20
(Nachschmier�prinzip)
Anlage 4 Kolben mit(Schmier� gering Ringnut gering gering 200 4 30 2,5stoff/Luft)
Anlage 1 Dosierung durch Kolbenverteiler(Vorschmierprinzip)
Spurkranzschmieranlage für zwei Fahrtrichtungenund kurvenabhängige Schmierung
Funktion
Die Anlage schmiert bei Kurvenfahrt je nach Kurven�richtung die Spurkränze des linken oder rechten Radesder ersten und letzten Achse. Der Kurvensensor (12)gibt ein entsprechendes Signal für Linkskurve oderRechtskurve an das Steuergerät (11). Dieses schaltetdas entsprechende 3/2�Wegeventil (7, Y1, Y2) derVentilleiste. Die Druckluft gelangt zur Kolbenpumpe (2),zum Fettsteuerschieber (8) und zu den Sprühdüsen (3).
Der Fettsteuerschieber (8) schaltet den Weg für denSchmierstoff zu den entsprechenden Sprühdüsen (3)frei. Gleichzeitig wird die pneumatische Kolbenpumpe(2) betätigt, fördert den Schmierstoff über den Fett�steuerschieber (8) und die Kleinstsiebfilter (9) zu denSprühdüsen (3). In den Düsen wird der Schmierstoffexakt vordosiert (30 mm3/Düse), mit Druckluft vermischtund auf die Spurkränze aufgesprüht. Die Schmierungwird in einstellbaren Zeitabständen solange wiederholt,wie die Kurvenfahrt andauert. Die Schmierstoffmengeist von der Dauer des Luftimpulses unabhängig undbeträgt konstant 30 mm3/Impuls und Düse. Durch dieDruckübersetzung in der Kolbenpumpe kann einSchmierstoffdruck bis 12 MPa erreicht werden. Diessichert auch bei großen Leitungslängen bis 20 m undtiefen Temperaturen eine einwandfreie Funktion derDüsen.
Durch die getrennte Zuleitung von Druckluft undSchmierstoff bis zur Sprühdüse ist eine sehr hoheDosiergenauigkeit gesichert und ein Einfrieren derDüsen ausgeschlossen.
Der Absperrhahn (10) dient zur Trennung der Spurkranz�schmieranlage vom Druckluftnetz des Fahrzeuges zuWartungszwecken. Nach Abschalten der Versorgungs�spannung für das Steuergerät ist die Anlage drucklos.
Je Triebwagen ist nur eine Pumpeneinheit erforderlich.
Legende
1 Fettbehälter2 Pumpe3 Sprühdüsen7 (Y1, Y2) Steuerventile
für Druckluft8 Fettsteuerschieber9 Siebfilter
10 Absperrhahn11 Elektronisches Steuergerät12 Kurvensensor
Spezifische Anwendungen �� Spurkranzschmierung für Schienenfahrzeuge Kapitel 4.2 15
Abb. 5 Schema einer Spurkranzschmieranlage für zwei Fahrtrichtungen und kurvenabhängige Schmierung
Anlage 2Dosierung durch Kolben mit Ringnut
Spurkranzschmieranlage für eine Fahrtrichtung undkurvenabhängige Schmierung
Funktion
Die Anlage schmiert bei Kurvenfahrt je nach Kurven�richtung den Spurkranz des linken oder rechten Radesder ersten Achse. Bei aufgerüstetem Fahrzeug schaltetdas Steuergerät (8) das entsprechende 3/2�Wegeventil(7, Y2) der Ventilleiste zur Druckbeaufschlagung desFettbehälters (1) mit Druckluft. Die Druckluft wirkt aufden Trennkolben im Fettbehälter und drückt denSchmierstoff über die Kleinstsiebfilter (6) zu den Sprüh�düsen (3). In den Sprühdüsen (3) wird der Schmierstoffdosiert (30 mm3 pro Düse).
Bei Kurvenfahrt gibt der Kurvensensor (9) ein entspre�chendes Signal für Links� oder Rechtskurve an dasSteuergerät (8). Dieses schaltet das entsprechende wei�tere 3/2�Wegeventil (7, Y3) der Ventilleiste. Die Druckluftgelangt nun auch zu der in der Kurve außen liegendenDüse, vermischt sich mit dem vordosierten Schmierstoffund sprüht diesen auf den Spurkranz.
Die Menge ist von der Dauer des Luftimpulses unab�hängig und beträgt konstant 30 mm3/Impuls. DasSteuergerät (8) ermöglicht auch eine kombinierte zeit�,weg� und kurvenabhängige Schmierung, d.h. beiGeradeausfahrt schmieren beide Düsen (3) im gewähl�ten Zeit� oder Wegintervall und bei Kurvenfahrt schmiertdie kurvenäußere Düse. Die Schmierung wird in einstell�baren Zeitabständen solange wiederholt, wie dieKurvenfahrt andauert.
Der Absperrhahn (10) dient zur Trennung der Spurkranz�schmieranlage vom Druckluftnetz des Fahrzeuges beilängeren Stillstandszeiten. Nach Abschalten der Versor�gungsspannung für das Steuergerät ist die Anlagedrucklos.
Der Vorteil dieses Anlagentyps liegt darin, dass einesehr hohe Taktfrequenz bei sehr hoher Dosiergenauig�keit erreicht wird.
Legende
1 Fettbehälter3 Sprühdüsen6 Kleinstsiebfilter7 Ventilleiste
(Steuerventile für Druckluft)8 Elektronisches Steuergerät9 Kurvensensor
10 Absperrhahn
Spezifische Anwendungen �� Spurkranzschmierung für Schienenfahrzeuge Kapitel 4.2 16
Abb. 6 Schema einer Spurkranzschmieranlage für eineFahrtrichtung und kurvenabhängige Schmierung
Anlagenbeispiel
Fettbehälter
Kurvensensor
Steuergerät
Düse
Ventilleiste
Anlage 3 Dosierung durch Kolbenverteiler(Nachschmierprinzip)
Spurkranzschmieranlage für eine Fahrtrichtung undkurven�, weg�, zeitabhängige Schmierung, z.B. für Straßenbahnen (System Tram)
Funktion
Die Spurkranzschmieranlage schmiert wahlweise kur�ven�, weg� oder zeitabhängig Spurkranzstirn und �rücken der beiden Räder der ersten Achse. Die benötigte Druckluft wird in der Lufteinheit (10)erzeugt und gespeichert.
Bei aufgerüstetem Fahrzeug startet das Steuergerät (11)den Kompressor (13) und der Druckluftbehälter wirdgefüllt. Bei der Fahrt der Straßenbahn wird bei Kurven�fahrt und nach Ablauf des gewählten Weg� oderZeitintervalls das 3/2�Wegeventil (7, Y1) geschaltet unddie Druckluft gelangt zur Kolbenpumpe (2). Die Kolben�pumpe (2) fördert den Schmierstoff zum Kolbenverteiler(4). Von jedem Abgang wird eine genau dosierte Mengezu den Mischstellen (5) gefördert. Durch Zuschalten des3/2� Wegeventils (7, Y2) gelangt die Druckluft nun auchzu den Mischstellen (5), der dosierte Schmierstoff jeDüse wird mit Druckluft vermischt und über die Düsen(3) auf die Spurkränze aufgesprüht. Es arbeiten immeralle 4 Düsen gleichzeitig.
Durch getrennte Zuleitungen von Druckluft undSchmierstoff bis zur Mischstelle in unmittelbarer Näheder Räder und sehr kurze Leitungen bis zu den Düsenist eine sehr hohe Dosiergenauigkeit gesichert und einEinfrieren der Düsen ausgeschlossen.
Das Steuergerät (11) überwacht Drucklufterzeugung(Luftdruck) sowie den Schmierstoffdruck.
Legende
1 Fettbehälter2 Kolbenpumpe3 Sprühdüsen4 Kolbenverteiler5 Mischstelle (Schmierstoff/Luft)7 Steuerventile für Druckluft (Y1, Y2)
10 Lufteinheit11 Elektronisches Steuergerät12 Kurvensensor13 Kompressor (Drucklufterzeugung)14 Luftaufbereitungsgerät
Spezifische Anwendungen �� Spurkranzschmierung für Schienenfahrzeuge Kapitel 4.2 17
Abb. 7 Schema einer Spurkranzschmieranlage für eine Fahrtrichtung und kurven�, weg�, zeitabhängige Schmierung, z.B. für Straßenbahnen
Anlage 4Drosselanlage, Dosierung durch Kolbenpumpe
Spurkranzschmieranlage für gerade Strecken und Kurven
Funktion
Die Anlage besteht aus einem Pumpenaggregat (1 und2), einem Mischventil (5) für Schmierstoff und Luft,Mischverteilern (6) zur Aufteilung des Schmierstoff/Luftstromes und den Sprühdüsen (3) und verwendet als Schmierstoff Öl.
Die Pumpe (2) fördert eine vorgewählte Schmierstoff�menge in eine Mischstelle (5), in der der Schmierstoffeinem kontinuierlichen Druckluftstrom zugeführt wird.Der Schmierstoff wird durch die Druckluft schlierenför�mig an den Rohrinnenwandungen bis zum Aufteiler (6)transportiert. Dort wird der Schmierstoff/Luftstrom mög�lichst gleichmäßig auf die Auslässe verteilt und in ein�zelnen Leitungen wiederum als Schmierstoff/Luftstromden Sprühdüsen (3) zugeführt. Die Sprühdüsen führendem Spurkranz den Schmierstoff zu, sodass sich an derOberfläche des Spurkranzes ein dünner Schmierfilm bildet.
Gegenüber den vorher beschriebenen drei Systemenmit hoher Dosiergenauigkeit, kann sich hier währendder Stillstandszeiten Schmierstoff an verschiedenenStellen des Rohrleitungssystems und der Bauelementeablagern, sodass unter Umständen die Dosiergenauig�keit vermindert wird und es zu einem verzögertenAnsprechen der Sprühdüsen kommt.
Bei den Anlagen 1 bis 3 können für die einzelnenSprühdüsen unterschiedliche Dosiermengen vorgese�hen werden, sodass hier auf einzelne Radkränze unter�schiedliche Schmierstoffmengen aufgebracht werdenkönnen.
Bei der Anlage 4 ist eine exakte Aufteilung auch vonder Symmetrie der Anlage abhängig.
Legende
1 Fettbehälter2 Pumpe3 Sprühdüse5 Mischventil (Schmierstoff/Luft)6 Aufteiler7 Steuerventil für Druckluft
11 Elektronisches Steuergerät12 Kurvensensor13 Kompressor14 Luftaufbereitungsgerät
Spezifische Anwendungen �� Spurkranzschmierung für Schienenfahrzeuge Kapitel 4.2 18
Abb. 8 Schema einer Spurkranzschmieranlage für gerade Strecken und Kurven
Spezifische Anwendungen �� Spurkranzschmierung für Schienenfahrzeuge Kapitel 4.2 19
Abb. 10 Schnittbild der Sprühdüse, Baureihe SP8�4
Abb. 10a Sprühdüse, Baureihe SP8�4 Abb. 11 Schnittbild der Sprühdüse, Baureihe SP9�2
Die optimale Einbaulage wäre in der Waagerechten durch dieAchsmitte (L1), weil hier u.a. der Federweg der Achse gegenüber der am Rahmen befestigten Düse den geringstenEinfluss hat. Hier sitzt jedoch meist ein Bremsklotz. Deshalbwird in der Regel die Einbaulage L2 erfolgen müssen, wobei die Durchfederung und das Seitenspiel des Radsatzeszu berücksichtigen sind.
Abb. 9 Anordnung einer Sprühdüse
Schmierstoff
L1
L2
4.2.5 Steuerung
Die Ansteuerung der Spurkranz�Zentralschmieranlagewird von elektronischen Steuergeräten übernommen,die entsprechend den Anforderungen des Strecken�profils programmiert werden können. Durch Wahl derrichtigen Betriebsart, je nach Betriebsbedingungen undStreckenprofil des Streckennetzes und Auswahl derpassenden Anlagenart, ist eine optimale Anpassung mitdem größten Effekt zu erzielen.
Die Ansteuerung kann erfolgen:
– wegabhängig, z.B. nach einer Fahrstrecke von 300 m
– zeitabhängig, z.B. nach jeweils 6 Sekunden Fahrzeitnach Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit
– kurvenabhängig über Kurvensensor
– kombinierte kurven� / wegabhängige Schmierung
– kombinierte kurven� / zeitabhängige Schmierung
– fahrtrichtungsabhängig: Ansteuerung der erstenAchse in Fahrtrichtung.
Die Auslösung des Freigabesignals für den Beginn derSchmierung kann in Abhängigkeit von derFahrgeschwindigkeit gewählt werden.
Je nach Streckenprofil können einzelne oder mehrereSprühdüsen einseitig z.B. bei Kurvenfahrt angesteuertwerden. Beim Anlagentyp 4 sind bei diesen Anforde�rungen mehrere Systeme erforderlich.
4.2.6 Überwachung
Mit den elektronischen Steuergeräten sind eine Vielzahlvon Kriterien überwachbar.
Ein Störsignal wird z. B. bei folgenden Störungen generiert und steht für die weitere Auswertung zurVerfügung.
– Bordnetzspannung außerhalb der Toleranz
– Kurzschluss am Ausgang
– Leitungsbruch
– Speicherfehler
– Druckaufbau in der Schmierleitung ungenügend
– Druckluftversorgung mangelhaft
– Füllstand im Schmierstoffbehälter nicht ausreichend
Kurvensensor�Steuergerät
Spezifische Anwendungen �� Spurkranzschmierung für Schienenfahrzeuge Kapitel 4.2 20
4.3 Kettenschmierung
4.3.1 Vorbemerkung
4.3.2 Kettenreibstellen (am Beispiel einerRollenkette)
4.3.3 Schmiersysteme
Spritzschmieranlage für Öl
Sprühschmieranlage für Öl (Öl+Luft� Zentralschmiersystem)
Zentralschmieranlage für Öl,Schmierstoffübertragung durch Pinsel
Zentralschmieranlage für Fett
4.3.4 Komponenten
4.3.5 Steuerung und Überwachung
4.3.6 Schmierstoffe
4.3.1 Vorbemerkung
Ketten werden in Maschinen und Anlagen zur Über�tragung von Kräften (Antriebsketten) und für den Trans�port von Teilen, Baugruppen und Geräten (Transport�ketten) eingesetzt.
Beispiele für Transportketten sind
– in der Automobilindustrie in� Lackierstraßen und Trockenöfen� Transport von Teilen, Baugruppen, Aggregaten und
kpl. Fahrzeugen
– in der Nahrungsmittelindustrie in� Trockenöfen, Backöfen� Sterilisationsanlagen� Schlachthäusern
– in der Schwerindustrie und im Bergbau� für den Transport von Massengütern usw.
Die Ketten in Förderanlagen können in jeder Höhe derFabrikationsanlagen angeordnet sein, von unter demHallenboden bis unter der Hallendecke.
Die Ketten in Förderanlagen sind Umwelteinflüssen aus�gesetzt, die zum Verschleiß führen.
Wesentliche Einflüsse sind
– Schmutz, Staub
– Wärme, Kälte
– Wasser, Waschmittel
Der Kettenverschleiß führt zu einer Längung der Kette(die Kettenteilung wird größer), sodass die zu transpor�tierenden Teile nicht mehr genau positioniert werdenkönnen. Störungen im Produktionsablauf sind dieFolge.
Ketten�Zentralschmieranlagen
– vermindern Reibung und Verschleiß
– schützen die Kette vor Korrosion
– schützen die Kette vor Wasser und Staub
– kühlen die Kette
– vermindern Geräusche
– reduzieren den Schmierstoffverbrauch gegenüber dermanuellen Abschmierung
4.3.2 Kettenreibstellen (am Beispiel einer Einfachrollenkette)
An Ketten ist eine Vielzahl von Reibstellen mit Schmier�stoff zu versorgen. Am Beispiel einer Rollenkette sinddie Teile und Reibstellen dargestellt.
Abb. 12 Kettenschmierung, Reibstellen
Spezifische Anwendungen �� Kettenschmierung Kapitel 4.3 21
1 Bolzen2 Innenlasche 3 Außenlasche4 Hülse, eingepresst in die Innenlaschen5 Rolle, frei drehbar auf der Hülse (4)6 Kettenrad
Reibstellen der Kette zwischen
– Bolzen (1) und Hülse (4)
– Hülse (4) und Rolle (5)
– Rolle (5) und Innenlaschen (2)
– Innenlaschen (2) und Außenlaschen (3)
– Rolle (5) und Kettenrad (6)
– Innenlaschen (2) und Kettenrad (6)
Der wirksame Auflagedurchmesser der Ketten auf demKettenrad schwankt, da die Kette wie ein Vieleck(Polygon) am Kettenrad anliegt. Daher ändert sich auchdie Umfangsgeschwindigkeit der Kette. Daraus ergebensich Schwingungen und Zusatzkräfte, welche die Kettebeanspruchen.
Abb. 13 Kettenschmierung
4.3.3 Schmiersysteme
Zentralschmiersysteme für Ketten unterscheiden sichnach den folgenden Kriterien:
� nach dem einzusetzenden Schmierstoff: Öl, Fett oderSonderschmierstoffe
� nach der Art der Übertragung des Schmierstoffes aufdie Schmierstelle oder Reibstelle
Nach dem einzusetzenden Schmierstoff
Schmiersysteme für Öl
� Ohne Berührung der mechanischen Schmiergerätemit den Kettenelementen oder der Kette durch – Spritzen (ohne Luft)– Sprühen (Öl+Luft�Anlage)
� Durch Berührung des Schmiergerätes mit der Kettemittels einer Schmierbürste oder einem Schmierpinsel.
Schmiersysteme für Fett
� Durch Ankoppeln des Schmiergerätes an denSchmiernippel des Kettenbauteiles durch einmitfahrendes Schmieraggregat.
Im Folgenden sind vier Schmiersysteme dargestellt undbeschrieben:
Spritzschmieranlage für Öl
Bei diesem Schmiersystem wird der Schmierstoff ohnemechanische Berührung an die Reibstellen der Kettegespritzt.
Die Schmierung erfolgt während des Betriebes der Kette.
Bei der Spritzschmierung müssen kleine Schmierstoff�mengen gezielt und zu einem bestimmten Zeitpunkt dieReibstellen einer Kette erreichen. Die Position derKette, der Kettenbolzen oder Kettenglieder und damitder Zeitpunkt für das Aufspritzen des Schmierstoffswird durch Sensoren abgetastet. Erreichen die zu
schmierenden Kettenelemente die Schmierposition,wird über die elektronische Steuerung ein Schmierim�puls ausgelöst. Kettengeschwindigkeit und Ansprech�empfindlichkeit müssen bei der Programmierung derSteuerung berücksichtigt werden. Durch elektromagne�tisch betätigte Kolbenpumpen wird eine genau dosierteÖlmenge im Bereich zwischen 20 und 60 mm3 jeSchmierimpuls auf die zu schmierenden Kettenteilegespritzt. Durch die hohe Ansprechgeschwindigkeitwird eine zielgenaue Schmierung erreicht.
Die Entfernung zwischen der Spritzdüse und der Reib�stelle muss jeweils fallbezogen betrachtet werden. Sie kann von einigen Millimetern bis zu mehreren Dezi�metern betragen.
Abb. 14 Spritzschmierung für Ketten:Ölzentralschmieranlage mit Kolbenpumpe,elektromagnetisch betätigt.
Spezifische Anwendungen �� Kettenschmierung Kapitel 4.3 22
1 Bolzen4 Hülse, eingepresst in die Innenlaschen5 Rolle, frei drehbar auf der Hülse (4)6 Kettenrad
1 Kolbenpumpe2 Ölbehälter3 Spritzdüsen4 Steuerung5 Sensor
Sprühschmieranlage für Öl (Öl+Luft�Zentralschmiersystem)
Mit diesem System wird – ohne mechanische Berührungder Kette durch die Bauelemente der Zentralschmier�anlage – der Schmierstoff durch ein Öl+Luft�Schmier�system auf die entsprechenden Bauteile der Kettegesprüht. Die Druckluft dient als Transportmittel für denSchmierstoff. Die Schmierstoffpartikel werden mit derDruckluft gleichmäßig auf die Reibstellen aufgebracht.
Auch hierbei wird durch Sensoren die Position derKette abgetastet und der Schmierimpuls ziel� und zeit�genau ausgelöst.
Die Dosierung des Schmierstoffes je Schmierstelleerfolgt durch pneumatisch betätigte Mikropumpen,wobei die zu dosierende Menge in einem Bereich zwischen 3 und 30 mm3/Schmierimpuls bzw. zwischen30 und 90 mm3/Schmierimpuls einstellbar ist.
Schmieranlage für Öl, Schmierstoffübertragung durch Pinsel
Bei diesem Zentralschmiersystem wird über Kolben�verteiler der Schmierstoff mittels Schmierpinsel auf diezu schmierende Kette übertragen. Die Steuerung derAnlage übernimmt ein elektronisches Steuergerät, daszeit� oder lastabhängig arbeitet.
Die Dosierung je Pinsel oder Schmierstelle ist in einemweiten Bereich wählbar je nach Auswahl der zu verwen�denden Kolbenverteiler.
Der Mengenbereich liegt zwischen 30 und 1.500 mm3/Schmierimpuls.
Abb. 16 Kettenschmierung: Ölzentralschmieranlage mitZahnradpumpenaggregat, Kolbenverteiler undSchmierpinsel
Spezifische Anwendungen �� Kettenschmierung Kapitel 4.3 23
Abb. 15 Sprühschmierung für Ketten: Ölzentralschmieranlage mit pneumatisch betätigter Micropumpe
1 Mikropumpe, pneumatisch betätigt(Einspritzöler)
2 Schmierstoffbehälter3 Sprühdüse4 Luftaufbereitungsgerät5 3/2�Wege�Magnetventil6 Druckschalter7 Sensor8 Steuergerät, programmierbar
1 Zahnrad�Pumpenaggregat2 Kolbenverteiler3 Schmierpinsel4 Druckschalter5 Steuergerät, programmierbar6 Rollenkette
Zentralschmieranlage für Fett
Für bestimmte Ketten und Schmierstellen ist als Schmier�stoff Fett der NLGI�Klasse 2 erforderlich. Die vorhergenannten Schmierverfahren sind für die Übertragungdes Fettes auf die Kette ungeeignet.
Die Zuführung des Fettes erfolgt vielmehr durchSchmierstoff�Übertragungssysteme, die während desBetriebes der Kette ein bestimmtes Stück mit der Kettemitfahren und dabei das Fett an die Schmierstelle über�tragen.
Die mitlaufende Wegstrecke des Schmieraggregates mitder Kette kann bis zu 250 mm betragen.
Durch entsprechende Sensoren wird die Bewegung derKette abgetastet, die mitfahrende Schmiereinheit wird andie Kette angekoppelt, der Schmieradapter fährt auf denSchmiernippel der Kette auf und über einen Schmier�kopf wird eine dosierte Fettmenge dem Schmiernippelder Kette zugeführt.
Die Zentralschmieranlage wird von einer Fettkolben�pumpe versorgt, wobei im System ein bestimmterAnlagendruck aufrechterhalten wird, sodass demDosierkopf der Kette stets genügend Fett für jedenSchmierstoß zur Verfügung steht. Nach dem Abschmie�ren der erfassten Schmierstelle löst sich der Schmier�kopf von der Kette, fährt in die Ausgangslage zurückund eine nächste Schmierstelle wird erfasst. Die Abschmiervorgänge werden solange fortgesetzt, bisalle Kettenbolzen oder Transportrollen abgeschmiertsind.
Die Fettmenge je Schmierimpuls beträgt zwischen0,35 cm3 und 1 cm3/Injektion.
Für die Steuerung der Anlage stehen elektronischeSteuergeräte zur Verfügung, die frei programmierbarsind, sodass die Anzahl der Schmierimpulse eingestelltwerden kann.
Durch die Steuerung wird sichergestellt, dass jederSchmiernippel einer Kette während eines Schmier�zyklusses abgeschmiert wird. Der Druckverlauf derSchmierimpulse kann protokolliert werden, sodass dasSchmierergebnis jederzeit nachprüfbar ist, und Fehlerjedes einzelnen Kettengliedes zu ermitteln sind.
Abb. 17 Kettenschmierung:Fettzentralschmieranlage für Mitlaufvorrichtung
4.3.4 Komponenten
In Kettenzentralschmieranlagen werden einige Sonder�geräte eingesetzt, deren technische Daten nachfolgendaufgeführt sind.
Folgende Geräte sind besonders auf die Belange derKettenschmierung abgestimmt:
Für Öl�Kettenzentralschmieranlagen:
Kolbenpumpe, elektromagnetisch betätigt, Typ PE
Technische Daten
Anwendung: Für Spritzschmieranlagen und Anlagen mitSchmierbürsten
Auslassanzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2, 4 oder 6
Fördermenge je Betätigung . . . . . . 20, 40 oder 60 mm3
Betriebsdruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . max. 10 MPa
Betätigungsfrequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . max. 2 Hz
Schmierstoff . . . . . . . . Mineralöle und synth. Öle ohneFeststoffzusätze
Betriebsviskosität eff. . . . . . . . . . . . 10 bis 1000 mm2/s
Spezifische Anwendungen �� Kettenschmierung Kapitel 4.3 24
1 Luftaufbereitung2 3/2�Wege�Magnetventil3 Kolbenpumpe,
pneumatisch betätigt4 Manometer5 Ablasshahn6 Fettsieb7 Druckschalter8 Druckminderventil
9 Einspritzkopfmit Drucksensor
10 Betätigungszylinder11 Schmiernippel12 Rollen13 Steuergerät,
programmierbar14 Sensor
Abb. 18 Kolbenpumpe, elektromagnetisch betätigt
Die Pumpe besteht aus einem Gehäuse (1), einem dreh�baren (–90°, 0°, +90°) Befestigungsflansch (2) undeinem Elektromagneten (3), der auf den Stößel (10) einwirkt. Der Stößel bewegt die Kolben (6) mit Hilfeeines Federkolbens (7), der im Pumpengehäuse zen�triert ist. Eine Rückstellfeder (8) zieht jeden Kolben inseine Ausgangsstellung zurück.
Die Pumpe kann 2, 4 oder 6 Auslässe (S) versorgen.Jede Auslassöffnung ist mit einem Rückschlagventil (5)versehen. Öl wird direkt vom Behälter in die Saugkam�mer (9) über einen Öleinlass (E) versorgt. Die Pumpewird durch eine Öffnung entlüftet (P).
Stromversorgung (Gleich� oder Wechselstrom) übereinen schwenkbaren Verbinder (11) – Signallampeleuchtet bei anliegender Spannung. Der Wechselstromkann mit einer Diodenbrücke gleichgerichtet werden.
Die Pumpe kann jederzeit oder bei Stromausfall miteinem Handantrieb (M) betätigt werden.
Spritzdüsen für Öl, Typ AC�A
Diese Düsen ermöglichen das direkte und luftloseSpritzen von Öl�Mikromengen unter Druck.
Technische Daten
Anwendung: Spritzschmieranlage (ohne Druckluft)
Dosierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 bis 60 mm3/Impuls
Rückschlagventil eingebaut
Betriebsviskosität eff. . . . . . . . . . . . . . 10 bis 100 mm2/s
Abb. 19 Spritzdüse
Für Fett�Kettenzentralschmieranlagen:
Einspritzkopf
Technische Daten
Fördermenge . . . . . . . . . . . . . . . . 0,35 bis 1 cm3/Impuls
Förderdruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 MPa
Betätigungsfrequenz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Hz
Einsatztemperaturbereich . . . . . . . . . . . . . +5 bis +50 °C
Drucksensor eingebaut
Schmierstoff . . . . . . . . . . . . . . . . Fett bis NLGI Klasse 2;
Mineralöle und synth. Öle ohne Feststoffzusätze
Betriebsviskosität eff. . . . . . . . . . 100 bis 10.000 mm2/s
Spezifische Anwendungen �� Kettenschmierung Kapitel 4.3 25
FederRückschlagventil
ÖlauslassGehäuse
4.3.5 Steuerung und Überwachung
Für die Steuerung von Kettenzentralschmieranlagenstehen elektronische Steuergeräte zur Verfügung, mitdenen die unterschiedlichen Systeme entsprechendden Bedürfnissen der Anlage und den Betriebsbedin�gungen gesteuert werden können.
Die programmierbaren Steuergeräte weisen folgendeMerkmale auf:
– Bis zu zwei unterschiedliche Anlagen können unabhängig voneinander von einem Gerät gesteuertwerden.
– Die Geräte sind umschaltbar auf zeitabhängige oderlastabhängige Funktion:
zeitabhängig: Pausenzeit einstellbar von 1 Minute bis 9.999 Stunden
lastabhängig: Zählimpulse einstellbar von 1 bis 999.999
– Die Pumpenbetätigungszeit ist einstellbar von 0,10 Sekunden bis 0,99 Sekunden.
– Signaleingänge für die Abtastung der Kettenbolzenstehen zur Verfügung.
– Fehler können auf einem Display angezeigt werden.
– Testprogramme und Entlüftungsprogramme sindwählbar.
– Der Einspritzdruckverlauf während des Betriebes wirdgespeichert und ist vom Wartungspersonal abrufbar,sodass sogar eine vorbeugende Instandhaltungermöglicht wird.
– Überwacht werden
� Füllstand im Schmierstoffbehälter� Luftdruck zum Sprühen� Luftdruck für die Funktion der Anlagen� Einspritzdruck an der Schmierstelle
4.3.6 Schmierstoffe (siehe auch Kapitel 5)
Ketten unterliegen besonderen Belastungen, wie sieunter 4.3.1 beschrieben sind. Für die Schmierung vonKetten werden häufig Sonderschmierstoffe eingesetzt,die folgende Eigenschaften aufweisen:
– hohe Benetzungsfähigkeit
– hohe Haftfähigkeit
– gute Kriechfähigkeit
– guter Korrosionsschutz
– biologisch schnell abbaubar
– physiologisch unbedenklich
– wasserbeständig bei hohen und tiefen Temperaturen
– medienbeständig, z.B. gegenüber Waschlaugen undLösungsmitteln
– temperaturbeständig bei tiefen und hohenTemperaturen
– in Zentralschmieranlagen einsetzbar
Schmieröle für Ketten
Eingesetzt werden: Mineralöle, synthetische Öle,biologisch schnell abbaubare Öle.
Nennviskositätsbereich: 46 bis 150 mm2/s bei +40 °C
Schmierfette für Ketten
Fette bis NLGI Klasse 2.
In der Nahrungsmittel� und Pharmaindustrie müssenSchmierstoffe eingesetzt werden, die physiologischunbedenklich sind. Dies gilt auch bei Scharnierband�ketten für den Transport von Produkten undVerpackungen. Die Schmierstoffe müssen das Gleitenzwischen dem transportierten Produkt und demBandförderer ermöglichen, insbesondere dann, wennzwischen Fördergut und Transportband Stillstände zuerwarten sind.
Die Produkte und die Verpackungsmittel dürfen durchden Schmierstoff nicht verunreinigt werden.
Spezifische Anwendungen �� Kettenschmierung Kapitel 4.3 26
Monitoranzeige VISIOLUB: Überwachung der Schmierung jedes einzelnen Bolzens einer Transportkette
4.4 Montageschmierung(Beölung und Befettung von Oberflächen)
4.4.1 Vorbemerkung
4.4.2 Anwendungen
4.4.3 Auftragungsverfahren, Systeme, Beispiele
4.4.4 Steuerung und Überwachung
4.4.1 Vorbemerkung
Für die Automatisierung und Rationalisierung vonMontagevorgängen und bei der spanlosen sowiespanenden Formgebung ist eine Schmierung (Beölungund Befettung) der an den Prozessen beteiligten Teile,Werkstücke, Vorrichtungen, Werkzeuge und Materialienerforderlich.
Für die spanende Formgebung wurden besondereGeräte und Verfahren entwickelt, die im Kapitel 4.5Minimalmengenschmierung (MMS) beschrieben sind.
Bei allen Verfahren darf nur so viel Schmierstoff, wieunbedingt für den Prozess erforderlich ist, zugeführtwerden, um eine Verschmutzung der Umwelt und deram Prozess nicht beteiligten Teile und Werkzeuge zuvermeiden.
Für diese Aufgaben sind die für Zentralschmieranlagenentwickelten Schmierstoffverteiler und Pumpen mitvolumetrisch genau dosierten Schmierstoffmengen, wiesie in den Kapiteln 2.1; 2.2 und 4.3 beschrieben sind,hervorragend geeignet.
Durch die vielen Möglichkeiten, die Schmierstoff�mengen jeder Stelle individuell durch Änderung derVerteilerdosierung bzw. aller Stellen durch Änderung derTaktfolge zu ändern, ist eine Anpassung des Systemsan die jeweilige Aufgabe und den Schmierstoffbedarfleicht möglich.
Weiterhin stehen zum Auftragen unterschiedlicheSchmierverfahren zur Verfügung. In vielen Fällen kön�nen daher zur Montageschmierung Verbrauchs�Schmieranlagen, wie sie im Kapitel 3.2 beschriebensind, eingesetzt werden.
4.4.2 Anwendungen
Montagebereich
– Fügen von Teilen (Einziehen von Buchsen)
– Montage von Teilen mit Passungen (Vermeidung vonPassungsrost)
– Schraubvorgänge
– Schmieren von Dichtungen
Der Montage werden meist trockene und saubere Teileangeliefert, um die Transport�, Sortier�, Vereinzelungs�und Greifvorrichtungen nicht zu verschmutzen. Eine„trockene“ Montage führt oft zum „Fressen“ oderBlockieren der Teile. Schraubvorgänge werdenerschwert, Dichtungen beim Einsetzen zerstört.
Spanlose Formgebung
– Stanzen, Scheren, Nibbeln, Lochen
– Platinen� und Bandbefettung
– Umformen von Rohren und Hohlkörpern
– Biegen von Rohren
– Besprühung von Werkzeugen
Durch die Schmierung während der Prozesse werdenhöchste Werkzeugstandzeiten bei geringstem Schmier�stoffverbrauch erzielt.
Konservierung (Korrosionsschutz)
Für diesen Bereich können Geräte und Anlagen nachKapitel 4.5 „Minimalmengenschmierung (MMS)“ undnach Kapitel 3.2.2.6 „Öl+Luft�Schmieranlagen“ einge�setzt werden
4.4.3 Auftragungsverfahren, Systeme,Beispiele
Der Auftrag des Schmiermittels auf die Teile, Materialienund Geräte kann
– berührungslos durch Tropfen, Spritzen, Sprühen
– oder durch direkten Kontakt des Auftragsgerätes wie Pinsel, Bürste oder Walze
erfolgen.
Das jeweilige Auftragungsverfahren ist abhängig von
– der Geometrie der zu schmierenden Teile oderGeräte
– dem Material oder Teil (Blechbänder oder Einzelteil)
– dem Schmierstoff
– der Arbeitsgeschwindigkeit
Eine Übersicht der Dosiergeräte, Schmiersysteme undAuftragsverfahren zeigt die folgende Tabelle 2.
Spezifische Anwendungen �� Montageschmierung (Beölung und Befettung von Oberflächen) Kapitel 4.4 27
Tabelle 2 Übersicht der Schmiersysteme und Auftragsverfahren
Spezifische Anwendungen �� Montageschmierung (Beölung und Befettung von Oberflächen) Kapitel 4.4 28
Auftragsverfahren
berührungslos durch KontaktDosiergeräte Geräte�, Mengenbereich Betriebstemperatur Betätigungs� zwischen Gerät
Schmiersysteme Systembeschreibung je Impuls (Schmierstoff) frequenz 5) und Produkt
einsetzbareKapitel�Nr. [mm3] [°C] [Hz] Schmierstoffe
SchmierstoffverteilerÖl 1) X X X X X X
(Einleitungsverteiler)2.1.2 10 bis 1500 0 bis + 40 0,2 Fließfett 2) O X O O O –
Fett 3) – – O – – –
Öl 1) X X X X X X
Einspritzöler 2.1.6 3 bis 30 – 20 bis + 80 3 Fließfett 2) X X X O O –
Fett 3) X X X – – –
Mikropumpe 2.1.6 3 bis 90 +10 bis + 70 3 Öl 1) X X X X X X
Kolbenpumpe 2.2; 4.3 100 bis 10 000 0 bis + 40 0,1Öl 1) X X X X X X
Fließfett 2) X – X O O –
Öl 1) X O X X X X
Kolbenpumpe 2.2 50 bis 3 500 0 bis + 40 0,1 Fließfett 2) X O X O O –
Fett 3) X – O – – –
Öl+Luft�Anlage 3.2.2.6 10 bis 1 500 0 bis + 40 kontinuierlich Öl 1) – – X – – –
Minimalmengen�4.5
10 bis 50 ml0 bis + 40 kontinuierlich Öl 1) – – X – – –schmierung je Prozessstunde
Trop
fen
Sp
ritze
n
Sp
rühe
n 4 )
Pin
sel
Bür
ste
Wal
ze
1) Öl, Betriebsviskosität 10 bis 1000 mm2/s
2) Fließfett, NLGI�Klassen 000, 00
3) Fett, NLGI�Klasse ≤ 2
4) Mit Druckluft als Trägermedium
5) Die Betätigungsfrequenz ist vom Schmierstoff, der Betriebs�temperatur und der Anlagengeometrie abhängig.
X = einsetzbar
O = bedingt einsetzbar
– = nicht einsetzbar
Aus der folgenden Tabelle 3 sind die möglichenAuftragsrichtungen zu ersehen.
Auftrags�Verfahren richtung Abb.
Tropfen 20
Spritzen 21
Sprühen 22
Pinsel 23
Bürste 24
Walze 25
Tabelle 3 Auftragsverfahren
Schmierstoffauftrag durch Tropfen
Abb. 20 Auftragsverfahren „Tropfen“
Für diese Aufgabe sind Verbrauchs�Schmieranlagennach Kap. 3.2 mit Einleitungsverteilern (Kolbenverteiler)geeignet.
Schmierstoffauftrag durch Spritzen
Abb. 21 Auftragsverfahren „Spritzen“
Für das Aufspritzen von Schmierstoff sind Einspritzöler,Mikropumpen (Kap. 2.1.6) und Magnetkolbenpumpen(Kap. 4.3, S. 24) besonders geeignet. Der Schmierstoffmuss von den Pumpen mit hoher kinetischer Energiegefördert werden, um den Schmierstoff über größereEntfernungen und mit hoher Genauigkeit dem zuschmierenden Produkt zuzuführen.
Der Spritzabstand zwischen Spritzdüse und zu schmie�rendem Produkt kann einige Millimeter bis mehrereDezimeter betragen.
Die Schmierstoffmenge kann durch die Dosierung, dieAnzahl der Düsen, die Impulsfolge und den Luftdruckbeeinflusst werden.
Um ein einwandfreies Spritzen bei jedem gewünschtenImpuls zu erreichen, muss darauf geachtet werden,dass die Versorgungssysteme gut entlüftet sind unddas Eindringen von Luft in das System verhindert wird.
Schmierstoffauftrag durch Sprühen
Abb. 22 Auftragsverfahren „Sprühen“
Zum Sprühen des Schmierstoffs dient Druckluft alsTrägermedium. Die Vermischung von Schmierstoff undDruckluft kann direkt in der Sprühdüse in einemMischventil (etwas weiter entfernt von der Sprühdüse)oder in einem Aerosolerzeuger durchgeführt werden.Die unterschiedlichen Methoden sind z.B. in denKapiteln 3.2.2.6 und 4.2 bis 4.5 näher beschrieben.
Beim Versprühen von Schmierstoff kann es durch Ölne�belaustritt zu einer erheblichen Umweltbelastung kom�men. Durch Schutzhauben über den Sprühbereich undeine Absaugung des Ölnebels wird eine unzulässigeUmweltbelastung vermieden.
Spezifische Anwendungen �� Montageschmierung (Beölung und Befettung von Oberflächen) Kapitel 4.4 29
ohne KontaktzwischenAnlagen�Komponenteund Produkt
mit KontaktzwischenAnlagen�Komponenteund Produkt
1 Schmierstoffverteiler (z.B. Kolbenverteiler)2 Tropfrohr3 Rückschlagventil4 Strömungssensor
3 Rückschlagventil4 Strömungssensor5 Einspritzöler6 Spritzdüse7 Wegeventil
1 Schmierstoffverteiler (z.B. Kolbenverteiler)4 Strömungssensor7 Wegeventil8 Luftdrossel9 Sprühdüse
Schmierstoffauftrag durch Pinsel
Abb. 23 Auftragsverfahren „Pinsel“
Zur Versorgung der Pinsel mit Schmierstoff könnenVerbrauchs�Schmieranlagen mit Einleitungsverteilern(Kolbenverteiler) nach Kap. 3.2 oder andere Dosier�elemente eingesetzt werden.
Schmierstoffauftrag durch Bürste (Abb. 24)
Abb. 24 Auftragsverfahren „Bürste“
Mit Bürsten können größere Breiten (z.B. ein Blech�band) mit Schmierstoff benetzt werden. DieSchmierstoffversorgung erfolgt wie bei Pinseln.
Schmierstoffauftrag durch Walzen
Abb. 25 Auftragsverfahren „Walze“
Mit Walzen kann die Oberfläche von Blechen undBändern beidseitig mit Schmierstoff versorgt werden.Es werden Filz�, Schaumstoff� oder Bürstenwalzen zurBenetzung verwendet. Die Walzen können über ent�sprechende Einrichtungen an die Bleche gedrückt oderabgehoben werden. Die Schmierstoffzuführung erfolgtüber die Walzenachse.
Benetzung von Bohrungen
In den folgenden Abbildungen sind Möglichkeiten zurBenetzung von Bohrungswänden aufgezeigt.
Abb. 26 Schmierung von Bohrungen mit einer Öl+Luft�Anlage
Spezifische Anwendungen �� Montageschmierung (Beölung und Befettung von Oberflächen) Kapitel 4.4 30
1 Schmierstoffverteiler (z.B. Kolbenverteiler)4 Strömungssensor 1 Schmierstoffverteiler (z.B. Kolbenverteiler)
1 Dorn mit Sprühbohrungen2 Rohrwendel für Öl+Luft�Gemisch3 Mischkammer4 Schmierstoffverteiler5 Luftdrosseln6 Wegeventil
1 Schmierstoffverteiler (z.B. Kolbenverteiler)4 Strömungssensor
Abb. 27 Schmierung einer Bohrung mit einer ringförmigen Fächerdüse
4.4.4 Steuerung und Überwachung
Steuerung
Bei der Montageautomation werden trockene, gewa�schene Teile verwendet. Der Schmierstoff wird dahererst direkt vor dem jeweiligen Montagevorgang bzw.Verarbeitungsprozess (z.B. Schrauben von Teilen) ineiner möglichst geringen Menge zugeführt.
Die Auslösung des Schmiervorganges übernimmt fastimmer die Maschinensteuerung, d.h. der Schmier�vorgang wird kurz vor Beginn des Prozesses ausgelöst.Die Maschinensteuerung muss dabei eventuelle Vorlauf�zeiten bzw. das Ansprechverhalten der Schmierkompo�nenten berücksichtigen.
Überwachung
In den Anlagen für die Montageschmierung könnenfolgende Parameter überwacht werden:
– Füllstand im Schmierstoffbehälter
– Druckaufbau und Druckabbau imZentralschmiersystem
– Luftdruck in der Druckluftversorgung
– Strömungswächter und Durchflusssensoren für dieSchmierstoffdosierung
– Öl� und Luft�Sensoren für die Öl+Luft�Anlagen
Störungen sind von der Maschinensteuerung zu ver�arbeiten und können zur Beendigung der Prozessegenutzt werden.
Spezifische Anwendungen �� Montageschmierung (Beölung und Befettung von Oberflächen) Kapitel 4.4 31
4.5 Minimalmengenschmierung (MMS)
4.5.1 Vorbemerkung
4.5.2 Aufgabe
4.5.3 Vor� und Nachteile der Kühlschmiersysteme
4.5.4 Geräte und Systeme
4.5.5 Zuführungsarten bei der MMS
4.5.6 Steuerung und Überwachung
4.5.7 Schmierstoffe
4.5.8 Literaturhinweise
4.5.1 Vorbemerkung
Die Minimalmengenschmierung wird bei der spanendenund spanlosen Formgebung eingesetzt.
Bei der spanenden Formgebung kann die MMS häufigdie bisher in der metallverarbeitenden Industrie üblicheÜberflutungs�Kühlschmierung ersetzen.
Bei der spanlosen Formgebung werden bereits in vielenFällen Systeme verwendet, bei denen nur geringeSchmierstoffmengen eingesetzt werden.
Die Gerätetechnologie ist insbesondere bei den Syste�men der äußeren MMS mit volumetrischer Dosierungähnlich wie bei den Geräten für die Verbrauchsschmie�rung in der Zentralschmiertechnik und kann daher alsTeilgebiet der Zentralschmiertechnik angesehen werden.
Der völlige Verzicht auf Schmierstoff, d.h. die Trocken�bearbeitung, wäre das anzustrebende Ziel. Dies istjedoch nur in Sonderfällen möglich, sodass bei denmeisten Zerspanungsprozessen ein Mindestmaß anSchmierstoff an der Eingriffsstelle des Werkzeuges amWerkstück (im Wirkbereich) erforderlich ist. Nur so können vernünftige Werkzeugstandzeiten und Genauig�keiten bei der Bearbeitung hinsichtlich Toleranz undOberflächengüte erzielt werden.
Bei der Minimalmengenschmierung liegt der Schmier�stoffverbrauch je Werkzeug bei ca. 10 bis 50 ml jeProzessstunde.
Bei der Überflutungs�Kühlschmierung liegt die Mengebei wenigen l/min bis zu 100 l/min, wobei bei einerTransferstraße das Kühlschmiermittelvolumen bei 50 bis70 m3/Tag liegt, und ca. 6 m3 Kühlschmiermedium mitden anfallenden Spänen ausgetragen werden.
4.5.2 Aufgabe
Ein Minimalmengenschmiersystem hat die Aufgabegeringste Mengen eines Schmierstoffes dem Wirk�bereich zwischen Werkzeug und Werkstück bei der zer�spanenden oder spanlosen Umformung zuzuführen. Beieinem einwandfrei arbeitenden System werden wenigerals 50 ml je Prozessstunde pro Wirkstelle verbraucht.
Ein weiteres wichtiges Ziel ist, dass Werkstück, Späneund Werkzeug praktisch trocken bleiben.
4.5.3 Vor� und Nachteile der (Kühl�) Schmiersysteme
a) Überflutungskühlschmierung
Vorteile:
– Technischer Entwicklungsstand der Geräte undAnlagen sehr hoch
– Kühlschmierstoffe stehen für fast alle Anwendungs�fälle zur Verfügung
– Gute Kühlung von Werkzeug, Werkstück undMaschine
– Gute Wärmeabfuhr
– Gute Spanabfuhr
Nachteile:
– Kosten für den apparativen Aufwand sehr hoch
– Kühlschmierstoffkosten sehr hoch, bis zu 16% derwerkstückbezogenen Fertigungskosten
– Erheblicher Aufwand für Überwachung und Pflegedes Kühlschmierstoffes
– Reinigung der mit Kühlschmierstoffen getränktenSpäne vor Entsorgung erforderlich
– Hohe Entsorgungskosten für den verbrauchtenKühlschmierstoff
– Gesundheitsprobleme
– Umweltprobleme
b) Minimalmengenschmierung
Vorteile:
– Sehr geringer Schmierstoffverbrauch – geringeSchmierstoffkosten
– Apparativer Aufwand relativ gering
– Keine Reinigung der Späne erforderlich
– Spänerecycling ohne Nachbearbeitung möglich
Nachteile:
– Gerätetechnologie noch entwicklungsfähig
– Maschinentechnologie muss überdacht werden
– Werkzeuge müssen auf das MMS�System abgestimmt werden
– Kaum Wärmeabfuhr
– Druckluftverbrauch
Spezifische Anwendungen �� Minimalmengenschmierung (MMS) Kapitel 4.5 32
4.5.4 Geräte und Systeme
Bei allen MMS�Systemen wird Druckluft zum Transportdes Schmierstoffes zum Werkzeug bzw. Werkstückverwendet.
Je nach Ausführung kann zwischen volumetrischdosierenden Systemen und kontinuierlich zuführendenSystemen unterschieden werden.
Bei den volumetrisch dosierenden Systemen werdenSchmiermittel und Luft über zwei getrennte koaxialeLeitungen bis zu einer Sprühdüse oder Mischstellegeführt. Dort wird der Schmierstoff durch die Druckluftso zerstäubt, dass über die Düse ein Schmierstoff�auftrag am Werkstück oder Werkzeug erfolgt. DieZerstäubung und der Transport sollen so erfolgen, dassdie Umgebung der Eingriffstelle möglichst ölfrei bleibt. Die dosierte Schmierstoffmenge wird rückstandslosverbraucht.
Bei dem kontinuierlich zuführenden System wird imVersorgungsaggregat ein Ölnebel (Aerosol) erzeugt. Das Aerosol wird über eine Leitung zum Werkzeug oder Werkstück geführt.
Abb. 28 Schema einer Mantelstrahldüse
Spezifische Anwendungen �� Minimalmengenschmierung (MMS) Kapitel 4.5 33
Abb. 29 Anlagenbeispiel: VECTOLUB 3 mit externem Behälter (volumetrische Dosierung)
Ölpartikel�Versprühung
Mantelstrahldüse
Öl
Luft
Luft
Spezifische Anwendungen �� Minimalmengenschmierung (MMS) Kapitel 4.5 34
1 = Luftversorgung M10x1 oder G 1/8 beiElektroventil
2 = 1 bis 4 koaxiale Ausgänge3 = Schutzkappen der Dosierringe bzw. Einstellrad4 = Durchsichtiger Behälter 0,3 l5 = Elektroventil (Option)
6 = Verschlussschraube (oder 4. Mikropumpe)
7 = Druckregelventil (0 bis 3 bar)8 = 4 Befestigungsleisten9 = Zugangsöffnung ø 6 für Taktgeber
(Schraubendreher)
Abb. 30 MMS – Beispiel: Aggregat VECTOLUB 2 (volumetrische Dosierung)
Im Versorgungsaggregat wird ein Aerosol erzeugt, wo�bei eine Tropfengröße von <3 µm nicht überschrittenwird. Die Menge des Ölnebels kann durch eine volume�trische Dosierung über ein Venturi�Rohr, ähnlich wie beieinem Venturi�Öler, in Abhängigkeit des Luftdurchsatzesverändert werden.
Abb. 32 Aufbau eines LubriLean Digital�Systems
Spezifische Anwendungen �� Minimalmengenschmierung (MMS) Kapitel 4.5 35
Vom Basisgerät zum High�End�MMS�Gerät – Lösungen für jeden Anwendungsfall
Bypass
Zusatzöl
Hauptluft
Zusatzluft
Aerosol Abgang
9
83
8x
4x
3x
7
4
6 11
10
5
2
1
12
13
14
1 Feinfilter 5 Manometer 10 Differenzdruckschalter2 Hauptventil 6 Drossel 11 Ölventil3 Druckausgleichsbehälter 7 Druckschalter 12 Ölventil4 Ventilinsel 8 Drossel 13 Durchflusssensor
(8 mal 2/2�Wegeventil) 9 Drossel 14 Kugelhahn (Option)
Abb. 31 LubriLean – MMS in modernen Bearbeitungszentren
4.5.5 Zuführungsarten
Der Schmierstoff kann dem Werkzeug bzw. demWerkstück auf zwei Arten zugeführt werden:
– Als Außenschmierung
Bei diesem System werden Schmierstoff und Luft überRohrleitungen und Düsen, die nicht in das Maschinen�konzept integriert sind, dem Wirkbereich von Werkzeugund Werkstück zugeführt. Die Düse muss für den jewei�ligen Anwendungsfall justiert werden. Dieses relativstarre System ist geeignet für Bearbeitungen, bei denendie eingesetzten Werkzeuge ähnlich sind, die Werk�stückkonturen sich nicht verändern und für Serienteile(siehe Abb. 34, Seite 37).
Abb. 33 Äußere Minimalmengenschmierung
– Als Innenschmierung
Bei der Innenschmierung wird der Schmierstoff, dieDruckluft oder das Aerosol durch die Spindel, denWerkzeughalter und das Werkzeug direkt an die Ein�griffsstelle zwischen Werkzeug und Werkstück geführt.Das System ist geeignet, wenn die Werkzeuge häufiggewechselt werden müssen und auch die Werkstück�konturen sich stetig ändern.
Wie aus dem folgenden Bild ersichtlich, müssen Luftund Öl bzw. Aerosol durch die Spindel, den Werkzeug�halter und das Werkzeug geführt werden. Drehdurch�führung, Spindel, Werkzeughalter und Werkzeug müs�sen also für die MMS geeignet sein.Querschnittsveränderungen, Umlenkungen, Staustellenusw. müssen vermieden werden, um ein Abscheidendes Schmierstoffes im System zu vermeiden (sieheAbb. 35, Seite 37).
Abb. 33a Innere Minimalmengenschmierung
4.5.6 Steuerung und Überwachung
Wegen der geringen Schmierstoffmenge muss einehohe Prozesssicherheit erreicht werden. Der Schmier�stoff muß zielgenau und zum richtigen Zeitpunkt demWirkbereich zugeführt werden.
Bei allen Systemen ist eine Verknüpfung zwischenMaschinensteuerung, Steuerung des Versorgungs�aggregates und den Versorgungsmedien erforderlich.
Überwachungsmöglichkeiten:
– Füllstand im Schmierstoffbehälter– Luftdruck– Öldruck– Schmierstoffmenge– Öl/Luftgemisch– Aerosolkonzentration
Weitere Informationen siehe Kapitel 2.6 „Überwachungseinrichtungen“.
Spezifische Anwendungen �� Minimalmengenschmierung (MMS) Kapitel 4.5 36
Spezifische Anwendungen �� Minimalmengenschmierung (MMS) Kapitel 4.5 37
Abb. 34 MMS�Außenschmierung – Gemischzuführungüber eine oder mehrere Düsen
Gemisch� (Aerosol�) Erzeugungin der Düse
Gemisch� (Aerosol�) Erzeugungim Versorgungsaggregat
Abb. 35 MMS�Innenschmierung – Gemischzuführungdurch das Werkzeug
NC�Integration der MMS�Geräte
Eine nahtlose elektrische Einbindung des MMS�Systemsin die Werkzeugmaschine ist von großer Bedeutung fürdie erfolgreiche Nutzung der Minimalmengenschmierung.Die Aufgabe der MMS�Geräte�hersteller besteht darin,dem Werkzeugmaschinenhersteller sowie dem Nutzereine einfache und flexible Schnittstelle zu bieten. ImFolgenden wird eine Übersicht über Möglichkeiten zurEinbindung der MMS�Systeme gegeben.
Einfachgeräte
Das Abb. 36 (Teilbild A) zeigt eine sehr einfache Formder Geräteeinbindung. Das Gerät wird nur dann mitDruckluft versorgt, wenn eine Bearbeitung erfolgt. Eineautomatische, bearbeitungsabhängige Anpassung derFörderleistung ist nicht möglich. Sie lässt sich optionalnur manuell durch Luftdrosselung vornehmen.
Steuerung durch das Schalten von Ventilen
Eine gezielte Beeinflussung der Aerosol�erzeugung lässtsich dagegen unter Verwendung eines Systems gemäßAbb. 36 (Teilbild B) vornehmen. Hierzu werden die denVorgang der Aerosolerzeugung steuernden Ventiledirekt mit Ausgängen der Maschinensteuerung verbun�den. Damit ergibt sich ein unmittelbarer Durchgriff aufdie Funktion des MMS�Gerätes. Sind SensorenBestandteil des MMS�Gerätes, so sind auch einfachelogische Verknüpfungen der Eingangssignale mit denden Systemzustand signalisierenden Sensorsignalengebräuchlich. Die Sensorsignale werden üblicherweiseohne Codierung durch ein Schaltnetz direkt mit Ein�gängen der Maschinensteuerung verbunden. Vorteilhaftan dieser Anordnung ist, dass sich bei maschinenseitigrelativ geringem Aufwand eine gezielte Beeinflussungder MMS�Systemfunktionen vornehmen lässt. Nach�teilig ist die Starrheit des Systems: aufgrund des unmit�telbaren Durchgriffs der Maschinensteuerung auf dieVentile können Änderungen und Weiterentwicklungendes MMS�Systems im Allgemei�nen nicht vorgenommen
werden, ohne die Schnittstelle zur Werkzeugmaschinezu verändern. Es handelt sich letztlich um eine technik�orientierte Schnittstelle, die detailliertes Verständnis desMMS�Systems auf Seiten der Werkzeugmaschinen�hersteller voraussetzt. Derartige Systemanbindungenhaben heute noch eine weite Verbreitung.
MMS�Geräteanbindung über Feldbus
In Abb. 36 (Teilbild C) ist gezeigt, dass die Ventil�Sollzustände und die Sensor�Systeminformationensequenziell über einen Feldbus übertragen werden.Neben dem deutlich vereinfachten Installationsaufwand– anstelle eines vieladrigen Kabelbündels muss jetztlediglich eine normierte Zweidrahtleitung verlegtwerden – ist das System auch einfacher zu modifizieren.Ergibt sich ein Erweiterungsbedarf am MMS�Gerät, z.B.aufgrund neuer Bearbeitungsaufgaben, beispielsweisedie Hinzufügung mehrerer Ventile oder Sensoren, somuss der Datenstrom nur um die Zusatzinformationenerweitert werden. Eine Änderung der Verdrahtung istnicht erforderlich. Eine Modifikation der Systemkonfigu�ration des Feldbusses ist jedoch aufgrund der Ände�rung des Feldbus�Teilnehmers „MMS�Gerät“ ebensoerforderlich wie eine Änderung des Anwendungs�programms auf der Werkzeugmaschine. Deshalb ist derÜbergang von der Einzeladerverdrahtung zur Busver�netzung ohne weitere Veränderung der Softwareschnitt�stelle für eine beliebige Flexibilität nicht ausreichend.
Geräteneutrale Softwareschnittstelle
Die oben beschriebene Starrheit kann nur dann besei�tigt werden, wenn die Softwareschnittstelle Werkzeug�maschine / MMS�Gerät unabhängig von der techni�schen Realisierung der MMS�Geräte gestaltet wird.Eine Möglichkeit für die Datenrichtung von der Werk�zeugmaschine zum MMS�Gerät ist in Abb. 37, Seite 39gezeigt. Eine Tabelle liegt gespeichert innerhalb desMMS�Steuergerätes vor. Sie definiert den Zusammen�hang zwischen beispielsweise einer Programmnummereinerseits und Öl� bzw. Luftvolumenstrom andererseits.
Von der Werkzeugmaschine wird an das MMS�Gerätlediglich die gewünschte Programmnummer übertragenund damit die gewollte Entkoppelung zwischen Schmier�anforderung und technischer Realisierung erreicht: wiedie Schmieranforderung technisch realisiert wird, istvöllig unerheblich. In der Praxis lassen sich zahlreicheAerosolstromvorgaben im Steuergerät hinterlegen.Dennoch ist denkbar, dass sich neue Anforderungen
Spezifische Anwendungen �� Minimalmengenschmierung (MMS) Kapitel 4.5 38
Abb. 36 Möglichkeiten zur NC�Integration eines MMS�Gerätes
ergeben, die die Änderung der Tabelleneinträge erfor�dern. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Tabelle ineinem variablen Speicherbereich des Steuergeräteshinterlegt wird und unter Nutzung entsprechenderFeldbusfunktionalität von der Werkzeugmaschine oderunter Nutzung geeigneter Programmiervorrichtungenaktualisiert wird. MMS�Geräte mit dieser Funktionalitätsind heute bereits am Markt verfügbar. Es gibtBestrebungen, die in den Steuergeräten hinterlegtenTabelleneinträge zu normieren.
Fördermengenbestimmung
Die Fördermengenbestimmung erfolgt nach demAuffangen des Öls durch Auswiegen der während derMessung aufgefangenen Ölmenge und anschließenderVolumenbestimmung unter Berücksichtigung der Dichtedes verwendeten Prüföls. Der festgelegte Prüfablaufund die Messmethode stellen sicher, dass die bei derFörderung von Aerosolen neben dem Aerosolstrom entstehende Wandölströmung nicht zu einer Ergebnis�
veränderung bei Wiederholungsmessungenführt. Um dies zu erreichen, wurde für denMesszyklus der folgende Ablauf festgelegt:Ausblasen der Aerosolleitung – Konditionieren(gleichmäßiges Benetzen der Innenkonturen mitAerosol) – Messen.
Systemperformance – Kalibrierung
Die Kalibrierung dient zur Überprüfung derMMS�Systemperformance an der Werkzeug�maschine vor dem praktischen Einsatz desMMS�Gerätes im Fertigungsprozess. Bei derKalibrierung besteht so die Möglichkeit, eventuellvorhandene Schwachstellen im MMS�Gesamt�system noch vor Produktionsbeginn zu identifi�
zieren und zu beseitigen. Sie wirdnach der Installation des MMS�Gerätes durch das Messen derFördermenge entweder direkt amWerkzeug oder an der „Spindel�nase“ bei stehender Spindelermittelt. Die Fördermengen�messungen müssen mit der vomMMS�Gerätehersteller vorge�schriebenen Ausrüstung und nachdessen Vorgaben (Kalibrier�anleitung) bei mindestens drei ver�schiedenen Geräteparameterein�stellungen durchgeführt werden.
4.5.7 Schmierstoffe für dieMinimalmengenschmierung
Bei der MMS hat der Schmierstoff folgende Aufgaben:
– Schmierung des Wirkbereiches zwischen Werkzeug,Werkstück und an anderen Reibflächen
– Herabsetzung der Reibung und Senkung derWirkzonentemperatur
– Verhinderung von Aufbauschneiden
– Wärmeabfuhr soll durch Trennschichtbildung in denSpan erfolgen
Als Schmierstoffe werden natürliche Öle, Fettsäureester,Fettalkohole sowie Polyglykole und andere synthetischeBasisflüssigkeiten eingesetzt.
Da es sich bei der Minimalmengenschmierung um einereine Verbrauchsschmierung handelt, verbleibt derSchmierstoff bzw. das Aerosol im Arbeitsraum derWerkzeugmaschine.
Es muss daher auf die toxikologische Unbedenklichkeitder fertigen Produkte geachtet werden. Diesen Forde�rungen genügen Fettalkohole und Esteröle mit geringentoxikologisch unbedenklichen Additivanteilen.
Literaturhinweise
Spezifische Anwendungen �� Minimalmengenschmierung (MMS) Kapitel 4.5 39
Abb. 37 Geräteneutrale Schnittstelle
Abb 38 Grundsätzlicher Aufbau eines MMS�Prüfstandes mit rotierender Spindel
4.6 Hydrostatische Schmierung
4.6.1 Vorbemerkung
4.6.1.1 Hydrodynamische und elastohydro�dynamische (EHD) Schmierung
4.6.1.2 Hydrostatische Schmierung
4.6.2 Vor� und Nachteile
4.6.3 Anwendung
4.6.4 Versorgungssysteme
4.6.4.1 Anlage mit Kapillardrosseln
4.6.4.2 Anlage mit Membrandrosseln
4.6.4.3 Anlage „eine Pumpe pro Tasche“
4.6.5 Filterung
4.6.6 Steuerung und Überwachung
4.6.7 Literaturhinweise
4.6.1 Vorbemerkung
Hydrostatische Schmieranlagen gehören zum Bereichder Umlauf�Zentralschmieranlagen.
Ziel jeder Schmierung ist der Aufbau eines Schmierfilmszwischen den Reibpartnern, um Verschleiß zu vermeiden.Bei idealen Schmierungszuständen sind die Reibpartnerdurch einen Schmierfilm vollständig getrennt.
Man unterscheidet u.a. zwischen
– hydrodynamischer und elastohydrodynamischer(EHD) Schmierung und
– hydrostatischer Schmierung.
(Auf Misch�, Festkörper� und Grenzschmierung wirdhier nicht weiter eingegangen.)
4.6.1.1 Hydrodynamische und elastohydro�dynamische (EHD) Schmierung
Man spricht von hydrodynamischer Schmierung,wenn eine Verformung der Reibpartner nicht zu erwar�ten ist. Dies ist meist bei konformen Reibpartnern z.B.Gleitlagern der Fall.
Bei der elastohydrodynamischen Schmierung ist miteiner Verformung der Reibpartner (Kontaktflächen) zurechnen, z.B. bei Wälzlagern und Zahnrädern.
Für die Bildung eines (hydrodynamischen) Schmierfilmssind die Werte für örtliche Viskosität des Schmierstoffs,Belastung und Summengeschwindigkeit der Reib�partner maßgebend. D.h. zum Aufbau eines hydrodyna�mischen Schmierzustandes ist eine von den anderenBedingungen abhängige Mindestgleitgeschwindigkeiterforderlich, bei der sich ein tragender Schmierfilm auf�baut, der die Reibpartner durch den Schmierstoff von�einander trennt. Bis zum Aufbau des hydrodynamischenSchmierfilms (Hochfahren einer Maschine) bestehtFestkörper�, Misch� oder Grenzschmierung mit erhöh�tem Verschleiß.
Merke: „Bei der hydrodynamischen Schmierung wirdder tragende Schmierfilm (Druck) innerhalb desLagers nach Erreichen der erforderlichen Parameterselbsttätig erzeugt“.
4.6.1.2 Hydrostatische Schmierung
Im Gegensatz zur hydrodynamischen wird bei derhydrostatischen Schmierung der Druck zur Trennungder Reibpartner außerhalb der Kontaktzone derReibpartner aufgebaut. Bereits im Stillstand erfolgt eineTrennung der Reibpartner.
Die niedrigen Reibungszahlen für Flüssigkeiten werdendadurch bereits bei Bewegungsbeginn und bei sehrgeringen Gleitgeschwindigkeiten wirksam.
Merke: „Der Druck zur Trennung der Reibpartner in einemhydrostatischen Schmiersystem wird extern durchunterschiedliche hydraulische Systeme aufgebaut“.
4.6.2 Vor� und Nachteile
Aus dem vorher Gesagten ergeben sich für dieHydrostatik eine Reihe von Vorteilen:
– hohe Steifigkeit und Dämpfung
– unbegrenzte Lebensdauer der Lagerungen
– absolute Stick�Slip�Freiheit
– kein Einlaufprogramm
– kein Verschleiß der Gleitflächen
– hohe Thermostabilität
– hohe Crash�Sicherheit
– absolute Positioniergenauigkeit
– sehr hohe Bearbeitungsgenauigkeit
– hohe Drehzahlen bei niedriger Reibung
– Verwendung von niedrigviskosen Ölen
– geringe Geräuschbildung
Nachteile:
– großer apparativer Aufwand für dasVersorgungssystem
– Gleitflächen müssen mit hoher Genauigkeit hinsicht�lich Geradheit und Ebenheit gefertigt werden
– erhöhter Montageaufwand
– aufwändigere Konstruktion
Spezifische Anwendungen �� Hydrostatische Schmierung Kapitel 4.6 40
4.6.3 Anwendung
– Flachführungen (V�Flachführung) mit und ohneUmgriff
– Radiallager
– Axiallager
– Spindelmuttern für Gewindetriebe
für
– Werkzeugmaschinen
– Spindellagerungen für Dreh�, Schleif� undBohrmaschinen
– Rundtischlagerungen
– Lagerung großer astronomischer Fernrohre
– Zahnflankenschleifmaschinen
– Kalanderlager
– Drehrohröfen
– Turbinenlager
Mit Werkzeugmaschinen mit hydrostatischen Lagerun�gen werden höchstmögliche Bearbeitungsgenauigkeitenerzielt.
4.6.4 Versorgungssysteme
Zur Versorgung der hydrostatischen Lagerungen mit dererforderlichen Ölmenge und dem erforderlichen Druckwerden unterschiedliche hydraulische Systeme einge�setzt, deren Charakteristik sich auf die Lagersteifigkeitunterschiedlich auswirkt.
Last (N)Lagersteifigkeit C = ––––––––––––––
Spaltänderung (µm)
Abb. 39 Durchflussmenge Q durch eine Lagertasche in Abhängigkeit von der Lagerbelastung(Taschendruck) bei verschiedenen Ölversorgungssystemen
In der Praxis werden neben anderen folgende dreihydraulische Versorgungssysteme für hydrostatischeLagerungen eingesetzt:
– mit Kapillardrosseln (Drosselsystem)
– mit Membrandrosseln (lastabhängiges Drosselsystem)
– System „eine Pumpe pro Tasche“
In Abb. 39 ist die strichpunktierte 45°�Linie die idealeKennlinie, bei der die Durchflussmenge dem Taschen�druck linear folgt.
Q ~ PT
Im Idealfall sollte sich die Durchflussmenge durch dieSchmiertasche proportional mit der Lagerbelastungerhöhen, damit sich die Höhe des Schmierspaltes nichtändert und eine unendlich hohe Lagersteifigkeit Cerzielt wird.
Keines der eingesetzten Systeme kann diese idealeKennlinie erreichen.
In einem Bereich zwischen
PT0,1 < ––– < 0,7PP
kommt das Membrandrosselsystem der Idealkennlinieam nächsten.
Legende zu den Abbildungen 39 bis 45:
C Lagersteifigkeit
h Schmierspalthöhe
KD Kapillardrosseln
MD Membrandrosseln
PP Pumpendruck
PT Taschendruck
PV Druck vor der Mehrkreispumpe
1 Pumpenaggregat
2 Rückschlagventil
3 Druckbegrenzungsventil
4 Filter
5 Manometer
6 Vordruckpumpe
7 Mehrkreispumpe
8 Mengenbegrenzer
9 Druckbegrenzungsventile für den Vordruck derMehrkreispumpen
Spezifische Anwendungen �� Hydrostatische Schmierung Kapitel 4.6 41
IdealkennlinieQ ~ PT
Drossel� (Kapillar�)Kennlinie Q ~ (PP � PT)
Eine Pumpe pro TascheQ = konstant
Membrandrossel�KennlinieQ ~ PT im Bereich
PT0,1 < ––– > 0,7PP
Dur
chflu
ssm
enge
Q
Last F ~ PT
4.6.4.1 Anlage mit Kapillardrosseln
Wie aus der Abb. 39, Seite 41 ersichtlich, sinkt dieDurchflussmenge mit zunehmender Lagerbelastung bisauf Null, sobald der Taschendruck den Pumpendruckerreicht hat.
Dabei wird die Schmierspalthöhe gleich Null. DieKapillardrosseln sind deshalb so ausgelegt, dass derDruckabfall über den Drosselwiderstand ca. 50 % desPumpendruckes beträgt. Der max. zulässige Taschen�druck ist daher stets kleiner als der Pumpendruck.
PT < PP ; PT max. ≈ 0,5 · PP
Eine Anlage mit Kapillardrosseln ist in Abb. 40 darge�stellt.
Eine Pumpe (1) versorgt über ein Rückschlagventil (2)und den Filter (4) die Hauptleitung zu den Drosseln (KD)mit der erforderlichen Ölmenge und dem notwendigenDruck. Die Fördermenge muss 20% über der maxi�malen Menge aller zu versorgenden Schmiertaschenliegen. Eine Teilmenge muss stets über das Druck�begrenzungsventil (3) abfließen.
Um eine einigermaßen gleiche Aufteilung der Förder�menge und Versorgung der Schmiertaschen zu errei�chen, beträgt der Druckverlust über die Drosseln (KD)wie o.a. ca. 50% des am Druckbegrenzungsventil (3)eingestellten Druckes.
Eine Anlage mit Kapillardrosseln ist kostengünstig.
Spezifische Anwendungen �� Hydrostatische Schmierung Kapitel 4.6 42
Abb. 40 Hydraulikschema – Hydrostatische Schmierung mit Kapillardrosseln
4.6.4.2 Anlagen mit Membrandrosseln
Aus dem Kennliniendiagramm (Abb. 39, Seite 41) istersichtlich, dass sich die Durchflussmenge einerMembrandrossel in dem Bereich
PT0,1 < ––– < 0,7 der Idealkennlinie nähert.PP
Bei steigendem Taschendruck weicht die Membraneder Drossel nach oben aus, der Drosselspalt wirdgrößer und damit auch die Durchflussmenge zurSchmiertasche.
Aus der oben ausgeführten Beziehung ergibt sich, dassder maximale Taschendruck 70% des Pumpendruckesnicht überschreiten und der minimale Taschendruck10% des Pumpendruckes nicht unterschreiten sollte.
Das Hydraulikschema eines Versorgungssystems mitMembrandrosseln zeigt Abb. 41.
Die Pumpe (1) versorgt über das Rückschlagventil (2)und den Filter (4) die Hauptleitung zu den Membran�drosseln (MD). Jede Membrandrossel versorgt jeweilseine Schmiertasche mit der vorgesehen Durchfluss�menge. Mit dem Druckbegrenzungsventil (3) wird derDruck vor den Membrandrosseln eingestellt. Die Lei�tungs�ø sind so auszulegen, dass deren Druckverlustegering gegenüber der Druckreduzierung durch dieMembrandrosseln sind.
Spezifische Anwendungen �� Hydrostatische Schmierung Kapitel 4.6 43
Abb. 41 Hydraulikschema – Hydrostatische Schmierung mit Membrandrosseln
PT < PP
PT max. ~ 0,5 PP
4.6.4.3 Versorgungssystem „eine Pumpe pro Tasche“
Für dieses System werden aus wirtschaftlichenGründen Mehrkreispumpen, wie sie in den Kapiteln 2.2Abschnitt 2.2.3.2 (Abb. 60) und im Kapitel 3.3 Abschnitt3.3.2.6 Tabelle 15 „Technische Daten“ beschriebensind, eingesetzt.
In Abb. 42 ist der Aufbau von Schmiersystemen mitMehrkreispumpen für hydrostatische Schmieranlagendargestellt.
Die Vordruckpumpe (6) versorgt über das Rückschlag�ventil (2) und den Filter (4) die Mehrkreispumpe (7).
Der Vordruck (PV) wird über dasDruckbegrenzungsventil (3) eingestellt. Die Mehrkreis�pumpe (7) versorgt die Schmiertaschen mit der erfor�derlichen Ölmenge.
Die Taschendrücke PT1 ... PT4 ergeben sich aus denLagerbelastungen, den Taschengeometrien, der Öl�viskosität und der Betriebstemperatur.
Die Fördermenge der Vordruckpumpe (6) muss mindes�tens um 20 % höher liegen als die Summe aller Mengender Förderkreise der Mehrkreispumpe. Die Mehrkreis�pumpe dient als Verteilpumpe und in geringem Maße alsDruckerhöhungspumpe. Der Taschendruck PT solltenicht mehr als 0,7 MPa über dem Speisedruck PV liegen.Kurzzeitig höhere Druckunterschiede zwischen den ein�zelnen Auslässen haben keinen nachteiligen Einfluss aufdie Funktion und Lebensdauer der Mehrkreispumpen.Bei Mehrkreispumpen mit geringen Fördermengen biszu ca. 50 cm3/min ist auch eine kurzzeitige Blockierungeines Auslasses ohne nachteilige Wirkung.
Das heißt, die Einstellung des Druckbegrenzungsventils(3) ist auf einen Öffnungsdruck einzustellen, der0,5 MPa unter dem höchsten Taschendruck liegt.
Durch eine entsprechende hydraulische oder elektri�sche Regelung des Druckbegrenzungsventils kann derVordruck dem Taschendruck PT angepasst werden.
Das System „Eine Pumpe pro Tasche“ bietet folgendeVorteile:
– Größte Sicherheit gegen Überlastung, ohne dass sichdie Gleitflächen berühren, da der Taschendruck biszum höchsten Pumpendruck ansteigen kann, ohnedie Pumpe zu überlasten.
PT = PP
– Die Fördermenge je Tasche ist nahezu unabhängigvon der Viskosität und vom Druck.
Q = konstant
– Dieses System hat den besten Wirkungsgrad, dakeine Pumpenleistung durch Drosseln in Wärmeumgesetzt wird.
Spezifische Anwendungen �� Hydrostatische Schmierung Kapitel 4.6 44
Abb. 42 Hydraulikschema – Hydrostatische Schmierung mit System „Eine Pumpe pro Tasche“
PP = PT
PT max. = PV max. + 0,7 MPa
In Abb. 43 ist die Abhängigkeit der Schmierspalthöhe hund der Lagersteifigkeit C von der Last F dargestellt.
Abb. 43 Kennlinien – System „Eine Pumpe pro Tasche“
Für das Versorgungssystem „Eine Pumpe pro Tasche“stehen Mehrkreispumpen mit einem weiten Förder�mengen� und Druckbereich zur Verfügung.
Fördermengenbereich: von 15 cm3/min bis 450 cm3 jeKreis
Enddrücke (bei Verwendung einer Vordruckpumpe):bis 7,5 MPa
Weitere technische Daten siehe Kapitel 3.3 Abschnitt3.3.2.6 Tabelle 15.
Abb. 44 Mehrkreispumpenaggregat mit integrierterVordruckpumpe
Technische Daten
Anzahl der Auslässe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Fördermenge je Auslass . . . . . . . . . . . . . . . . 0,45 l/min
max. Ausgangsdruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 MPa
zwischen Vordruck� und Mehrkreispumpe eingebautesDruckbegrenzungsventil
Einstellbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,1 bis 2 MPa
Spezifische Anwendungen �� Hydrostatische Schmierung Kapitel 4.6 45
Schmier�spalthöhe h
Lager�steifigkeit C
Eine Pumpe pro TascheQ = konst.
Last F
Dur
chflu
ssm
enge
Q
In dem Beispiel Abb. 45 sind die Mehrkreispumpen soangeordnet, dass bei einem Ausfall einer Pumpe noch50% der Schmiertaschen mit Schmieröl versorgt wer�den.
Der Bettbahnschlitten ist von unten gesehen dargestellt,in den Schlittenführungen sind die Schmiertaschen ein�gearbeitet.
Die Vordruckpumpe (6) versorgt über das Rückschlag�ventil (2) den Filter (4) und die Mengenbegrenzer (8) dieMehrkreispumpen (7). Die Mengenbegrenzer (8) teilendie Fördermenge der Pumpe (6) entsprechend denMengenbedarfen der Mehrkreispumpen (7) auf. Überdie Druckbegrenzungsventile (9) werden die Vordrückezu den Mehrkreispumpen (7) eingestellt. Über einehydraulische oder elektrische Regelung der Druck�stufenventile (9) kann der Vordruck PV dem höchstenTaschendruck PT einer Tasche angeglichen werden.
4.6.5 Filterung
Hierzu siehe auch Kapitel 2, Abschnitt 2.7 und Kapitel3.3, Abschnitt 3.3.4.
Bei vielen hydrostatischen Schmiersystemen z.B.Führungsbahnen und spanender Bearbeitung ist miteinem erheblichen Schmutzeintrag in das rücklaufendeÖl zu rechnen. Bei Schmierspalthöhen zwischen 10 µmund 30 µm und engen Toleranzen in den Bauelementender Versorgungssysteme ist eine sorgfältige Filterungbereits im Rücklauf und im Vorlauf erforderlich. ImVorlauf ist ein Filter mit einer Filterfeinheit von 10 µmder Reinheitsklasse nach ISO 4406 13/10 zu empfehlen.Der Filter im Vorlauf sollte mit einer optischen und elek�trischen Verschmutzungsanzeige ausgerüstet sein.
Bei Anlagen „Eine Pumpe pro Tasche“ ist eine kosten�günstigere Filterung durch Einbau eines Filters zwi�schen Vordruck� und Mehrkreispumpe (siehe Abb. 42,Seite 44 und Abb. 45) möglich.
Spezifische Anwendungen �� Hydrostatische Schmierung Kapitel 4.6 46
Abb. 45 Hydraulikschema – Hydrostatische Schmierung „Eine Pumpe pro Tasche“ für eine Schlittenführung
4.6.6 Steuerung und Überwachung
Steuerung
Hydrostatische Schmieranlagen gehören zu denUmlaufschmieranlagen. Die Anlagen werden normaler�weise von der Maschinensteuerung ein� bzw. ausge�schaltet. Die hydrostatische Schmierung muss in jedemFalle immer vor dem Produktionsbeginn (Bewegung derzu schmierenden Lager) in Betrieb gesetzt werden, umden hydrostatischen Schmierfilm aufzubauen. Erst nachdem Vorhandensein aller Betriebsparameter der hydro�statischen Schmierung (z.B. Taschendrücke, Durchfluss�mengen, Öltemperatur) darf die Maschinensteuerungden Produktionsablauf starten. Auch nach Produktions�ende darf erst nach dem Ruhestand der Maschine diehydrostatische Schmierung abgeschaltet werden. Inkritischen Fällen kann über eine hydraulische Speicher�schaltung kurzzeitig eine Notversorgung der Lager auf�rechterhalten werden.
Überwachung
In hydrostatischen Schmieranlagen können folgendeParameter überwacht werden:
– Füllstand im Ölvorratsbehälter durchFüllstandsschalter
– Filterverschmutzung durch optische und elektrischeVerschmutzungsanzeige
– Mindestversorgungsdruck der Anlage durch Druck�schalter oder Manometer
– Taschendruck in kritischen Schmiertaschen durchDruckschalter oder Manometer
– Öltemperatur durch Thermometer
– Durchflussmenge vor der Ölverteilung zu denDrosseln oder der Mehrkreispumpe durchStrömungswächter oder Durchflusskontrollen
4.6.7 Literaturhinweise
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Basedow, G.:Hydrostatische Radiallager für größereDurchmesser.Antriebstechnik 19 (1980) Heft 6 � S. 268�271.
Dr. Ing. Parsiegla, K.:Hydrostatisch gelagerte Drehmaschinen�Spindelnfür hohe statische Belastung und hohe Drehzahlen.Techn. Verlag Günter Grossmann GmbH, Stuttgart�Vaihingen (1980): Bericht aus dem Institut fürWerkzeugmaschinen der Universität Stuttgart.
Fuller, D. D.:Theorie und Praxis der Schmierung.Verlag Berliner Union�Stuttgart (1960).
G. Siebers:Hydrostatische Lagerungen und FührungenHeft 97; Blaue TR – Reihe1971 Verlag "Technische Rundschau" im HallwagVerlag, Bern und Stuttgart
Spezifische Anwendungen �� Hydrostatische Schmierung Kapitel 4.6 47
4.7 Großdieselmotoren
4.7.1 Vorbemerkung
4.7.2 Kenngrößen der Motoren
4.7.3 Schmierstellen, Schmierzeitpunkt
4.7.4 Komponenten der Zentralschmieranlagen
4.7.5 Schmierstoff
4.7.6 Ventilsitzschmierung
4.7.6.1 Vorbemerkung4.7.6.2 Schmierstellen und Schmierstoffmenge4.7.6.3 Schmierstoff4.7.6.4 Schmiersystem
4.7.1 Vorbemerkung
Großdieselmotoren sind langsam laufende Brennkraft�maschinen mit mehr als 150 kW Leistung pro Zylinder(Motorleistungen bis zu 110.000 PS). Die Motoren sind je nach Bauart und Leistung mit 4 bis 20 Zylindern ausgestattet.
Großdieselmotoren werden für Schiffsantriebe und instationären Anlagen für die Erzeugung von elektrischemStrom und Wärme eingesetzt.
2�Takt�Motoren werden als Kreuzkopfmotoren und 4�Takt�Motoren als Tauchkolbenmotoren ausgeführt.
Nach der Drehzahl werden unterschieden:
– langsamlaufend (50 bis 250 min�1)– mittelschnelllaufend (300 bis 1.000 min�1)– schnelllaufend ( >1.000 min�1)
Für diese Anwendungen müssen Zentralschmieranlagenfolgenden Anforderungen genügen:
– vibrationsresistent– 100% Einsatzdauer (Dauerbetrieb) – hohe Temperaturbeständigkeit– niedrige Systemdruckverluste– lange Lebensdauer
– wartungsarm, servicefreundlich und einfacherAustausch von Bauteilen
– robuste Ausführung der Bauelemente
Mit der Zentralschmierung wird:– der Zylinderwand�, Kolben�, und Kolbenringverschleiß
verringert– Verbrennungsrückstände neutralisiert und Korrosion
verhindert
Zum Einsatz kommen Verbrauchsschmiersysteme. DieAufteilung des Schmierstoffes übernehmen Progressiv�verteiler.
(Siehe Kapitel 2.1.4 „Progressivsysteme“)
Je nach Bauart der Motoren (2� oder 4�Takt�Motor)unterscheiden sich die Systeme in der technischenAusführung der Bauelemente.
Insbesondere bei 2�Takt�Motoren werden sehr hoheAnforderungen hinsichtlich Verschleiß und Zuverlässig�keit an das Zentralschmiersystem gestellt.
Die Dieselmotoren sind mit einem Umlaufschmier�system ausgerüstet, das Kurbelwellenlager, Pleuellagerund Nockenwelle mit Schmieröl versorgt und gleich�zeitig zur Kolbenkühlung genutzt wird.
Spezifische Anwendungen �� Großdieselmotoren Kapitel 4.7 48
Kolbenpumpen�Aggregat
Progressivverteiler
Ölbehälter
Filter, Zulaufleitung
Abb. 46 Großdieselmotor mit Zentralschmieranlage
4.7.2 Kenngrößen der Motoren
2�Takt�Motoren 4�Takt�Motoren
Kolbenø [mm] 260�980 215�640(1.080 in Vorbereitung)
WichtigstesSegment [mmø] 350�980 215 � 320
Leistung [kW/Zyl.] 650�6000 150�2000
Zylinderanzahl 4�14 6�20
Einsatzbereich Schiffsantriebe SchiffsantriebeGeneratorantriebe
Zentralschmier� Zur Zylinder� Zur Einlassventil�system schmierung schmierung und
Zylinderschmierungbei Hochleistungs�motoren
Schmierstoff�verbrauch [g/kW/h] 0,5�1,5 ca. 1
Bei Inbetrieb�nahme bis 3
Spezifische Anwendungen �� Großdieselmotoren Kapitel 4.7 49
1 Pumpenelement2 Druckbegrenzungsventil3 Rückschlagventil4 Strömungssensor
5 Progressivverteiler6 Quill7 Füllstandsschalter8 Schmierstellen Zylinder
Normalöl
Hei
ßwas
ser�
Ein
lass
Heißwasser�Auslass
Zulauffilter100 µm
Einfahröl
1
23
4
5
6
7
8
Abb. 47 Hydraulikschema Zentralschmieranlage
4.7.3 Schmierstellen, Schmierzeitpunkt
Bei 2�Takt�Motoren sind am Zylinderumfang proZylinder 4 bis 16 Schmierstellen vorgesehen.
Der Schmierstoff wird lastabhängig über Schmier�stutzen, die sogenannten „Quills“, in den Zylinder bzw.an die Zylinderwandung gefördert. Die Quills verhinderndurch ihre Konstruktion eine Verkokung und eineBlockierung des Schmierstoffflusses.
Vor den Schmierstoffeintritt werden Ölspeicher (Akku�mulatoren) eingebaut, sodass eine Schmierung beijedem Kolbenhub in Abhängigkeit vom Druck imZylinder erfolgt.
Die Schmierstoffabgabe erfolgt bei einem Druck≤ 0,4 MPa im unteren und oberen Kolbenbereich.
Ein Großteil des Schmierstoffs wird vor und in dasKolbenringpaket abgegeben.
Abb. 48 Zylinderschmierung (Anordnung der Schmierstellen)
Angestrebt wird eine elektrisch/hydraulischeEinspritzung, mit der eine lastabhängige und präzisereÖlzuführung in unterschiedliche Bereiche möglich wird.Eine Schmierung erfolgt nach jedem 2., 5. oder 10.Kolbenhub.
Durch Montage von zusätzlichen Spritzdüsen kann eineoptimierte Ölbenetzung der Zylinderwand erreicht wer�den.
Elektronische Einspritzsysteme reduzieren denSchmierstoffverbrauch und werden verstärkt bei dersogenannten Common Rail Technik eingesetzt.
Abb. 49 Zylinder�Zentralschmieranlage mit elektrisch/hydraulischer Einspritzung für 2�Takt�Großdieselmotor mit Common Rail Technik
Die Schmierstofftemperatur am Quill beträgt 70�80 °C.
Unverbrauchter Schmierstoff wird beim Verbrennungs�vorgang verbrannt und mit den Abgasen abgeführt.
Bei 4�Takt�Motoren wird der Kolben aus dem Ölsumpfdurch eine Spritzschmierung bzw. durch den Ölnebel inder Ölwanne mit Öl versorgt. Bei Hochleistungsmotorenoder bei einem ungünstigen Bohrungs�Hubverhältniswird eine zusätzliche Zylinderschmierung mit 2 bis 4Schmierstellen pro Zylinder vorgesehen.
Das Schmieröl wird dem Hauptölkreislauf entnommen.
Spezifische Anwendungen �� Großdieselmotoren Kapitel 4.7 50
Ölschmier�pumpe
Progressivverteiler6 oder 8 Auslässe
Schmierstutzen mitAkkumulator (Quill)
1 Pumpe2 4/2�Wegeventil3 Speicher4 Strömungssensor
5 Schmierstoffbehälter6 Steuerung7 Hydrauliksystem�
Anschluss
4.7.4 Komponenten der Zentralschmieranlagen
a) 2�Takt�Motoren
Pumpen:
Es werden Kolbenpumpenaggregate bestehend ausmehreren Kolbenpumpen�Modulen eingesetzt. DieAnzahl der Förderhübe ist durch Drehzahlregelung desAntriebsmotors veränderbar. Die Fördermenge pro Hubist einstellbar.
Die Pumpen sind für einen max. Druck von 10 MPaausgelegt.
Alle wichtigen Teile sind verschleißfest ausgeführt.
Das Öl fließt aus einem Hochbehälter mit einem Druckvon 0,05�0,2 MPa, über einen Filter dem Schmier�aggregat zu.
Abb. 50 Kolbenpumpenaggregat
Spezifische Anwendungen �� Großdieselmotoren Kapitel 4.7 51
Der Förderstrom kann optisch oder elektrisch über�wacht werden.
Bei Schiffen im Einsatz auf der Polarroute werdengegebenenfalls Pumpenaggregate zur Aufwärmung anden Motorölkreislauf angeschlossen.
Progressivverteiler:
Es werden Progressivverteiler in modularer Bauformeingesetzt.
Abb. 51 Progressivverteiler (Blockverteiler auf Grundplatte)
Die Bohrungen in den Verteilergehäusen sind be�schichtet, die Kolben sind gehärtet und dadurch sehrverschleißfest.
Überwachung:
Der Ölzulauf wird durch Füllstandsschalter überwacht.
Der Volumenstrom wird durch Sensoren geprüft. EineSichtprüfung ist zusätzlich möglich.
Vorschmierung:
Bei älteren Anlagen kann mit einer Handkurbel dieSchmierung betätigt werden.
Bei neueren Anlagen mit elektromotorischem Antrieb isteine elektrische Betätigung über einen Drucktastermöglich.
b) 4�Takt�Motoren
Es werden Kolbenpumpen� oder Zahnradpumpen�Aggregate mit einem maximalen Druck von 6 MPa ein�gesetzt. Die Verteilung des Öles übernehmenProgressivverteiler.
4.7.5 Schmierstoff
Als Kraftstoffe für Großdieselmotoren werden bevorzugthochviskose Rückstandsöle eingesetzt. Bei der Ver�brennung dieser Öle entstehen aggressive Säuren undkoks� und asphaltartige Rückstände. Dadurch werdendie Schmieröle zusätzlich beansprucht.
Bei 2�Takt�Motoren werden Zylinderschmieröle (Frisch�öle) der Viskositätsklasse SAE 50 eingesetzt.
Je nach Brennstoffqualität, d.h., je nach Schwefelgehalt(0,25�1% Schwefel bzw. > 1% Schwefel) werden Ölemit unterschiedlich hohen Alkaline�Zusätzen verwendet.Durch diese Zusätze werden die korrosiven Verbrenn�ungsprodukte neutralisiert.
4.7.6 Ventilsitzschmierung für 4�Takt�Motoren(Einlassventile)
4.7.6.1 Vorbemerkung
An den Auslassventilsitzen bilden die Verbrennungs�rückstände einen „Feststoffschmierfilm“, der zu einerStandzeitverlängerung führt.
Am Einlassventilsitz lagern sich keine Verbrennungs�rückstände ab, die den mechanischen Verschleiß vermindern. Besonders bei Hochleistungs� und Gas�motoren ist der Einlassventilsitz sehr „trocken“, sodassdie Standzeit stark verkürzt wird. Mit der Ventilsitz�schmierung wird diese erheblich erhöht.
4.7.6.2 Schmierstellen und Schmierstoffmenge
Je nach Zylinderkonstruktion und Leistungsbereicherfolgt die Schmierstoffzuführung:
a) Je Motor an einer Stelle im zentralen Lufteingangs�krümmer.
b) Je Zylinder an einem Punkt des Ansaugkrümmers.
c) Je Zylinder an zwei Stellen, z.B. an jedemEinlassventil.
Den Schmierstellen wird kontinuierlich eine dosierteÖlmenge zugeführt.
Der Ölbedarf ist gering und beträgt ≤ 0,04 g/kW/h.
Pro Motor werden wenige cm3/min benötigt.
4.7.6.3 Schmierstoff
Das Schmieröl wird dem Hauptmotor�Ölkreislauf für dieKurbelwelle und das Pleuel entnommen. Dem Schmier�system wird gefiltertes Öl mit einem Druck von ca.0,5 MPa zugeführt.
Spezifische Anwendungen �� Großdieselmotoren Kapitel 4.7 52
Einlass
4.7.6.4 Schmiersystem
Die Progressiv�Zentralschmieranlage besteht ausfolgenden Komponenten:
– Kolbenpumpe mechanisch oder durch Elektromotorangetrieben.
Beim mechanischen Antrieb wird die Nockenwelle desDieselmotors als Nebenantrieb genutzt.
– Zahnradpumpen�Aggregat mit Elektromotor.
– Progressivverteiler teilen den Schmierstoff auf.
– Es werden Progressivverteiler in Blockbauform und inmodularer Bauform verwendet.
Der Schmierstoff muss beim Eintritt in den Ansaug�stutzen den Ladedruck von max. 0,5 MPa überwinden.
Der Systemdruck liegt zwischen 0,7 und 2 MPa.
Das System wird durch ein Druckbegrenzungsventil vorÜberdruck geschützt.
Versorgt das Zentralschmiersystem die Zylinder und die Einlassventile, wird eine elektrische Überwachungdurch einen Zyklenschalter am Progressivverteilervorgesehen.
Abb. 53 Ventilsitz�Zentralschmieranlage
Spezifische Anwendungen �� Großdieselmotoren Kapitel 4.7 53
1 Kolbenpumpenaggregat2 Progressivverteiler3 Annäherungsschalter4 Zulaufleitung (vom Motor)5 Rücklaufleitung (zum Motor)6 Hauptleitung7 Düse8 Einlassventil
Abb. 52 Anwendungsbeispiele zur Ventilsitzschmierung
Progressivverteiler Progressivverteiler
� Ventilsitzschmierung
� Zylinderschmierung
4.8 Windkraftanlagen
4.8.1 Vorbemerkung
4.8.2 Schmierstellen, Lage und Anzahl
4.8.3 Zentralschmieranlage
4.8.4 Komponenten der Zentralschmieranlage
4.8.5 Wartungsintervalle
4.8.1 Vorbemerkung
Seit dem 1. April 2000 ist in Deutschland das„Erneuerbare Energien Gesetz (EEG)“ in Kraft.
Dieses Gesetz garantiert für die nächsten 20 Jahreeinen festen Mindestvergütungspreis für Strom auserneuerbaren Energien, wozu u.a. die Windenergiezählt. Die installierte Leistung im Jahre 2000 in Europabetrug 13.258 Megawatt.
Es ist davon auszugehen, dass pro Jahr in Deutschland2000 Anlagen in Betrieb gehen. Im Jahr 2002 wurden Anlagen mit 3.000 kW Nenn�leistung installiert.
Die Bauhöhe (größte Nabenhöhe) liegt derzeit bei ca.90 m mit einem Rotordurchmesser von 70 m.
Anlagen mit einer Leistung bis zu 5.000 kW sind bereitsgeplant.
Windkraftanlagen sind wegen ihrer Einsatzbedingungenden unterschiedlichsten Belastungen ausgesetzt:
– starke Vibrationen
– salzhaltige Luft (bei Offshore�Einsatz)
Sie sind wartungsaufwändig, schwer zugänglich fürService�Personal (bes. Offshore).
Daher ist die Notwendigkeit von Zentralschmieranlagenin Windkraftanlagen besonders hoch.
4.8.2 Schmierstellen, Lage und Anzahl
Siehe Abb. 54 (nächste Seite)
In der folgenden Tabelle sind für eine Anlage diePosition und Anzahl der Schmierstellen sowie der eingesetzte Schmierstoff ersichtlich.
Spezifische Anwendungen �� Windkraftanlagen Kapitel 4.8 54
Schmier�Bau� Reibstelle stellen� Maschinen� Schmier� NLGI� Schmier�
gruppe Bezeichnung anzahl element stoff Klasse Viskosität system
Generator Wellenlager ca. 6 Wälzlager Fett 2 —Verbrauchs�schmierung
Getriebe Diverse unbekanntZahnräder
Öl — unbekanntvom Getriebe�
Wälzlager hersteller
GondelAzimut�Antrieb
1 bis 4 Zahnkranz 1) Fett 2 —Verbrauchs�
(Drehkranz) schmierung
GondelAzimut�Lager
ca. 12 Wälzlager Fett 2 —Verbrauchs�
(Drehkranz) schmierung
Hauptlager Rotorwelle ca. 6 Wälzlager Fett 2 —Verbrauchs�schmierung
Blattverstellung Pitchantrieb 1 bis 4 Zahnkranz Fett 2 —Verbrauchs�schmierung
Rotor� (Pitch) lagerRotorblatt�
ca. 18 Wälzlager Fett 2 —Verbrauchs�
lager schmierung
1) Fettzuführung über Schmierritzel
Spezifische Anwendungen �� Windkraftanlagen Kapitel 4.8 55
Generator Getriebe
Rotorblatt�Lager
Pitch�Getriebe
Hauptlager
Azimut�Getriebe
Azimut�Lager
Hydraulik
Drehkranz�Verzahnung
Veröffentlichung mit freundlicher Genehmigung der Nordex AG, 22848 Norderstedt, Deutschland
Abb. 54 Zu schmierende Komponenten einer Windkraft�Gondel
4.8.3 Zentralschmieranlage
Für Windkraftanlagen kommen Progressivanlagen(Verbrauchsschmierung) oder Einleitungsanlagen zumEinsatz. Wenn von den Herstellern für die einzelnenBereiche unterschiedliche Schmierstoffe vorgeschriebenwerden, sind mehrere Einzelanlagen erforderlich.
Im Rotorbereich muss ein separates, mitrotierendesSystem eingesetzt werden.
Abb. 55 Progressiv�Zentralschmieranlage fürWindkraftanlage
4.8.4 Komponenten der Zentralschmieranlage
Aus der vorgenannten Tabelle ist ersichtlich, dass diemeisten Schmierstellen mit Fett der NLGI�Klasse 2versorgt werden müssen.
Es ist vorteilhaft, Schmierstoff in kleinen Mengen inrelativ kurzen Intervallen zuzuführen. Für diese Aufgabesind Progressivanlagen hervorragend geeignet.
Die wesentlichen Bauelemente sind:
– Pumpenaggregat mit Fettvorratsbehälter undFettfüllstandskontrolle
– Progressivverteiler mit Funktionskontrolle
– Schmierritzel
– Rohre und Schlauchleitungen
– Rohrverschraubungen
Die Fördermengen der Pumpen sind einstellbar.
Einsatzbedingungen, technische Daten:
Temperaturbereich . . . . . . . . . . . . . . . . –20 bis +60 °CDruckbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 bis 20 MPaSchmierintervall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ca. 9 Stunden
Der Aufbau und die Funktion der Aggregate undProgressivverteiler sind in den Kapiteln Förderpumpen(2.2) und Progressivverteiler (2.1.4) beschrieben.
Da verschiedene Schmierstellen (Zahnräder undZahnkränze) nur Schwenkbewegungen ausführen, muss der Schmierstoff den Reibstellen durch spezielleVorrichtungen zugeführt werden.
An diesen Stellen erfolgt die Übertragung des Schmier�stoffs von der Schmierstellenleitung zur Schmierstelledurch Schmierritzel.
Abb. 56 Schmierritzel
Funktion
Der Schmierstoff wird mittels einer Schmierpumpe indie Achse gedrückt, und gelangt über eine Bohrung inden Schmierkanal des Schmierritzelzahnes, der sichgerade im Eingriff mit dem Zahnkranz befindet. Alleanderen Zähne des Schmierritzels bekommen währenddieser Phase keinen Schmierstoff. Der an den Zahn�flanken austretende Schmierstoff wird punktgenau inden Kontaktbereich der Zahnflanke gedrückt und überdie Abrollbewegung des Schmierritzels gleichmäßigverteilt. Die Scheiben aus Zellgummi sorgen für diegleichmäßige Verteilung des Schmierstoffs über dieganze Zahnbreite. Die Zahnräder aus Metall sindverschleißfest und resistent gegenüber allen Schmier�stoffen und Umwelteinflüssen.
Spezifische Anwendungen �� Windkraftanlagen Kapitel 4.8 56
1 Kolbenpumpen�Aggregatmit 3 Pumpenelementen
2 Hauptverteiler3 Unterverteiler4 Kolbendetektor5 Druckbegrenzungsventil
a Pitchlager Ab Pitchlager Bc Pitchlager Cd Hauptlager vorne Hauptlager hinten
e a b c d
Zellgummi�scheibe
Abb. 57 Automatische Schmierung der Verzahnungüber Schmierritzel
Abb. 58 Zentralschmieranlage für Verzahnungen inWindkraftanlagen
Schmierstoffsammlerzur Beseitigung von überschüssigem Schmierstoff
Offene Zahnradgetriebe haben den Nachteil, dass dersich auf den Zähnen befindliche Schmierstoff von denZahnflanken durch den Verzahnungseingriff allmählichzu den Seitenflächen gedrückt wird und herabfällt. Um das Herabfallen zu vermeiden entwickelte VOGELeinen automatischen Schmierstoffsammler.
Funktion
Auf einer Achse sitzen ein Zahnrad und zwei Ritzel.Eine weitere Achse ist mit zwei Schaumstoffscheibenbestückt. Durch den Eingriff des Zahnrades mit demZahnkranz bewegen sich gleichzeitig die Schaumstoff�scheiben entgegen der Drehrichtung des Zahnkranzes
und entfernen somit permament den überschüssigenSchmierstoff von den Stirnseiten des Zahnkranzes. DieSchaumstoffscheiben durchlaufen einen Abstreifer, vondort aus gleitet der Schmierstoff in den Sammelbehälter.
4.8.5 Wartungsintervalle
Die Wartungsintervalle für die Zentralschmieranlagensind abhängig vom Schmierstoffverbrauch und derGröße des Schmierstoff�Vorratsbehälters.Die Herstellerempfehlen die Windkraftanlage 1�2 mal pro Jahr zuüberprüfen. Diese Intervalle sind ausreichend, um dieZentralschmieranlage zu befüllen und zu kontrollieren.
Spezifische Anwendungen �� Windkraftanlagen Kapitel 4.8 57
Schmierstoffsammler
Schmierritzel
Kolbenpumpenaggregat
Abb. 59 Schmierstoffsammler
