Getriebeöle Die Schmierung eines Zahnradtriebes, d. h. die Schmierfilmbildung und die damit verbundene Herabsetzung von Reibung und Verschleiß, ist abhängig von der Zahnradkonstruktion, der übertragenden Kraft im Bereich der Zahnradflanken und der Höhe der dabei auftretenden Gleit- und Wälzgeschwindigkeiten. Dabei stellt die Schmierung eines Zahnradtriebes bei der Kraftübertragung von einer Zahn-radflanke auf die andere sehr hohe Anforderungen an den Schmierstoff. Ein Schmierfilm muss sich auch noch im Wälzpunkt der Verzahnung ausbilden können, da es sonst zur Mate-rialzerstörung an den Oberflächen der Zahnradflanken kommt. Ganz vermeiden lässt sich ein Durchbrechen des Schmierfilmes aber nicht, da wegen der extremen Flankenpressung und des äußerst kleinen Schmierspaltes nur minimale Möglichkeiten für die Ausbildung eines tragfähigen Schmierfilms gegeben sind. Die Zahnradflanken, unter dem Mikroskop betrachtet, sind nicht plan-eben; ein Metallgebirge erschwert die Schmierfilmbildung. Wir sprechen in einem solchen Fall von der Rauigkeit der Oberfläche, die abhängig ist vom Grad der maschi-nellen Feinbearbeitung bei der Zahnradherstellung. Es kommt vor, dass Rauigkeitsspitzen den Schmierfilm durchbrechen und sich berühren. Wir bezeichnen diesen Zustand als Misch-reibung. Unter Auftreten einer Blitztemperatur kommt es dann oft zum Verschweißen der Rauigkeitsspitzen und zum Ausreißen von Eisenpartikeln an der Zahnradoberfläche, d. h. zur Zerstörung der Flankenober-fläche. Diese Verschleißmar-ken sind dann als Riefen (Fresser) auf den Zahnrad-flanken sichtbar. Ein solcher Zahnradflanken-Verschleiß darf bei Verwendung von Getriebeölen nicht auftreten. Getriebeöle werden zur Ver-meidung eines solchen Fressverschleißes mit EP-Additiven formuliert. Bei Be-rührung der Rauigkeitsspit-zen reagiert das EP-Additiv mit dem Eisen und bildet eine Metall-Schmelze, die Notlauf-Schmiereigenschaften hat und die Rauigkeitsspitzen abbaut. Ein solcher Wirkungsmechanismus wird auch als chemisches Polie-ren bezeichnet; es kommt nicht zum Verschweißen der Rauigkeitsspitzen, die Flan-ken-Oberfläche wird geglättet und die Schmierfilmbildung somit erheblich begünstigt.

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Getriebeölanforderungen Die Anforderungen an einen Schmierstoff für Traktorgetriebe sind sehr komplex. Neben der Abhängigkeit von den verwendeten Maschinenelementen wie Zahnräder, Lager, Reibkupp-lungen und Bremsen müssen auch die verwendeten Werkstoffe wie Stahl, Nichteisenmetalle und Kunststoffe (Dichtungsmaterialien) hinsichtlich Korrosion und Verträglichkeit Berücksich-tigung finden. Im Betrieb ist der Schmierstoff zudem erheblichen Temperaturschwankungen, sehr hohen partiellen Drücken, Kondenswasser sowie Staub, Abriebelementen und sauren Alterungsprodukten ausgesetzt. Zur Minderung von Reibung und Verschleiß muss ein tragfähiger Schmierfilm zwischen den sich aufeinander bewegenden Metall-flächen der Maschinenelemente vorhanden sein. Die Viskosität ei-nes Schmieröles spielt dabei eine wichtige Rolle. Je höher die Be-lastung und je niedriger die Gleit- und Wälzgeschwindigkeit der Ma-schinenteile ist, um so höher muss die Getriebeölviskosität sein. Eine zu hohe Viskosität jedoch verur-sacht höhere Getriebeleerlaufver-luste und mindert den Wirkungs-grad des Getriebes. Durch Mischen von verschiedenen Grundölen unter-schiedlicher Vis-kosität lässt sich ein Schmieröl mit dem gewünschten Fließverhalten herstellen. Seine besonderen Leistungsmerkmale erhält das Ge-triebeöl durch den Zusatz chemi-scher Wirkstoffe - die Additive.

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Eine Auflistung der verschiedenen Additiv-Komponenten und ihre Wirkung auf den Getriebe-schmierstoff zeigt die folgende Tabelle:

Additive WirkungOxydationsinhibitoren Hemmung der Öleindickung, Alterung u. LackbildungKorrosionsinhibitoren Minderung der Korrosion, Neutralisation von SäurenVerschleißschutz / Antiwear Reduzierung der MischreibungPourpointverbesserer Verbesserung des TieftemperaturverhaltensViskositätsindex-(VI)-verbesserer Optimierung des VT-VerhaltensEntschäumer Verringerung der SchaumbildungReibwertoptimierer Optimierung des Reibverhaltens

Additiveigenschaften

Klassifikationen und Spezifikationen Zur Beschreibung der Getriebeöle werden diese klassifiziert und spezifiziert. Gemäß einer weltweit geltenden SAE-Norm erfolgt die Klassifikation von Getriebeölen nach deren Fließverhalten. Die Kennzahlen der Viskositätsklassen reichen von SAE 70 bis 250; hierdurch sind sie auch eindeutig als Getriebeöl erkennbar. Weiterhin werden UTTOs auch über Motorenölklassen definiert, um so ihren multifunktionellen Charakter zu unterstreichen. Neben diesen amerikanischen Klasseneinteilungen gibt es eine internationale sowie eine deutsche Norm für Getriebeschmierstoffe. Viskositätsklassifikationen: • Klassifikation nach SAE SAE J 306 (Automotive) • Klassifikation nach DIN DIN 51 512 (Kraftfahrzeuge) • Klassifikation nach ISO DIN 51 519 (Industrie) Die Qualität der Schmierstoffe wird in Spezifikationen festgelegt. Diese Qualitätsbeschrei-bungen unterteilen sich weiter in so genannte Leitspezifikationen zur allgemeinen qualitativen Getriebeölbeschreibung und in Firmenspezifikationen, die herstellerseitig und/oder nach Typ und Bauart des Getriebes recht unterschiedlich sein können.

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Getriebeöl-Viskositäten: Die Viskosität ist ein sehr wichtiger Kennwert zur Beschreibung eines Getriebeöles und gibt den Widerstand (innere Reibung) an, den eine Flüssigkeit dem Fließen entgegensetzt. Mehrbereichs-Getriebeöle haben im VT (Viskositäts/Temperatur)-Diagramm einen flacheren Kurvenverlauf, d. h. diese Öle sind in der Kälte dünnflüssiger und haben damit gegenüber den Einbereichsölen einen qualitativen Vorteil. Der Mehrbereichscharakter eines Getriebeöles kann unter Verwendung eines Additivs (VI-Verbesserer) eingestellt werden. Eine weitere Möglichkeit stellt der Einsatz synthetischer Grundöle dar, die mittels spezieller chemischer Prozesse hergestellt werden und als Hydrocracköle (HC) bzw. als Poly-alpha-Olefine (PAO) oder Poly-iso-Butene (PIB) bezeichnet werden. Nach der SAE-Klassifikationsvorschrift J-306 werden Einbereichs-Getriebeöle mittels der Vis-kosität bei 100°C klassifiziert. Bei Mehrbereichs-Getriebeölen sind zwei Klassifizierungs-an-gaben zur Beschreibung der Viskositätslage erforderlich: Zum einen die Viskosität im Kältebereich, deren Bezugstemperatur in Abhängigkeit der SAE-Klasse zwischen -12°C und -40°C liegen und mittels dynamischer Viskosität ermittelt werden. Hierbei darf die im Brookfield-Rotationsviskosimeter gemessene Viskosität den Wert von 150.000 mPa*s nicht überschreiten. Die SAE-Klassen mit definiertem Kälteverhalten werden, wie die Motorenöle, mit einem „W“ gekennzeichnet. Zum anderen der Klassifizierungswert für die Hochtemperatur-Mindestviskosität, gemessen bei 100°C, der als Untergrenze definiert ist.

SAE J306 transmission oil viscosity grades 2003

SAE viscosity grade

70W75W80W85W

90140250

Cranking/mPa.sMax at temp °C

150.000 at -55150.000 at -40150.000 at -26150.000 at -12---

High temperature viscosities

Kinematic/mm2/s at 100 °CMin Max

4.1 -4.1 -7.1 -

11.0 -13.5 <24.0

9.3 <41.05.6 -

Low temperature

SAE Viskositätsklassen

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API Spezifikationen: In den weltweit gültigen API-Spezifikationen werden Getriebeöle in GL-Klassen ein-geteilt. Die Menge und die chemische Struktur des verwendeten EP-Additivs in einem Getrie-beöl gilt als Qualitätsmerkmal, das ganz wesentlich die Leistungskategorie des Schmierstoffes mitbestimmt.

API -Spezifikationsklassen

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Für die Auswahl eines geeigneten Getriebeöls sind die Höhe der Kraftübertragung an den Zahnradflanken, die Zahnradkonstruktion und die Zahnradflankenform von Bedeutung. Bei geradeverzahnten Stirnrädern wird die Kraft entlang einer Wälzlinie übertragen, bei schräg-verzahnten Rädern erfolgt die Kraftübertragung über mehrere Flanken und beim Hypoid-Ke-gelradtrieb wird die Kraft punktförmig übertragen.

• GL-3 • GL-4 • GL-5

Mildlegierte (EP) Getriebeöle für Schalt- und Sondergetriebe sowie für Achsantriebe bei leichten bis mittleren Betriebsbedingungen Getriebeöle für hypoidverzahnte Achsantriebe bei normalen Betriebs-bedingungen sowie für hochbelastete Schalt- und Sondergetriebe; ent-spricht in etwa der MIL-L-2105-Spezifikation Getriebeöle für hochbeanspruchte, hypoidverzahnte Achsantriebe, z. T. auch für Schalt- und Sondergetriebe; entspricht heute der MIL-L-2105 D

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Achsgetriebeöle Im Achsgetriebe wird nicht nur die vom Schaltgetriebe eingebrachte Drehzahl untersetzt, son-dern auch die Richtung der Abtriebsdrehzahl - meist rechtwinklig - auf die Antriebsräder des Traktors umgeleitet. Hierfür nutzt man eine Kegelradkonstruktion, die häufig als Hypoid-Kegel-radtrieb – also mit Achsversatz – ausgebildet ist. Solche mit Kegelrädern versehene Differen-zialgetriebe werden üblicherweise mit Getriebeölen nach API GL-5 befüllt. Gegenüber nor-malen Schaltgetriebeölen sind die Achsgetriebeöle deutlich höher additiviert, weshalb sich deren Einsatz in Schaltgetrieben grundsätzlich verbietet. Die Synchroneinheiten der Schaltbo-xen weisen eine Unverträglichkeit gegenüber der hohen Additivdosierung in den Hypoidölen auf.

In den heutigen Traktoren werden mehrheitlich Kegel-radantriebe ohne oder mit nur geringem Achsversatz ver-baut, weshalb die Anforderun-gen an den Schmierstoff un-terhalb des API GL-5 Niveaus liegen und somit den Einsatz von Multifunktionsölen der Kategorie STOU und UTTO, also BP Terrac Super Uni-versal, BP Hydraulik TF-JD und BP Terrac Super Trans-mission S, zulassen.

Eine Ausnahme stellen hochbelastete Vorderachsen und AP-Achsen (Außen-Planetenach-sen) dar. Das AP-System ist eine Sonderkonstruktion, die bei größeren Traktoren immer mehr Verbreitung findet und zwei zusätzliche Übersetzungsstufen bietet. Konstruktiv wird bei dieser Achse über den achsmittigen Kegelradtrieb das Antriebsdrehmoment umgelenkt und über ein in die Radnabe integriertes Planetengetriebe auf die Antriebsräder geleitet. Durch diese Konstruktion wird das erforderliche Drehmo-ment erst in der Radnabe aufgebaut. Bedingt durch die in diesen Baugruppen auftretenden extremen Belastungen werden hier oftmals reine Hypoidöle gefordert. Besonders geeig-net für eine solche Anwendung sind die Sorten BP Energear Hypo SAE 90, BP Energear SHX SAE 75W-90 oder bei gleich-zeitiger LS-Anforderung (für selbstsperrende Achsen) BP Energear Limslip SAE 90 bzw. BP Energear SHX-ZR SAE 75W-140. Aufschluss über die Notwendigkeit eines Einsatzes von Hypoidöl in den angesproche-nen Systemen gibt im Zweifelsfall die Betriebsmittelvorschrift des Traktorenherstellers!

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Herstellervorschriften (Beispiel) ZF TE-ML 06:

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Hypoid-Getriebeöle für Traktoren und Landmaschinen

Hypoid-LS-Getriebeöle für Traktoren und Landmaschinen

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Multifunktionsöle STOU/UTTO Die verschiedenen Baugruppen der Traktoren stellen tribologisch zum Teil recht unterschiedliche Anforderungen an den Schmier-stoff. Die verschiedenen, in der nebenstehenden Abbildung ge-nannten Komponenten eines mo-dernen Schleppers sind heute ö-lseitig zu berücksichtigen: Landwirtschaftliche Universal-Schmierstoffe wie BP Terrac Su-per Universal, BP Hydraulik TF-JD und BP Terrac Super Trans-mission S decken nahezu alle Schmierstoffanforderungen der Baugruppen von Traktoren und Landmaschinen ab. Diese Univer-salöle werden allgemein unter den Begriffen STOU und UTTO geführt!

Super Tractor Oil Universalals Schmierstoff geeignet für:•• Schalt- und Powershift-Getriebe• Achsgetriebe u. Nassbremsen• Hydraulikanlagen

Universal Tractor Transmission Oilals Schmierstoff geeignet für:• Schalt- und Powershift-Getriebe• Achsgetriebe u. Nassbremsen• Hydraulikanlagen

S T O U

U T T O

Motor (Saug- u. Turbodiesel)

Generell liegt der Unterschied dieser beiden Ölkategorien also darin begründet, dass ein STOU auch für die Beölung des Motors verwendbar ist – ein UTTO nicht!

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Produkte

BP Terrac Super UniversalAls Motorenöl SAE 10W-30:

Als Getriebeöl SAE 75W-80:

Als Hydrauliköl ISO VG 68:

Hersteller Spezifikationen:•Fendt (Vario: als Getriebe- und Hydrauliköl) •John Deere JDM J 27, J 20 C•Ford M2C 159 A/B, M2C 86 A, M2C 134 C/D•Massey Ferguson M 1144, M 1139, M 1135•Case IH MS 1207, Hy-Tran, (Hy-Tran Plus)•ZF TE-ML 06C, 07B

•API CF-4/CE/SF

•API GL 4, [API GL 5 / L-20 Test Low Speed/High Torque]

•DIN 51 524/3 HVLP (-D)

•CCMC D4, API CF-4/SF•(MB Blatt 227.1)

•API GL 4, [API GL 5 / L-20 Test Low Speed/High Torque]

•DIN 51 524/3 HVLP (-D)

BP Terrac Super UniversalAls Motorenöl SAE 10W-40:

Als Getriebeöl SAE 80W-90:

Als Hydrauliköl ISO VG 68 und 100:

Hersteller Spezifikationen:•Fendt (Vario: als Getriebe- und Hydrauliköl) •John Deere JDM J 27, J 20 C•Ford M2C 159 A/B, M2C 86 A, M2C 134 C/D•Massey Ferguson M 1144, M 1139, M 1135•Case IH MS 1207, Hy-Tran, (Hy-Tran Plus)•ZF TE-ML 06C, 07B

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BP Hydraulik TF-JDUniversal-Getriebe- und Hydrauliköl für Traktorenmit den Spezifikationen:API GL 4 (+/L-20), Caterpillar TO-2, Volvo WB 101Ford M2C 134 C/D, John Deere J 20 CMassey Ferguson M 1143, M 1141, M 1135Case IH MS 1207, Hy-Tran, (Hy-Tran Plus)ZF TE-ML 03E

BP Terrac Super Transmission SSpezial-Getriebe- und Hydrauliköl für Traktorenmit den Spezifikationen:API GL 4 (+L-20), Caterpillar TO-2, (Allison C3)Ford M2C 86 B/CMassey Ferguson MF 1135

Durch gelungene Entwicklung dieser besonderen, universell einsetzbaren Traktor-Schmier-stoffsorten ergeben sich Vorteile für den landwirtschaftlichen Betrieb: Keine Ölverwechslungen, auch nicht beim Betrieb mit angekoppelten und mit

Hydrauliken ausgestatteten Feldbearbeitungsmaschinen Vermeidung von Maschinenschäden aufgrund nicht spezifikationsgerechter

Schmierölqualitäten Rationalisierung der Schmierölsorten

Günstiger Öleinkauf und einfachere Öllagerhaltung

Die Anwendung der universellen Traktoröle gilt nicht für Fett-Schmierstellen!

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