Topthema

Energieeffiziente Lagerschmierung

Energieeffiziente Lagerschmierung

Die Energieeffizienz von Wälzlagern konnte in den letzten Jahren deutlich gesteigert werden. Dazu tragen insbesondere neue Designs der Lager bei, mittels derer zum Beispiel Reibungsverluste reduziert werden können. Welche Rolle spielt dabei der verwendete Schmierstoff? Klüber Lubrication konnte an einem eigens entwickelten Prüfstand neue Erkenntnisse über den Einfluss des Schmierstoffs auf die Energieeffizienz von Lagern gewinnen und Anwender dadurch optimal beraten.

Beratung hilft, die Energieeffizienz bei der Lagerschmierung zu optimieren 

Energieeffizienz ist eines der großen Themen der Zeit. Den Betreibern geht es dabei nicht nur darum, Betriebskosten zu sparen. Ein wichtiges Ziel ist es darüber hinaus, wertvolle Ressourcen zu schonen. Speziell auf die jeweilige Anwendung zugeschnittene Schmierstoffe können einen wirksamen Beitrag hierzu leisten: Wo Reibung dauerhaft reduziert wird, können nicht nur Ausfallzeiten reduziert werden;, es kann auch die Effizienz des laufenden Betriebs erhöht werden. Das hier verborgene Potential zur Einsparung von Energie ist Anwendern häufig noch nicht bewusst. Zwar ist es naheliegend, dass reibungsarme Fette bei sehr großen Lagern beispielsweise in Windkraftanlagen eine wichtige Rolle spielen. Jedoch kann, insbesondere bei vielen Geräten und vielen Bauteilen innerhalb einer Komponente, auch die Optimierung der Schmierung von Lagern in Elektromotoren und Gebläsen in der Summe zu deutlichen Einsparungen führen.

Umfangreiches Prüffeld für hocheffiziente Schmierstoffe

Wenn Energie eingespart werden soll, ist der erste Schritt die Analyse des Ist-Zustands. Dazu gehört auch die Frage, wie effizient das jeweilige tribologische System arbeitet. Klüber Lubrication verfügt über ein umfangreiches Prüffeld, mittels dessen Reibwerte von Komponenten unter Verwendung verschiedener Schmierstoffe exakt gemessen werden können. Diese Prüfstände nutzt Klüber Lubrication zur Entwicklung und Optimierung der eigenen hocheffizienten Schmierstoffe beziehungsweise zur Entwicklung von speziell angefertigten Schmierstoffen für spezifische Anwendungen von Kunden. Mittels bestimmter Prüfstände können Anwender jedoch auch die Effizienz von Schmierstoffen in bestimmten Anwendungen prüfen lassen.

Mit einem solchen Auftrag trat ein Anwender an Klüber Lubrication heran. Der Schmierstoffspezialist nutzte für die Untersuchungen einen speziellen Prüfstand zur Messung des Wirkungsgrads von offenen Lagern, mit dem er vor kurzem das Prüffeld ergänzt hatte. Für den Anwender wurden die in Betrieb befindlichen Rillenkugellager getestet. Die Erwartung an das Ergebnis der Messung war der Nachweis einer Steigerung der Energieeffizienz offener Lager durch einen reibungsoptimierten Schmierstoff.

Am Prüfstand kann exakt ermittelt werden, wie stark ein Fett die Reibung in der Komponente reduziert. Angetrieben von einem Antriebsmotor werden die Lager auf den Prüfkopf verspannt und in eine Klimakammer geschoben. Hier können Temperaturen eingestellt werden, die denen in der Anwendung entsprechen. Diese Klimakammer ist durch eine thermische Abdichtung von Belastungseinheit und Drehmomentmesswelle getrennt. Über die Belastungseinheit können die Lager radial und axial belastet werden. Über die Drehmoment-Messwelle, das Herzstück des Prüfstands, wird die jeweils entstehende Reibung aufgenommen.

Gemessen wurde ein Rillenkugellager - Motorlager 6204, das beispielsweise in Motoren von Gebläsen eingesetzt wird. Das Reibmoment wird in zwei Prüflagern gemessen, was der Ausführung eines Normmotors entspricht. Die Messungen ergaben, dass das Einsparpotential zwischen einem günstigen und einem für diese Anwendung ungünstigen Fett beim Lebensdauerzyklus eines Elektromotors bis zu 480 Kilowattstunden betragen kann, wenn von einer Betriebslebensdauer der Komponente von 20 Jahren oder 80 000 Betriebsstunden ausgegangen wird. In Anbetracht der großen Anzahl an Komponenten, die tagtäglich ihre Arbeit verrichten, verbirgt sich hier ein enormes Einsparpotential.

Individuelle Beratung lohnt sich

Entgegen den Erwartungen stellte sich durch die Messung am neuen Prüfstand jedoch heraus, dass bestimmte Fettkonzepte nicht in jedem Fall zu Steigerungen der Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz führen. Das Ergebnis der Messungen ergab eine durchaus vergleichbare Leistungsfähigkeit von Fetten, bei hohen Temperaturen. Je höher die Temperatur, desto mehr gleichen sich die Reibwerte an. Je nach Anwendung, individuellen Anforderungen und Zielen - wie Energieeinsparung - muss also entschieden werden, welche Schmierstoffe verwendet werden.

Bei der Wahl des passenden Schmierstoffs müssen generell die Betriebsbedingungen berücksichtigt werden. Dazu gehört neben den Einsatztemperaturen und Umgebungsbedingungen wie salzhaltige oder staubhaltige Luft auch der Einsatzort der Komponente und die Belastungen, denen diese ausgesetzt ist. Zu beachten ist aber auch die Verträglichkeit der Schmierstoffe untereinander, da es bei einem Schmierstoffwechsel ansonsten zu Schäden an den Komponenten kommen kann. Im oben beschriebenen Fall konnte Klüber Lubrication nach umfangreicher Analyse der Rillenkugellager und des verwendeten Schmierstoffs sowie der Betriebsbedingungen einen alternativen Schmierstoff empfehlen, der seinen Beitrag zu den angestrebten Einsparungen leisten kann.

Fazit: Für Anlagenbetreiber lohnt es sich, einen Tribologieexperten zu Rate zu ziehen und sich individuell beraten zu lassen, um effektiv Energie einzusparen. Je nach Anwendung kann der Wechsel des Schmierstoffs erheblich zu einem energieeffizienteren Betrieb einer Anlage beitragen.

Von: Dieter Schuster, Manager Anwendungstechnik Lager, Linearführungen, Elektromotoren, Klüber Lubrication München KG