Für die Schmierung offener Zahnradantriebe, die in verschiedenen industriellen Anwendungen wie Zement- und Kohlemühlen, Drehöfen oder bei schwierigen Dichtungsbedingungen eingesetzt werden, werden Fließfette häufig Fließfetten vorgezogen. Für Zahnkranzanwendungen werden die Fette mit einem Spritz- oder Sprühschmiersystem verwendet. Die Auswahl solcher Fette beeinflusst die Lochfraßlebensdauer und die Belastbarkeit der Zahnräder sowie das Verschleißverhalten.
Es wurden Untersuchungen durchgeführt, bei denen ein Vergleich zwischen einem flüssigen Öl und verschiedenen halbflüssigen (NLGI00)-Fettformulierungen vorgenommen wurde, die hinsichtlich der Grundölviskosität, des Verdickungsmitteltyps und der Zugabe von flüssigen und festen Additiven variierten. Die Versuchsläufe zur Bestimmung der verschiedenen Parameter wurden auf hintereinander geschalteten Getriebeprüfständen durchgeführt; Der schematische Aufbau des Prüfstands ist unten dargestellt.
Die Testergebnisse zeigen, dass Getriebefette der NLGI 00-Konsistenz nahezu die gleiche Lochfraß-Lebensdauer aufweisen wie ihre Grundöl-Pendants. Darüber hinaus zeigt die kinematische Viskosität des Grundöls einen erheblichen Einfluss auf die Lochfraßlebensdauer solcher Fette der Klasse NLGI 00. Die Zugabe eines speziellen synthetischen Graphits zu einem solchen Getriebefett führte zu einer Verkürzung der Lochfraßlebensdauer und einem hohen Verschleiß. Die Testergebnisse zeigen außerdem, dass die Lochfraßtragfähigkeit dieser Fette mit der kinematischen Viskosität des Grundöls korreliert. Durch die Verwendung einer höheren Grundölviskosität wurden eine längere Lebensdauer gegenüber Lochfraß und eine höhere Tragfähigkeit gegenüber Lochfraß erreicht. Für dünnflüssige Getriebefette stimmt die Berechnung der Lochfraßtragfähigkeit nach ISO 6336 anhand der Viskosität des Grundöls gut mit den Ergebnissen aus der Praxis überein. Die Tests zur Analyse des Verschleißverhaltens unterschiedlicher Getriebefette wurden im Verschleißtest A/2,8/50 in Anlehnung an ISO 14635-3 und ISO 14635-1 durchgeführt. Für den 100-Stunden-Dauertest wurden vier verschiedene Verschleißkategorien definiert und eine Klassifizierung anhand der Verschleißsumme an Ritzel und Rad vorgenommen. Generell lässt sich sagen, dass fast alle untersuchten Schmierstoffe, mit Ausnahme der Fette mit Festschmierstoffen, an allen Prüfteilen einen geringen Verschleiß aufweisen. Der Einfluss der Grundölviskosität zeigt sich darin, dass Fette mit höherer Grundölviskosität einen geringeren Verschleiß aufweisen. Der Einfluss der Konzentration des Verdickungsmittels und der Art des Verdickungsmittels ist nahezu vernachlässigbar, aber das Fett mit einer Aluminiumkomplexseife weist im Vergleich zu seinem mit Lithiumseife verdickten Gegenstück nur eine sehr geringfügig höhere Verschleißsumme auf. Ein wesentlich deutlicherer Unterschied lässt sich im Einfluss der Menge und Art des Festschmierstoffs erkennen. Fette, die synthetischen Graphit enthalten, weisen – abhängig von der Graphitmenge im Fett – deutlich höhere Verschleißsummen auf als das gleiche Fett ohne Festschmierstoffe. Am Ende des Stufentests weist das Fett mit 4,2 % Graphit eine dreimal höhere Verschleißsumme auf als das Basisfett. Und mit einem höheren Anteil an Graphit – 11,1 % – stieg die Verschleißsumme im Vergleich zum Fett ohne Feststoffe auf ein Achtfaches. Dieser Trend bestätigte sich auch im Dauertest; Das heißt: Je mehr Graphit, desto höher der Verschleiß. Dagegen weist das Fett mit 4,2 % Molybdändisulfid einen vergleichbaren Verschleiß auf. Wenn sich der Stirnradsatz zu drehen beginnt, wird das Fett neben dem Zahnradsatz sofort verworfen und gelangt aufgrund des Fehlens eines ausreichenden Nachfüllmechanismus nicht in diesen Zahnradsatz zurück. Zwischen den rotierenden Zahnrädern und dem Fettsumpf entsteht ein Spalt. Aufgrund seiner festen Konsistenz fließt kein frisches Fett von der Ölwanne zum Zahnradsatz. Es ist ein Mangel an Schmierung und Kühlung zu beobachten, der zu hohen Bauteiltemperaturen in den Zahnrädern und schließlich zum Fressen führen kann. An der Schmierung ist nur eine geringe Menge Fett beteiligt. Kanalbildung tritt vor allem bei Füllgraden von 40 und 50 % und bei steiferem Kontakt zum Grundfett nach dem Stufentest und nur geringfügig höherem Verschleiß nach dem Dauertest auf.
In einem anderen Kontext werden für die Schmierung kleiner, geschlossener Getriebe in Elektrowerkzeugen oder in medizinischen Anwendungen sowie für die Schmierung kleiner Getriebe unter schwierigen Dichtungsbedingungen steifere Fette bevorzugt, oft mit einer Konsistenz der NLGI-Klasse 1 oder 2 . Die Wahl der Fettsorte und der Füllstand haben Einfluss auf Wirkungsgrad, Belastbarkeit und Wärmeübertragung in einem Getriebe.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 10. August 2021