Aufrufe
vor 10 Monaten

DER KONSTRUKTEUR 6/2017

DER KONSTRUKTEUR 6/2017

KONSTRUKTIONSELEMENTE

KONSTRUKTIONSELEMENTE PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Unerwünschter Stromdurchgang schädigt Wälzlager und verkürzt ihre Lebensdauer erheblich. Passende Schmierstoffe können das Problem beheben und die Lager schützen. Autor: Karl Dieter Schuster, Klüber Lubrication München KAMPF DER ELEKTROEROSION Wälzlager, die in elektrischen Komponenten wie Generatoren und Elektromotoren zum Einsatz kommen, müssen nicht nur die für Lager üblichen Anforderungen wie Leistungsfähigkeit bei langen Nachschmierintervallen bis hin zur Lebensdauerschmierung bei hohen Temperaturen oder Drehzahlen bewältigen. Sie müssen zusätzlich ein spezifisches Problem überwinden: Elektroerosion. Sie entsteht durch unerwünschten Stromfluss, der deutliche Beschädigungen an Wälzlagern erzeugt sowie die Eigenschaften der eingesetzten Schmierstoffe verändert. Neue Schmierstoffkonzepte mit erhöhter 22 DER KONSTRUKTEUR 6/2017

KONSTRUKTIONSELEMENTE elektrischer Leitfähigkeit erhöhen den Schutz der Lager und bieten gleichzeitig verbesserte tribologische Leistungen. Elektroerosion ist ein Thema mit langer Geschichte und großer Zukunft. Bereits seit über 70 Jahren ist bekannt, dass bei Wälzlagern unerwünschter Stromdurchgang auftreten kann und dass dieser para sitäre Strom Schäden an den Lagern erzeugt. Das Thema wird künftig deutlich an Bedeutung gewinnen, denn der zunehmende Einsatz von Frequenzumrichtern in modernen Antriebssystemen zur stufenlosen Drehzahlregelung von Elektromotoren und Generatoren führt dazu, dass durch Elektroerosion erzeugte Schäden zunehmen. DURCH ZUSATZ PASSENDER ADDITIVE WERDEN SCHMIER- STOFFE LEITFÄHIG Auch der Trend hin zu höheren Spannungen in manchen Bereichen wie beispielsweise der Bordnetzspannung in Automobilen sorgt dafür, dass die Energie dieser Entladungen künftig stärker wird. FOLGEN DER ELEKTROEROSION: MIKROKRATER Wenn elektrischer Strom durch die Kontaktzone von Wälzkörper und Laufbahn fließt, erzeugt die Energie der elektrischen Entladung Wärme, die ein punktuelles Schmelzen der Oberfläche verursacht. Dadurch entstehen kleine Krater in Mikrometergröße. Bereits mit dem bloßen Auge lässt sich eine matte, graue Oberfläche erkennen, das erste Anzeichen des sogenannten „Electro- Pittings“. Weitere Schäden können entstehen, wenn die Mikrokrater von den Wälzkörpern überrollt werden. Dabei entstehen mechanische Schwingungen, die ihrerseits als Sekundärschaden Riefen, quer zur Laufbahn liegende Streifen, erzeugen. Das Ergebnis der beiden Schadensarten: Die Lager werden erst laut und fallen dann früh zeitig aus. Der dann nötige Lageraustausch verursacht neben dem Zeitverlust auch noch erhebliche Kosten. Doch der Stromdurchfluss zieht nicht nur die metallischen Lagerflächen in Mitleidenschaft. Durch die örtlichen hohen Temperaturen wird auch der Schmierstoff beeinträchtigt. Aufgrund der hohen Temperaturen oxidiert der Schmierstoff partiell und wird schließlich thermisch zersetzt, was die Lebensdauer des Schmierstoffs erheblich reduziert. BLITZABLEITER FÜR DAS LAGER Es gibt verschiedene Ansätze, das Problem konstruktiv zu lösen, beispielsweise durch Isolierung der äußeren Lagerschale oder die Verwendung keramischer Wälzkörper. Doch führen diese Maßnahmen nicht immer zum Erfolg. Zudem sind die Lösungen mit großem Kostenaufwand verbunden. Ein einfacherer und zielführender Lösungsansatz ist es, den Schmierstoff, der als konstruktiver Bestandteil des Systems Wälzlager bereits an Ort und Stelle ist, zu nutzen, um die entstehenden Ströme abzuleiten. Prinzipiell sind Schmierstoffe Isolatoren, die gerade dadurch, dass sie Stromflüsse blockieren, den Spannungsaufbau in den metallischen Lagerkomponenten verstärken. Doch mit modernen Entwicklungen wird der Schmierstoff zum „Blitzableiter“, der verhindert, dass sich schädliche Potentiale aufbauen. Insbesondere die hochfrequenten EDM (Electric Discharge Machining)-Ströme können durch entsprechende Schmierstoffkonzepte beherrscht werden. KONZEPTE MIT IONISCHEN FLÜSSIGKEITEN Speziell gegen Elektroerosion entwickelte Schmierstoffkonzepte zielen darauf ab, den Schmierstoff durch den Zusatz passender Additive leitfähig zu machen. Dadurch lassen sich elektrische Widerstandswerte mit Halbleitercharakteristik erzielen. Dies verhindert, dass sich Spannungen aufbauen, vielmehr werden die Stromflüsse 01 01 Spezifischer elektrischer Widerstand in Abhängigkeit der IL Konzentration (KLM Dr. Altmann) Energieeffizientere Zukunft In Schweinfurt errichtet SKF das leistungsfähigste Großlager-Prüfzentrum der Welt. Es wird praxisrelevante Erkenntnisse liefern, die mit keiner derzeit verfügbaren Computersimulation zu erzielen sind. Durch das hinzugewonnene Know-how werden die SKF Kunden von einer deutlich höheren Robustheit und Zuverlässigkeit kommender Großlager-Generationen profitieren. So ebnet SKF zahllosen Anwendern in den verschiedensten Industriezweigen einen anwendungsoptimierten Weg in eine energieeffizientere Zukunft. Weitere Informationen finden Sie unter: www.skf.com/de/our-company/testcenter ® SKF ist eine eingetragene Marke der SKF Gruppe | © SKF Gruppe 2017 SKF.indd 1 24.05.2017 09:43:00 DER KONSTRUKTEUR 6/2017 23

AUSGABE