Kettenschmierung steigert Leistung von Antriebskomponenten

Kettenschmierung steigert Leistung von Antriebskomponenten

Als Antriebssystem eingesetzte Ketten sind meist hohen Zugkräften und extremem Verschleiß ausgesetzt. Untersuchungen von OKS haben ergeben, dass ca. 60 % aller Kettendefekte auf falsche bzw. unzureichende Schmierung zurückgeführt werden können. Für einen störungsfreien Betrieb ist die sorgfältige Schmierung der Kettenelemente unabdingbar, stellt an den Schmierstoff jedoch besonders hohe Anforderungen.

Kettenschmierung steigert Leistung von Antriebskomponenten

Bild: OKS

Unabhängig von den spezifischen Besonderheiten der Kette ist ein Kettentrieb ein reines Übertragungselement von Zugkräften, typischerweise mit einem Antriebsritzel, einem Kettenspanner und einem oder mehreren Kettenrädern ausgestattet. Über das Antriebsritzel wird die Zugkraft auf die Kette übertragen. In der Kette wird diese Kraft zum einen von den Laschen, zum anderen von den Bolzen aufgenommen, die in Linienkontakt mit den Buchsen stehen und über die Buchsen Kontakt mit den Rollen haben. Die einzelnen Kettengelenke machen beim Umlauf um das Ritzel eine kleine Winkelbewegung, die erst in die eine Richtung, dann zurück in die Ausgangsposition geht.

Belastungen der Kette

Der Lauf der Kette um die Räder verursacht durch die relativen Drehbewegungen der Bolzen in den Hülsen den Verschleiß der ­Gelenke. Durch den Aufbau von Ketten und ­deren Betrieb ausschließlich im Mischreibungsbereich ergeben sich im Einsatz vielfältige Probleme wie Materialabrieb durch Linienkontakt, Schwingungsbewegungen und Stöße sowie hohe Flächenpressungen an den Laschen und Bolzen. Ansonsten haben Umgebungseinflüsse wie hohe oder niedrige Temperaturen sowie Staub oder Feuch­tigkeit Einfluss auf die Funktion der Kette.
Die hohen Zugkräfte, die in einer Kette wirksam werden, müssen bei nur minimalen Bewegungen durch Linienkontakt im Kettengelenk übertragen werden, wobei das Gelenk nicht hydrodynamisch und ­somit verschleißarm geschmiert werden kann. Des Weiteren ist der Radius der Kettenbewegung nicht konstant. Da die Drehfrequenz der Kette jedoch konstant ist, folgt daraus zwangsläufig, dass die Kette mit immer unterschiedlichen Geschwindigkeiten läuft. Daraus resultieren permanente Mikrostöße auf die Kettengelenke, die vom Schmierstoff aufgenommen werden müssen. Schließlich erfolgt beim Eintreten der Kette in das Antriebsritzel eine stoßartige Belastung auf die Kette. Diese Stöße können bei schnell laufenden Ketten eine enorme Belastung darstellen, die von den Kettenschmierstoffen aufzunehmen sind.

Kettenschmierung steigert Leistung von Antriebskomponenten

Umgebungseinflüsse wie Tempe-raturen sowie Staub oder Feuchtigkeit haben Einfluss auf die Funktion der Kette (Bild: OKS)

Typische Störungen durch Mangelschmierung

Falsch oder unzureichend geschmierte Kettentriebe führen zu typischen Störungen, welche zur Senkung des Wirkungsgrads bzw. zum Ausfall des Maschinenelements führen können. Eine häufige Folge von überlasteten Ketten sind gebrochene Bolzen und Laschen. Ursache dafür kann Korrosion durch unzureichende Schmierung sein, wodurch eine ansonsten normale Belastung schnell zu einer Überbelastung der so geschwächten Kette führen kann.
Bei Ketten, welche eine genaue Schaltfunktion zu erfüllen haben, kann eine zu starke Verschmutzung zu Fehlsteuerungen führen. Steife Gelenke – zu erkennen daran, dass die Kettenglieder nach dem Verlassen des Umlenkrades nicht wieder in die gestreckte Ausgangslage zurückkehren – sind eine weitere typische Störung an Ketten. Ursachen dafür können Kaltverschweißungen sein, die durch hohe Belastungen bei unzureichender Schmierung hervorgerufen werden. Auch Gelenkkorrosion durch einen nicht an die Einsatzbedingungen angepassten Schmierstoff (z. B. Freiwettereinsatz bei mangelndem Korrosionsschutz des Schmierstoffes) oder Rückstände von Schmierstoffen können zu steifen Gelenken führen. Oberflächen- und Gelenkrost wiederum sind oft die Folge von mangelnder Schmierung oder falscher Schmierstoffwahl.

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Etwa 60 % aller Kettendefekte können auf falsche bzw. unzureichende Schmierung zurückgeführt werden (Bild OKS)

Anforderungen an den Kettenschmierstoff

Da die Kette wegen des Betriebs im Misch-reibungsbereich enormem Verschleiß ausgesetzt ist, gehört zu den unabdingbaren Anforderungen an den Schmierstoff insbesondere sein hoher Verschleißschutz. Dies wird erreicht durch die Zugabe von Festschmierstoffen wie MoS2, Graphit oder PTFE, die rein physikalisch wirken, indem sie die Reibpartner voneinander trennen, bzw. durch Additive, die eine Oberflächenveredelung bewirken, was zu einer Erhöhung der tragfähigen Flächen führt. Auch das Einlaufen von Ketten mit entsprechenden Spezialschmierstoffen gehört zu den Verschleißschutzmaßnahmen.
Besonders wichtig auch ist die Haftfähigkeit des Schmierstoffs, die verhindert, dass der Schmierstoff an den Umlenkstellen der Kette, an denen hohe Fliehkräfte auftreten können, abgeschleudert wird. Auch die ­Regenerierfähigkeit des Schmierstoffs – dass heißt die Fähigkeit alte, abrasiv wirkende Schmierstoffrückstände zu lösen und aus den Gelenken herauszufördern – ist von ­Bedeutung. Da die Reibstelle sich im Ketten-inneren befindet und die Gelenkzugänge gerade bei kleinformatigen Ketten schwer erreichbar sind, muss der Kettenschmierstoff außerdem über eine herausragende Kriechfähigkeit verfügen. Weitere Faktoren sind abhängig vom Einsatz der Kette. Dazu gehören eine eventuelle Hochtemperaturstabilität des Schmierstoffs, seine Resistenz gegen Säuren, Laugen und aggressive Gase sowie seine Verträglichkeit mit Kunststoffen. Ist die Kette Wasser ausgesetzt, so muss der Kettenschmierstoff, nachdem er in das ­Kettenglied eingedrungen ist, das Wasser unterwandern und aus der Kette verdrängen. Bestimmte Additive sorgen dafür, dass die Fettmoleküle stärker von den Metall­oberflächen angezogen werden als das Wasser. Dadurch wird das Wasser letztendlich aus dem Schmierspalt ausgetrieben.

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Für einen störungsfreien Betrieb
ist die sorgfältige Schmierung der Kettenelemente mit hochwertigen Schmierstoffen unabdingbar (Bild: OKS)

Die Temperatur entscheidet

Grundsätzliche Bedeutung für die Wahl eines geeigneten Schmierstoffes hat der Temperatureinsatzbereich. Mineralölprodukte sind bis ca. 120 °C einsetzbar, während Hochtemperaturbereiche den synthetischen Schmierstoffen vorbehalten sind. Im Höchsttemperaturbereich, oberhalb von 250 °C, kommen nur noch Festschmierstoffsysteme in Betracht. Auch im Tieftempe-
­raturbereich muss darauf geachtet werden, dass der Schmierstoff eine genügende Viskosität behält.
Bei der Auswahl von Kettenschmierstoffen muss nicht zuletzt auch auf Anforderungen geachtet werden, die sich aus der Art des Produktionsbetriebes ergeben. Für Ketten, die in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden, eignen sich nur Schmierstoffe, die über eine NSF Freigabe für diese Art der ­Anwendung verfügen. In der Bekleidungsmittelindustrie hingegen ist es wichtig, tropffreie Produkte einzusetzen, um Verunreinigungen zu verhindern. Auch steigen die Anforderung zum Beispiel nach biologischer Abbaubarkeit von Schmierstoffen für bestimmte Anwendungen.

Optimale Nachschmierintervalle

Jede Gelenkkette bedarf der Nachschmierung. Dies kann in einem Fall bedeuten, dass die Kette nur einmal im Jahr nachgeschmiert werden muss, in einem anderen Fall kann jedoch die Installation einer kontinuierlich arbeitenden Zentralschmieranlage erforderlich werden. Auch kann ein gut gemeintes Zuviel sich nachteilig auswirken, wenn z. B. ein feststoffhaltiger Schmierstoff verwendet wird und zu viele Festschmierstoffe im Kettengelenk die Reibung verstärken statt sie zu reduzieren.
Durch die Wahl eines geeigneten Schmierstoffs und die Einhaltung der Nachschmierintervalle kann nicht nur die Lebensdauer der Kette verlängert werden, es können auch Ausfallzeiten vermieden und Wartungskosten gesenkt werden. Im Zweifel lohnt es sich, einen Spezialisten wie die OKS Spezialschmierstoffe GmbH zu Rate zu ziehen.

www.oks-germany.com


Autor: Dr. Markus Breitenbach ist Leiter Marketing bei der OKS Spezialschmierstoffe GmbH in Maisach


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Dirk Schaar

Gepostet von: Dirk Schaar

Ich bin seit fast 20 Jahren in Automatisierung und Antriebstechnik unterwegs, weil mich die Technik-Themen immer wieder faszinieren und begeistern. Ich möchte meine Entdeckungen, Erlebnisse und Recherchen gerne mit meinen Lesern teilen - informativ, tiefgreifend, spannend, menschlich, lesenswert und charmant.

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