Wissen Sie, was Kälte mit Radlagern macht? Und wie man diese negativen Auswirkungen mindern kann?

In vielen Bereichen der industriellen Produktion und des Betriebs von Maschinen sind Lager Schlüsselkomponenten, deren Funktionsfähigkeit direkt mit dem reibungslosen Betrieb des gesamten Systems zusammenhängt. Bei Kälteeinbruch treten jedoch eine Reihe komplexer und schwieriger Probleme auf, die den normalen Betrieb der Lager erheblich beeinträchtigen.

 

Materialschrumpfung

Lager bestehen üblicherweise aus Metall (z. B. Stahl), das sich bei Wärme ausdehnt und zusammenzieht. Die Komponenten vonLagerBauteile wie Innen- und Außenringe sowie Wälzkörper schrumpfen in kalten Umgebungen. Bei einem Standardlager können sich die Innen- und Außendurchmesser um einige Mikrometer verringern, wenn die Temperatur von 20 °C auf -20 °C sinkt. Diese Schrumpfung kann zu einer Verringerung des Lagerspiels führen. Ist das Lagerspiel zu gering, erhöht sich die Reibung zwischen Wälzkörper und Innen- bzw. Außenring im Betrieb. Dies beeinträchtigt die Drehbarkeit des Lagers, erhöht den Widerstand und das Anlaufdrehmoment der Anlage.

Härteänderung

Kaltes Wetter führt zu einer gewissen Veränderung der Härte von Lagermaterialien. Metalle werden im Allgemeinen bei niedrigen Temperaturen spröde, und ihre Härte nimmt relativ zu. Auch wenn Wälzlagerstahl eine gute Zähigkeit aufweist, kann diese in extrem kalten Umgebungen abnehmen. Bei Stoßbelastungen kann diese Härteänderung dazu führen, dass das Lager anfälliger für Risse oder sogar Brüche wird. Beispielsweise sind Lager von Bergbaumaschinen im Freien bei Kälte, wenn sie dem Aufprall von herabfallendem Erz ausgesetzt sind, anfälliger für Beschädigungen als bei normalen Temperaturen.

Änderung der Schmierleistung

Schmierfett ist einer der Schlüsselfaktoren für die einwandfreie Funktion von Lagern. Bei Kälte erhöht sich die Viskosität des Schmierfetts. Herkömmliches Schmierfett kann dickflüssiger und weniger flüssig werden. Dadurch wird die Bildung eines guten Schmierfilms zwischen Wälzkörper und Laufbahnen erschwert. In einem Motorlager kann das Schmierfett bei normaler Temperatur alle Spalten im Inneren gut ausfüllen. Mit sinkender Temperatur wird das Schmierfett zähflüssiger, und der Wälzkörper kann es während des Abrollens nicht mehr gleichmäßig an alle Kontaktstellen verteilen. Dies erhöht Reibung und Verschleiß, und die Drehzahl kann schwanken, was die Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit der bearbeiteten Teile beeinträchtigt. Im schlimmsten Fall kann dies zu Überhitzung oder sogar zum Fressen des Lagers führen.

Verkürzte Nutzungsdauer

Eine Kombination dieser Faktoren – erhöhte Reibung, verringerte Schlagzähigkeit und unzureichende Schmierung der Lager bei Kälte – kann den Lagerverschleiß beschleunigen. Unter normalen Bedingungen können Lager Tausende von Stunden laufen, doch in kalten Umgebungen kann der Verschleiß aufgrund von erhöhten Verschleißerscheinungen bereits nach wenigen hundert Stunden zum Ausfall führen. Ursachen hierfür sind beispielsweise Wälzkörperverschleiß und Lochfraß in den Laufbahnen, was die Lebensdauer der Lager erheblich verkürzt.

 

Wie können wir diese negativen Auswirkungen von Kälte auf Lager verringern?

Wählen Sie das richtige Fett und kontrollieren Sie die Menge.

Bei Kälte sollte ein Schmierfett mit guten Tieftemperatureigenschaften verwendet werden. Solche Fette, wie beispielsweise Produkte mit speziellen Additiven (z. B. Polyurethan-Fette), behalten ihre Fließfähigkeit auch bei niedrigen Temperaturen. Sie sind nicht zu zähflüssig und reduzieren die Reibung von Lagern beim Anfahren und im Betrieb effektiv. Generell ist der Pourpoint (die niedrigste Temperatur, bei der eine gekühlte Ölprobe unter festgelegten Testbedingungen noch fließt) von Tieftemperaturfetten sehr niedrig; manche liegen sogar bei -40 °C oder darunter. Dadurch wird eine gute Schmierung der Lager auch bei Kälte gewährleistet.

Die richtige Fettmenge ist auch für den Lagerbetrieb bei Kälte entscheidend. Zu wenig Fett führt zu unzureichender Schmierung, während zu viel Fett den Laufwiderstand des Lagers erhöht. Bei Kälte sollte eine Überfüllung aufgrund der erhöhten Viskosität des Fetts vermieden werden. Normalerweise beträgt die Fettmenge bei kleinen und mittelgroßen Lagern etwa ein Drittel bis die Hälfte des Lagerinnenraums. Dies gewährleistet die Schmierung und reduziert den durch überschüssiges Fett verursachten Widerstand.

 

Fett regelmäßig erneuern und Dichtung verstärken.
Selbst bei Verwendung des richtigen Schmierfetts kommt es im Laufe der Zeit und durch den Betrieb des Lagers zu Verunreinigungen, Oxidation usw. Diese Probleme können sich bei Kälte verstärken. Es wird empfohlen, die Schmierfettwechselintervalle entsprechend dem Betrieb der Anlage und den Umgebungsbedingungen zu verkürzen. Beispielsweise kann das Schmierfett unter normalen Bedingungen alle sechs Monate gewechselt werden, bei Kälte kann der Wechselintervall auf drei bis vier Monate verkürzt werden, um die optimale Schmierleistung des Schmierfetts zu gewährleisten.
Eine gute Abdichtung verhindert das Eindringen von Kälte, Feuchtigkeit und Verunreinigungen in das Lager. Bei Kälte empfiehlt sich der Einsatz von Hochleistungsdichtungen wie Doppellippen- oder Labyrinthdichtungen. Doppellippendichtungen verfügen über eine innere und eine äußere Lippe, die Fremdkörper und Feuchtigkeit besser abhalten. Labyrinthdichtungen besitzen eine komplexe Kanalstruktur, die das Eindringen von Fremdkörpern in das Lager erschwert. Dadurch werden Schäden an der Lagerstruktur durch die Ausdehnung von Eis reduziert und das Eindringen von Verunreinigungen, das zu erhöhtem Lagerverschleiß führen würde, verhindert.
Die Lageroberfläche kann mit einer Schutzbeschichtung versehen werden, beispielsweise mit Rostschutzfarbe oder einer Tieftemperatur-Schutzbeschichtung. Rostschutzfarbe verhindert das Rosten des Lagers bei Kälte oder Nässe, während Tieftemperatur-Schutzbeschichtungen die Auswirkungen von Temperaturschwankungen auf das Lagermaterial abmildern. Solche Beschichtungen schützen die Lageroberfläche vor direkter Erosion bei niedrigen Temperaturen und tragen dazu bei, Materialeigenschaftenänderungen durch Temperaturschwankungen zu minimieren.
Aufwärmen der Ausrüstung
Das Vorwärmen der gesamten Anlage vor dem Start ist eine effektive Methode. Kleinere Geräte können für eine gewisse Zeit in einem Klimaschrank gelagert werden, damit sich die Lager auf Betriebstemperatur bringen. Bei größeren Anlagen, wie beispielsweise Kranlagern, können Heizbänder, Heizlüfter oder andere Geräte zum Vorwärmen der Lager eingesetzt werden. Die Vorwärmtemperatur sollte im Allgemeinen zwischen 10 und 20 °C liegen. Dadurch dehnen sich die Lagerteile aus und erreichen wieder ihr normales Lagerspiel. Gleichzeitig wird die Viskosität des Schmierfetts reduziert, was einen reibungslosen Anlauf der Anlage begünstigt.
Bei einigen zerlegbaren Lagern ist das Vorwärmen im Ölbad eine gute Methode. Die Lager werden in auf die entsprechende Temperatur erwärmtes Schmieröl eingelegt, sodass sie gleichmäßig erwärmt werden. Dadurch dehnt sich das Lagermaterial aus und das Schmiermittel kann vollständig in den Lagerspalt eindringen. Die Öltemperatur liegt üblicherweise bei 30–40 °C. Die Vorwärmzeit beträgt je nach Lagergröße, Material und anderen Faktoren etwa 1–2 Stunden. Dies verbessert das Kaltstartverhalten des Lagers deutlich.

Obwohl Kälte den Lagern Probleme bereitet, lässt sich durch die Wahl des richtigen Fetts, der passenden Abdichtung und des Vorwärmschutzes ein starker Schutz aufbauen. Dies gewährleistet nicht nur den zuverlässigen Betrieb der Lager bei niedrigen Temperaturen und verlängert ihre Lebensdauer, sondern fördert auch die stabile Entwicklung der Branche, sodass TP unbesorgt neue industrielle Wege beschreiten kann.

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