Oliesmering

Olie verdient de voorkeur boven vet in die gevallen, waarin vet om technische of economische redenen niet geschikt is. Bij hogere bedrijfstemperaturen wordt meestal de voorkeur aan olie gegeven. Deze hogere temperaturen kunnen het gevolg zijn van hoge toerentallen, hoge belastingen of hoge omgevingstemperatuur. De keus valt op oliesmering, wanneer bij vetsmering de nasmeerintervallen te kort zouden worden, wanneer de machine waarin het lager zit zelf oliegesmeerd is of wanneer er warmte uit het lager afgevoerd moet worden. Net als vet moet ook de olie die voor het smeren van lagers gebruikt wordt, goed bestand zijn tegen oxidatie, verdamping tegengaan en tevens corrosie voorkomen.

Typen olie:
Kreten als "machineolie" en "draaibankolie" worden nog wel gebruikt, maar hebben geen betekenis meer als handelsbenamingen. In plaats daarvan worden de verschillende oliën aangeduid als smeeroliën en geclassificeerd als minerale, dierlijke of plantaardige olie. De meest gebruikte smeeroliën voor wentellagers en tandwielen zijn minerale oliën. Dit zijn uit ruwe olie geraffineerde soorten; deze kunnen paraffinisch of naftenisch zijn of combinaties van die twee.

In de meeste gevallen zijn minerale oliën van goede kwaliteit het meest geschikt als smeerolie voor lagers en tandwielen. Puur minerale olie bevat geen onstabiele bestanddelen zoals stikstof; zuurstof- en zwavel- houdende stoffen en zuren, die de levensduur van een lager nadelig kunnen beïnvloeden. De meest gebruikte oliën zijn tegenwoordig hooggeraffineerde paraffinische oliën.

Synthetische oliën worden alleen gebruikt voor speciale toepassingen en hoofdzakelijk bij temperaturen boven 90°C, of bij zeer lage temperaturen. De belangrijkste synthetische oliën worden verder behandeld.

Dierlijke en plantaardige oliën kunnen in het algemeen niet gebruikt worden om lagers en tandwielen te smeren, omdat de kwaliteit na korte tijd achteruit kan gaan als gevolg van zuurvorming. In speciale gevallen kunnen echter zogenaamde samengestelde oliën, d.w.z. minerale oliën met een maximum van 10% dierlijke of plantaardige olie, gebruikt worden. Deze oliën worden vaker in de voedsel verwerkende industrieën toegepast. Volg de aanbevelingen van de leverancier op bij gebruik van deze oliën.

Soorten synthetische oliën:

Di-esteroliën hebben een lage viscositeit en worden over het algemeen gebruikt in instrumentlagers. Ze hebben uitstekende eigenschappen in het temperatuursgebied tussen -50 en +120°C en bieden vaak uitstekende bescherming tegen corrosie. Omdat de viscositeit van di-esteroliën minder beïnvloed wordt door de temperatuur dan die van minerale oliën, zijn di-esteroliën nogal populair in de lucht en ruimtevaartindustrie, met name voor gebruik in straalmotoren en helikoptertransmissies.

Dit zijn synthetische koolwaterstoffen (SHC-oliën) die eigenlijk kunnen worden omschreven als door de mens vervaardigde minerale oliën. Ze zijn vergelijkbaar met kunststoffen en rubbers. Ze bestaan nog niet zo lang en hebben eigenschappen die erg veel op die van di-esteroliën lijken wat betreft toepassingen bij hoge toerentallen.
Ze kunnen echter hogere temperaturen (-20 tot +160°C) en hogere belastingen verdragen.

Siliconenoliën worden gebruikt in instrumentlagers en andere lichtbelaste lagers, in het temperatuursgebied tussen -70 en +200°C. De smerende en corrosiewerende eigenschappen van deze oliën zijn beperkt. Fluorsiliconenoliën hebben eigenschappen die superieur zijn aan die van andere siliconenoliën.

Deze oliën, ook polyfluoralkylethers genoemd, hebben een goede stabiliteit tegen oxidatie en kunnen goed bij zeer hoge belastingen gebruikt worden.

Deze groep oliën wordt hoofdzakelijk gebruik in gevallen waarin de bedrijfstemperatuur boven 90°C komt. Voorbeelden van toepassingen zijn onder andere lagers in de natpartij van papiermachines en lagers voor kunststofkalanders. Polyglycolen zijn uitstekend bestand tegen oxidatie. Ze kunnen wel tien keer zo lang meegaan als minerale oliën. Polyglycolen verdikken niet en vormen geen koolafzettingen. Hun dichtheid is groter dan één, dus vrij water komt bovenop de olie te drijven. Het water kan bij stevig roeren echter wel in de olie gedispergeerd worden. Deze olie mag niet op alle markten algemeen toegepast worden.

Toevoegingen:
De meest voorkomende toevoegingen zijn anti-oxidanten, corrosiewerende middelen, anti-schuimmiddelen, anti-slijtage middelen en toevoegingen voor gebruik bij zeer hoge druk (EP).

Oliën die gebruikt worden bij hoge temperaturen en in contact staan met de lucht oxideren. Daarbij worden stoffen gevormd, die de viscositeit kunnen veranderen en corrosie kunnen veroorzaken. Anti-oxydanten verbeteren de stabiliteit van de olie tegen oxideren met een factor 10 of meer.

Er zijn twee typen toevoegingen die bescherming bieden tegen corrosie: in water oplosbare toevoegingen, zoals natriumnitraat, en in olie oplosbare toevoegingen, zoals middelen op basis van zink.

Veel toevoegingen verminderen de slijtage die kan plaatsvinden als gevolg van metallisch contact wanneer de smeerfilm doorbroken wordt. Deze toevoegingen, meestal anti-slijtage middelen (AW) genoemd, vormen aan de oppervlakte van het metaal een laag die beschermt tegen slijtage.De laag voorkomt rechtstreeks contact tussen de metalen contactvlakken, zelfs in de extreem dunne moleculaire laag aan het metaaloppervlak.

Wanneer olie gaat schuimen, wordt de belastbaarheid minder. Wanneer olie sterk schuimt, kan het uit het lager lopen. Dit verlies aan olie kan de doelmatigheid van de smering nadelig beïnvloeden. Door toevoeging van anti-schuimmiddelen wordt de oppervlaktespanning verminderd en zullen bellen in de smeerolie uiteen spatten, zodra ze de oppervlakte van het oliebad bereiken.

De meest voorkomende EP-toevoegingen bevatten stoffen als fosfor, chloor of zwavel. We weten niet precies hoe ze werken, maar ze gaan een chemische binding met het metaal aan. De hierdoor aan het metaaloppervlak gevormde stof is minder sterk dan het metaal zelf en gemakkelijker te verwijderen.
Daardoor wordt verhinderd, dat de metaaloppervlakken elkaar raken en aan elkaar hechten. Voor zwaarbelaste toepassingen, bijvoorbeeld lagers in walserijen, was het gebruikelijk vetten aan te bevelen die EP-toevoegingen bevatten, aangezien deze toevoegingen de belastbaarheid van de smeerfilm vergroten. Oorspronkelijk waren de meeste EP-toevoegingen loodverbindingen en de praktijk wees uit dat deze middelen de levensduur van lagers konden vergroten in gevallen waarin de smering verder te wensen overliet. Op grond van milieutechnische overwegingen hebben vele fabrikanten van smeermiddelen echter de loodverbindingen vervangen door andere stoffen; sommige van deze nieuwe stoffen blijken echter lagerstaal aan te tasten, hetgeen in sommige gevallen enorme verkorting van de levensduur tot gevolg had. Het kiezen van een EP-smeermiddel moet dus uiterst voorzichtig gebeuren en de fabrikant moet de zekerheid kunnen bieden, dat de gebruikte EP-toevoegingen geen schade zullen veroorzaken. In die gevallen waarbij bekend is dat het smeermiddel goed werkt, moet gecontroleerd worden of de samenstelling ongewijzigd is.

Vaste toevoegingen, zoals molybdeendisulfide, kunnen ook de smeereigenschappen verbeteren. De deeltjes moeten ongeveer 0,2 μm groot zijn; bij die afmeting blijven de deeltjes in de olie zweven. Grotere of kleinere deeltjes zullen zichzelf afscheiden.

Het effect van de temperatuur:
Minerale oliën op basis van paraffine leveren bijlage temperaturen aanzienlijk slechtere prestaties dan andere typen. Dit komt doordat paraffinen (wassen) uit de olie gaan kristalliseren en samenklonteren. De oliën kunnen echter ontdaan worden van hun paraffinebestanddelen om hun gedrag bij lage temperaturen te verbeteren. Bij temperaturen boven 90°C kunnen minerale oliën snel oxideren. Als vuistregel geldt dat de levensduur van een minerale olie 30 jaar is bij 30°C, 15 jaar bij 40°C enzovoort -d.w.z. de levensduur van de olie wordt gehalveerd voor elke 10°C temperatuurstijging. Bij 100°C zal de levensduur ongeveer drie maanden bedragen. Gebruik bij temperaturen boven 100°C een synthetische olie.

Smeeroliekeuze:
Olie wordt gekozen op basis van de viscositeit die nodig is om voldoende smering te geven bij de heersende bedrijfsomstandigheden. De viscositeit hangt af van de temperatuur. Zij neemt af als de temperatuur stijgt en neemt toe als de temperatuur daalt. Het is daarom niet alleen belangrijk de viscositeit bij 40 °C te weten, maar ook de viscositeit bij de bedrijfstemperatuur. De temperatuurafhankelijkheid van de viscositeit wordt de "viscositeitindex" (VI) genoemd. Een hoge viscositeitindex betekent een lage afhankelijkheid van de temperatuur. Hoe groter de variatie in temperatuur, des te belangrijker is het dat de viscositeitindex hoog is. Voor wentellagers moet een viscositeitindex van 85 of hoger aangehouden worden. De levensduur van een lager kan verlengd worden, wanneer de gekozen olie een iets hogere viscositeit heeft dan nodig bij de bedrijfstemperatuur. Een hogere viscositeit betekent echter ook een toename in de bedrijfstemperatuur. Er is dus een grens aan de mate waarin de smering op deze manier verbeterd kan worden. Zie grafiek.

 

Smeertechniek bij tandwielen:
Het kenmerkende voor tandwielen is dat in regelmatige, korte tijdsafstanden zeer hoge mechanische belastingen tussen de tandflanken ontstaan. Het gebruikte smeermiddel wordt dus korte tijd zwaar belast en dan weer ontlast. Al naar gelang de bedrijfsomstandigheden kunnen achtereenvolgens hydrodynamische, elasto-hydrodynamische en mengwrijving optreden en in uitzonderlijke gevallen bij niet functioneren van het smeersysteem zelfs grenswrijving. Het gebruikte smeermiddel dient zowel voor resorptie van de mechanische belasting en voor de vermindering van de tandflankwrijving het op elkaar glijden van de tanden. Daarbij wordt het rendement, de slijtagevermindering, de afvoer van wrijvingswarmte en de vermindering van geluiden, die bij het op elkaar stoten van de tandflanken ontstaan, verbeterd.
Gezien de verscheidenheid van drijfwerksoorten, bedrijfseisen, milieu-invloeden en temperatuurgebieden is de smeermiddelkeuze een belangrijke factor bij de gebruiksbetrouwbaarheid en levensduur van de betreffende constructie. Overeenkomstig DIN 51509 worden afhankelijk van de omtreksnelheid verschillende soorten smeermiddelen aanbevolen:

Hoog-consistente hechtsmeermiddelen worden bij grote, open lopende drijfwerken gebruikt, bijv. bij cementmolens; kraaninstallaties, draaioven aandrijvingen. Deze bevatten bitumen toevoegingen die de aanhechting verbeteren of andere hechtmiddelen, welke aan het product een zekere elastische eigenschap verlenen. Ze worden met een kwast opgebracht of opgespoten.

Hier is een vet dompelsmering met week tandwielvet, waarin een tandwiel wordt gedompeld, gebruikelijk. Het gebruik van de dompelsmering impliceert dat het navloeien van smeermiddel tussen de tanden wordt gewaarborgd. Een te hoge vetconsistentie, eventueel tezamen met een lage temperatuur, kan een vrije loop van de tandwielen tot gevolg hebben, zodat de op het wrijfpunt benodigde hoeveelheid smeermiddel niet meer beschikbaar is.

Hier komt de olie dompelsmering het meest voor. Ofwel de tandwielen of ook de meegesleepte schepwielen en spuitschijven smeren de tandflanken door hun eigen beweging.

Hier is meestal een oliespuitsmering vereist. De olie wordt met behulp van een pomp in een brede straal in de regel radiaal kort voor de tandingrijping ingespoten. De olie kan ook via op de juiste manier geordende kanalen onder druk over de tanden worden gedistribueerd.

Voor de slijtage-arme lastoverbrenging moet een smeermiddel worden gekozen, dat:

1.  
   1. een voldoende hoge basisolie viscositeit, ten minste nominale viscositeit, bezit
   
   
   2. een goede VKA-waarde beschikt (lastkrachtwaarde)
   
   
   3. goede resultaten verkrijgt op de FZG-testmachine.
   
   

Een goede VKA-waarde voor drijfwerkgebruiken begint bij een laskracht van 3000 N. De minimum krachtklasse 9 moet gezien worden als een goed resultaat op de FZG-testmachine. Met deze resultaten moet rekening worden gehouden bij de materiaalcombinatie staal/staal. Voor tandwielen uit kunststofmaterialen zijn de wrijvingswaarden en de verenigbaarheid van het smeermiddel van belang. Vanwege de economische produktiemethoden worden steeds meer tandwielen van thermoplastische kunststoffen gebruikt, vooral polyamide 66 (met of zonder glasvezelversterking), polyoxymethyleen (POM) of polybutyleen tereftalaat (PBTP, normaliter versterkt met glasvezel). Verder worden ook polyurethaan (PUR), polypropyleen (PP) en Polycarbonaat (PC) gebruikt.

Oorzaken van slijtage en schade:
Het aaneenlassen van de oppervlakken en vervolgens het van elkaar afscheuren door de glijbeweging veroorzaken de plotselinge materiaalslijtage. Dit proces wordt wel vreten genoemd. Aan de andere kant worden vormen van schade zoals vlekvorming en de vorming van pitting door de toenemende belastingsduur veroorzaakt en worden tot de vermoeidheidsverschijnselen van tandflanken gerekend. Bij langzame omtreksnelheden kan leegloopslijtage optreden. Alle vier de vormen van schade leiden tot materiaalverlies. Vreten, pitting en vlekvorming kunnen behalve door het ontwerp ook met behulp van een geschikt smeermiddel worden beïnvloed.

Een geschikt extreme-pressure (EP) additief heeft een grote invloed op het vreetdraagvermogen. Dit blijkt uit de meetwaarden van de vierkogel testmachine en de FZG-testmachine. Door de juiste EP-additieven kan het vreetdraagvermogen worden vervijfvoudigd. Door verdubbeling van de basisolie viscositeit kan het vreetdraagvermogen ongeveer met 15 tot 50% worden verhoogd.

Pitting, of putjes, zijn verschijnselen van materiaalmoeheid, die door continue belasting kunnen ontstaan. De vorming van pitting kan verhinderd worden door verlaging van de wrijvingscoëfficiënt tengevolge van het gebruik van de juiste vaste smeerstoffen. Daarnaast kan het draagvermogen van de putjes door de basisolie viscositeit te verdubbelen met 5 tot 10% en door een synthetische basisolie met lage wrijvingscoëfficiënt te kiezen met de factor 1,3 tot 2 worden verhoogd. De bedrijfsviscositeit mag niet lager worden dan 20 mm²/s. Wanneer er zich reeds oppervlakte putjes op de tandflanken bevinden, kan dit proces door een MoS₂-bevattende tandwielolie of door een tandwielolie waaraan MoS₂ wordt toegevoegd worden omgekeerd. Een dergelijk omgekeerd proces is algemeen bekend. Deze omgekeerde vorming vindt vanaf de basis van de pitting plaats, zodat niet alleen de diameter van de putjes maar ook de diepte ervan wordt verkleind.

Vlekvorming kan ook door smeermiddelen worden beïnvloed. Door een geschikt extreme-pressure (EP) additief te kiezen kan het draagvermogen van de grijze vlekken met een factor 2,7 worden vermeerderd. Door de bedrijfsviscositeit te verdubbelen wordt een verhoging tot twee maal de waarde bewerkstelligd.

Bij langzame omtreksnelheden kan zich tussen de tandflanken geen dragende hydrodynamische smeerfilm vormen, waardoor er versterkte meng- en grenswrijving kan optreden. Het gevolg is een constante materiaalaantasting. Door de nominale viscositeit te verdubbelen kan een verdrievoudiging van de levensduur worden gerealiseerd, terwijl een juist additief de levensduur van één tot driemaal kan verhogen.

Invloed van additieven:
Door de juiste additieven wordt het draagvermogen vooral op vertandingen met hoge belasting bij optredende mengwrijving aanzienlijk verbeterd. Deze verhoging van het draagvermogen is te zien aan de karakteristieke waarden die bepaald zijn op de vierkogel testmachine (VKA-laskracht, VKA-slijtagekap) en de FZG-testmachine. Als er maar één waarde in acht wordt genomen leidt dit in vele gevallen tot verkeerde beslissingen. Daarom is het belangrijk alle drie de grootheden voor de beoordeling van het draagvermogen in acht te nemen.

Het belastingsdraagvermogen, bepaald door de bedrijfsviscositeit en invloed van additieven, wordt hoger met toenemende VKA-laskracht en afnemende grootte van de slijtagekap. De slijtagekap wordt in het belastingsbereik gemeten, waarvoor de huidige producten werden ontwikkeld (lage belasting = 400 N, gemiddelde belasting = 600 N, hoge belasting = 800 N)

Voor de op de praktijk gerichte test van drijfwerksmeermiddelen leent de FZG-testmachine zich uitstekend, waarmede informatie verkregen wordt over het draagvermogen van de tandflanken en de belastingsgrens voor vreten. Als resultaat van de test, verkrijgt men het slijtageverloop van het tandwiel en het rondsel en kent men de grootte van de kracht waarbij het vreten is opgetreden.

Langzaam lopende open drijfwerken:
Voor open drijfwerken worden de tanden eerst met het smeermiddel bestreken en vervolgens stapsgewijs tot de respectieve maximale belastingsgrenzen belast (specifieke tandwielsmering)
Gesloten drijfwerken met dompelsmering:
De producten die geschikt zijn voor gebruik in gesloten drijfwerken, worden aanvullend aan een FZG-test bij hoog toerental en aan dompelsmering onderworpen.
Bepaling van de vereiste smeermiddelviscositeit voor stalen drijfwerken:
Het bepalen van de vereiste smeermiddelviscositeit afhankelijk van belasting en toegevoegde criteria, zoals drijfwerkgrootte (asafstand) of verschillend lagerblok of drijfwerksoort (drijfwerk met wentellagers, glijlagers of tandwiel en wormoverbrenging) worden in onderstaande grafiek getoond. Deze methode is geschikt voor het kiezen van meest geschikte olieviscositeit. Een tandwiel berekening brengt hierover uitsluitsel.

Smering van reductiekasten:
Al onze reductiekasten zijn geleverd zonder olie. De eindgebruiker dient de nieuwe of gereviseerde reductiekast van de nodige hoeveelheid olie te voorzien. Alle oliekenmerken zijn vermeld op het kenplaatje op de reductiekast.
Wijze van smeren:
De tandwielstelsels worden door spatsmering gesmeerd vanuit de olie reserve onderaan in het carter of door olie injectie op de tandwielen door middel van een smeerpomp. De lagers zijn automatisch mede gesmeerd door de weggeslingerde oliespatten van de tandwielstelsels, door het afstromen langs de carterwanden of door omgelegde olieomlopen. In bepaalde gevallen kunnen één of meerdere lagers geïsoleerd opgesteld staan, zodat spatsmering hier niet kan werken. Deze lagers zullen dan voorzien worden van een vetsmering, een vet van een goede kwaliteit en voorzien van antioxidantia. De aanwezigheid van een soortgelijke smeringen is steeds vermeld op de kasten en op de samenstellingsplannen.


De olievulling
De olievulling gebeurd steeds langs de olievuldop of via het kijkdeksel bovenaan de kast.
De vermelde hoeveelheid olie op de documenten of kenplaat is steeds benaderend. Het oliepeil in de kast is slechts op niveau wanneer de olie het aangeduide niveau op het peilglas of oog heeft bereikt.
Wanneer het carter ingedeeld is in verschillende niveaubekkens, dient men de olie in het hoogste niveaubekken uit te gieten. De overlopende olie vult alzo de lager gelegen niveaubekkens. De olie zal in het laagste gedeelte op niveau zijn, wanneer de olie het teken op het peilglas of oog heeft bereikt.
Het olieniveau moet gerespecteerd worden. Een te veel aan olie verbetert niets aan de doeltreffendheid van de smering, maar geeft aanleiding tot een abnormale opwarming van de reductiekast bij bedrijf en geeft aanleiding tot olieverliezen langs de asdichtingen.
Na elke opening van het kijkluik of deksel dienen de kontact vlakken nauwgezet te worden gereinigd. Bij de montage dienen de contact vlakken zuiver te zijn en de dichting opnieuw te worden aangebracht. Voor kasten waar geen of wanneer de peilglazen niet te zien zijn staan hieronder enkele tips.

De opstart
De opstart van de installatie heeft meestal een inloopperiode nodig die wij ten zeerste aanraden om alzo een oplopende belasting van de reductiekast te bekomen. De werking van de reductiekast doet de temperatuur geleidelijk oplopen, afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden. Deze opwarming kan 40°C tot 50°C boven de omgevingstemperatuur bedragen. Een werkingstemperatuur, gemeten op de carter, van 80°C tot 85°C kan aanvaardbaar zijn zonder nadelige gevolgen.
Indien een uitwendige smeerpomp voorzien is dient men er zich van te vergewissen of er omloopsmering is via stromingsmeters en drukmeters. Indien er zich problemen voordoen dient men de pomp en leidingen op te gieten. Deze operatie kan geschieden door een buisstuk na de pomp los te koppelen of via het filterelement. De aandrijving via een elektromotor maakt de smering onafhankelijk van de werking van de reductiekast. Hier wordt een voorsmering mogelijk. Dit voordeel is gemakkelijk te verwezenlijken door de hoofdmotor via een vertragend tijdsrelais te laten starten. Verschillende smeercontrolesystemen voorzien reeds elektrische contacten om deze tijdsvertraging van de hoofdmotor en debietcontrole in te bouwen. In sommige gevallen kan een oliekoeler met wateromloop ingebouwd worden. Het koelwater dient gefilterd te worden om verstopping van de koeler te voorkomen.

Onderhoud
Het concept van onze kasten begrenst het onderhoud tot:

Rendement van de smering:

Bewaking:
Onze toestellen zijn voorzien om gedurende een lange tijd te werken. Dit heeft tot gevolg dat regelmatige en ver doorgedreven inspecties niet nodig zijn. Wij raden dan ook aan bij de jaarlijkse stilstand de toestand van de vertanding na te zien en een eventuele visuele controle van de lagers door afname van de deksels. Trillingsmetingen gedurende de werking kunnen hier ook een oplossing bieden.
Alle veranderingen in het gedrag van de reductiekast (temperatuur, geluid, gebrekkig oliedebiet,…) zijn aanwijzingen van anomalieën. In geval van twijfel kunnen bovenvermelde controles uitgevoerd worden.

Opslag:
Indien wij vooraf ingelicht zijn dat de reductiekast een langer transport, of een langere opslag voor in gebruikstelling zal ondergaan, kunnen wij de inwendige onderdelen insmeren met een conserveringsolie Castrol 220SP (de technische fiche is steeds beschikbaar). Indien deze olie oplosbaar is in de smeerolie is een reiniging voor de in gebruikstelling niet noodzakelijk.
Voor opslag langer dan 1 jaar, of extreme klimatologische omstandigheden, moeten supplementaire voorzorgen genomen worden. Vochtopslorpende producten dienen te worden voorzien, en de reductiekast moet volledig van de buitenlucht worden afgesloten (ontluchters, aansluitingen, enz,...). Contacteer ons in dit geval.
Dit geldt eveneens indien deze toestanden niet vooraf konden voorzien worden, stockeer in ieder geval de reductiekast in een droge ruimte met constante temperatuur.

Oliepompen en olie omloopinstallaties:

Oliehoeveelheden voor lagers bij omloopsmering


Richtwaarden voor oliehoeveelheid bij injectiesmering
+ diameter en aantal verstuivers bij injectiesmering


Smoorplaatjes l ≤ 2,5.d η = 5 –24°E = 38 – 180cst