Warum ein Getriebe Öl benötigt, beschreibt Christian Rüttling mit der Betrachtung des tribologischen Systems, das zeigt, dass sich alles zwischen einem Grundkörper und einem Gegenkörper abspielt. »In einem Getriebe können das Zahnflanken sein, Wälzkörper oder eine Dichtung, die auf der Welle läuft. Grundkörper und Gegenkörper werden durch einen Zwischenstoff getrennt. Dieser Stoff ist bei Getrieben in der Regel Öl. Bei anderen Systemen kann auch Kraftstoff oder Wasser als Zwischenstoff zum Einsatz kommen. Die Hauptaufgaben des Getriebeöls bestehen in der Reduzierung von Reibung und Verschleiß, dem Ableiten von Wärme oder auch dem Korrosionsschutz.«
Moderne Zahnradgetriebe müssen immer höhere Drehmomente bei gleichzeitig abnehmendem Bauraum bzw. Gewicht übertragen. Zudem kann der Betrieb von Getrieben im Zementwerk durch dauerhaft hohe Belastungen, schlagartige Beanspruchungen sowie herausfordernde Umgebungen geprägt sein. Christian Rüttling nennt als Beispiel hierfür starke Vibrationen beim Brechen und Mahlen sowie extreme Umgebungstemperaturen im Bereich der Ofenanlage. »In Kombination mit kürzer werdenden Durchlaufzeiten bzw. zunehmender Produktivität der Anlagen, stoßen herkömmliche Mineralöle schnell an ihre Grenzen. Kurze Ölwechselintervalle, hohe Servicekosten sowie Stillstandzeiten sind die Folge.«
Mineralöle – Synthetiköle
»Industrieschmierstoffe bestehen zu 95 % bis 98 % aus einem hochwertigen Grundöl. Hinzu kommen Additive, um die Qualitätsanforderungen hinsichtlich Tragfähigkeit, Reibungsreduzierung, Alterungs- und Oxidationsstabilität, Korrosionsschutz, Viskosität, Schäumungsverhalten etc. sicherzustellen«, unterstreicht Rüttling. Mineralisches Öl werde durch Destillation und Raffination aus Rohöl gewonnen. Aufgrund der einfachen Herstellungsweise zähle deshalb mineralisches Öl zu den kostengünstigeren Formen. Aufwendiger sei dagegen die Herstellung synthetischer Öle. Die Kohlenwasserstoffverbindungen, auf denen jedes Öl basiere, würden für diese Schmierstoffgruppe in einem chemischen Verfahren künstlich erzeugt. »Sie weisen dadurch einen einheitlichen Aufbau auf und sind deutlich leistungsfähiger. Zu ihren Vorteilen gegenüber Mineralölen gehören eine höhere thermische und oxidative Beständigkeit, ein geringerer Reibungskoeffizient, ein besseres Tieftemperaturverhalten sowie ein besseres Viskositätstemperaturverhalten durch einen größeren Viskositätsindex«, wie Christian Rüttling unterstreicht.
Premium-Schmierstoffe
Mit 90-jähriger Erfahrung in der Entwicklung und dem Bau von Getrieben sowie vielfältigen Kundenanwendungen, hat SEW-Eurodrive ein umfangreiches tribologisches Wissen. Auf dieser Grundlage und langfristig angelegten Testläufen wurde eine spezielle Rezeptur für ein eigenes Premium-Getriebeöl entwickelt. »GearOil by SEW-Eurodrive erhöht die Leistungsfähigkeit des Getriebes. So konnte etwa bei unseren Schneckengetrieben eine Drehmomentsteigerung bis zu 38 % erzielt werden. Es reduziert die Reibung zwischen den Zahnrädern, da es einen sehr guten Schmierfilm entwickelt, womit die Lebensdauer des Schmierstoffs sowie der Verschleißteile wie Dichtringe oder Lager verlängert wird«, wie Rüttling betont. Bei der Dichtungsverträglichkeit werde eine überdurchschnittlich gute Verträglichkeit mit den bei SEW eingesetzten Elastomeren erzielt. Im Segment der Getriebeschmierstoffe böten SEW-eigene Öle damit die längste Dichtungslebensdauer. »Die hohe Schadenkraftstufe (≥ 14 nach FZG-Fresstest) der Schmierstoffe verbessert den Schutz vor Fressen der Verzahnung. Gleichzeitig erhöht GearOil by SEW-Eurodrive die Effizienz des Getriebes und schützt vor Korrosion und dem schädlichen Aufschäumen des Öls. Die ›Self-cleaning‹-Eigenschaften der Schmierstoffe verhindern Ablagerungen, da sie Wasser und Schmutzpartikel binden«, so Rüttling weiter.
Erstölwechsel entfällt
Bedingt durch Einlaufeffekte sowie montageseitige Verunreinigungen ist es üblich, dass Getriebebauer einen Ölwechsel nach Erstinbetriebnahme bereits nach rund 500 Stunden vorschreiben. Kosten entstehen durch die Beschaffung des Öls und durch den Serviceeinsatz. Besonders bei schwer zugänglichen Getrieben, wie es beispielsweise bei Vertikalmühlensichtern der Fall ist, dürften Betreiber bestrebt sein, den Schmierstoff möglichst lange zu nutzen, um sich aufwendige Serviceeinsätze zu sparen. »Die spezifische Additivierung des SEW-Getriebeöls sowie abgestimmte Werksprozesse bei SEW-Eurodrive machen es nun möglich, dass der Erstölwechsel nach 500 Stunden entfällt. Der Schmierstoff muss erst nach dem üblichen Ölwechselintervall ersetzt werden. Dies gilt für Stirn- und Kegelstirnradgetriebe der Generation ›X.e‹ bis Baugröße 250 bzw. 175 kNm, die bei Auslieferung mit GearOil by SEW-Eurodrive befüllt sind«, so Rüttling.
Öle altern
Mit der Zeit verändern sich die Eigenschaften eines Getriebeöls – es altert. Das liegt neben der thermischen und mechanischen Belastung vor allem an der natürlichen Oxidation. Zudem wirken sich Verunreinigungen und Wassereintrag negativ auf die Lebensdauer aus. Sinkt die Ölqualität zu stark ab, kann eine ausreichende Schmierung nicht mehr sichergestellt werden – Reibung und damit einhergehender Verschleiß nehmen zu.
Wann mag der richtige Zeitpunkt für einen Ölwechsel sein? »Das lässt sich gerade bei den teils hochbeanspruchten Getrieben in der Zementindustrie schwer vorhersagen«, unterstreicht Christian Rüttling. Staubeintrag aus der Umgebung sowie große Temperaturunterschiede verlangen Getriebeölen viel ab. So kann es beispielsweise bei starken Temperaturschwankungen zu einem verstärkten »Atmen« kommen, wodurch Feuchtigkeit aus der Umgebung ins Getriebe gelangt. Zudem können kurzfristig auftretende Öltemperaturspitzen dazu führen, dass die erforderliche Mindestviskosität unterschritten wird, was zu erhöhtem Verschleiß bei Verzahnung und Lagern führt. Wie sich diese Bedingungen tatsächlich auf den Zustand des Öls und des Getriebes auswirkt, dürfte jedoch von Anlage zu Anlage unterschiedlich sein.
Klarheit über den Zustand des Getriebeöls sollen regelmäßige Ölanalysen liefern. Dabei wird eine Ölprobe aus dem Getriebe entnommen und im Labor untersucht. Neben der Beschaffenheit des Schmierstoffes können aus den Analyseergebnissen auch Aussagen über den Zustand des Getriebes abgeleitet werden. »Unvorhergesehenen Getriebeschäden und einem damit einhergehenden Anlagenstillstand kann so vorgebeugt werden. Zudem lassen sich Wartungsintervalle zustandsabhängig planen. Ölanalysen sind Teil der Life-Cycle-Services von SEW-Eurodrive«, wie Rüttling betont.
Lebensdauer und Leistung
Schmierstoffe tragen zur Leistungsfähigkeit eines Zahnradgetriebes bei und können in einem hohen Maße dessen Gesamtbetriebskosten beeinflussen. Damit das verwendete Öl einen optimalen Kompromiss aus Thermik, Verschleißschutz, Lebensdauer oder Kosten abbildet, sind viele Faktoren in die Entscheidungsfindung einzubeziehen. »SEW-Eurodrive geht mit dem hauseigenen Premiumschmierstoff GearOil noch einen Schritt weiter und stellt ein Öl bereit, das das Ergebnis aus 90 Jahren Erfahrung im Bereich der Antriebstechnik ist. Getriebe und speziell angepasster Schmierstoff sorgen beim Anlagenbetreiber so für ein optimiertes Kosten-Nutzen-Verhältnis«, ist Rüttling überzeugt. t
FAKTEN
Ölstandzeit in Abhängigkeit von der Ölbad-Dauertemperatur
Die höhere thermische Beständigkeit synthetischer Schmierstoffe ist der Darstellung von Betriebsstunden [1] über der Ölbadtemperatur [2] zu entnehmen. Der Bereich [4] kennzeichnet die Mineralöle, der Bereich [3] die synthetischen Öle auf Polyalphaolefinen-Basis (PAO).
Für beide Ölsorten gilt: Je höher die Durchschnittstemperatur, desto schneller fällt die Lebensdauer ab. Bei durchschnittlich 70 °C Ölbadtemperatur erreicht ein synthetisches PAO-Öl gegenüber einem mineralischen Öl eine fast doppelt so lange Lebensdauer. Bei 90 °C Ölbadtemperatur kommt ein mineralischer Schmierstoff eher nicht mehr in Frage, ein durchschnittliches synthetisches Öl zeigt hier eine Lebensdauer von ca. 10 000 Betriebsstunden.
Mineralische und synthetische Öle zeigen eine gewisse Spanne in Bezug auf ihre Gebrauchsdauer. So ist bei 70 °C die Standzeit des synthetischen Schmierstoffs CLP HC bei rund 20 000 Betriebsstunden begrenzt.
Der obere Grenzbereich [6] wird durch den SEW-Schmierstoff GearOil Synth beschrieben. Das GearOil by SEW-Eurodrive hat laut Anbieter eine um mehr als 25 % längere Standzeit als synthetische Öle geringerer Qualität. Auch im Bereich der mineralischen Öle hält SEW mit dem GearOil Base [5] einen Schmierstoff bereit, der eine bis zu 50 % längere Standzeit aufweisen soll als ein herkömmliches Mineralöl.