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Schmierung

[751] Schmierung, Verfahren, um die unmittelbare Berührung von aneinander bewegten Flächen möglichst zu verhindern und insbesondere die Folgen unmittelbarer Berührung: Arbeitsverlust, Abnutzung und Erhitzung zu vermeiden. Als Schmiermittel kommen Fette und fette Oele (s.d.) sowie Mineralöle (s.d. und Petroleum) in Betracht, die mittels besonderer Schmiervorrichtungen an die zu schmierenden Stellen geschafft werden.

Wirkungsweise der Schmiermittel. Bei genügender Schmierung soll zwischen zwei Gleitflächen die Reibung innerhalb des Schmiermittels auftreten. Theoretisch soll sich also der Vorgang so vollziehen, daß an den Gleitflächen A und B (Fig. 1) das Schmiermittel in zwei Schichten (a, b) fest haftet und sie voneinander trennt (Adhäsion, Schlüpfrigkeit), während zwischen diesen zwei Schichten die Reibung (Schlangenlinie in Fig. 1) als innere Reibung des Schmiermittels auftritt, die der Zähflüssigkeit des letzteren (Kohäsion, Viskosität) entspricht, relativ gering und vom Drucke der Flächen A B gegeneinander unabhängig ist. Das Schmiermittel muß also möglichst große Adhäsion und möglichst geringe Kohäsion haben, d.h. möglichst schlüpfrig und recht dünnflüssig sein und bleiben. Praktisch wird das Zutreffen obengedachten Vorganges beeinflußt:

1. Durch die große Schwierigkeit einer jederzeit vollkommenen Trennung der Gleitflächen A und B, sei es infolge hoher Belastung eines Lagers oder unexakter Arbeit bezw. Abnutzung an den Flächen u.s.w. Haben z.B. die Schmiermittel in solchem Falle keine sehr hohe Adhäsion, so werden sie stellenweise oder überhaupt verdrängt; dann entsteht Heißlaufen, Beschädigung, Abnutzung. Vorübergehend kann das Heißlaufen durch Einschütten von Schwefelpulver, Graphit u.s.w. verhindert werden; schwieriger ist es, die Abhängigkeit von Druck, Geschwindigkeit und Beschaffenheit der Gleitflächen durch das Schmiermittel vollkommen zu beseitigen.

2. Durch die wachsende Größe der relativen Geschwindigkeit der Flächen A und B ist auch eine Zunahme der Reibung sowie eine zunehmende Temperatur des Schmiermittels bedingt; letztere setzt – bis zu einer bestimmten Grenze – die Viskosität und damit auch die innere Reibung herab, ebenso umgekehrt [8]. Die Schlüpfrigkeit (Adhäsion) eines Schmiermittels nimmt mit zunehmender Temperatur ab, wodurch die direkte Berührung der Gleitflächen begünstigt wird und umgekehrt. Zu- und Abnahme der inneren Reibung und der Adhäsion erfolgen indessen nicht im gleichen Verhältnis wie jene der relativen Geschwindigkeit.

3. Durch die mehr oder weniger hohe äußere Temperatur der Gleitflächen A und B selbst oder deren Umgebung kann eventuell der Aggregatzustand des Schmiermittels verändert werden: bei niederer Temperatur (Eismaschinen u.s.w.) Erstarrung, bei sehr hoher Temperatur (Heißdampf u.s.w.) Verflüchtigung oder Entflammung.

4. Säuregehalt sowie fremde (gelöste und feste) Beimengungen zum Schmiermittel können eine ungünstige Veränderung der Gleitflächen veranlassen (vgl. das unter 1. Gesagte wegen der Folgen).

5. Durch Schmiernuten u.s.w. wird die Dicke der schmierenden Schichte ungleich, also die theoretische Voraussetzung wesentlich modifiziert.

Eine große Schlüpfrigkeit (Adhäsion) verbürgt die Erhaltung einer genügend starken Schichte des Schmiermittels, auch bei höherem Druck, ist also in den meisten Fällen der Praxis in erste Linie zu stellen (Tragfähigkeit des Schmiermittels); in zweiter Linie steht die Kohäsion (Schmierfähigkeit). Vgl. [1]–[9].

Feste Schmiermittel (Fettschmierung). Es ist ziemlich sicher erwiesen, daß die Verwendung von konsistenten Fetten zur Schmierung von Lagern im allgemeinen gegenüber der Verwendung von Schmieröl einen größeren Kraftverbrauch und ein öfteres Heißlaufen der Lager im Gefolge hat. Die festen Schmiermittel arbeiten so, daß sich die damit geschmierten Lager rasch erwärmen; das Fett wird dann flüssig und schmiert, wodurch sich das Lager wieder abkühlt u.s.w. Es besteht also eine gewisse Ungleichmäßigkeit und Unsicherheit dieser Art[751] Schmierung; außerdem muß in allen Fällen die Schmiere der zu schmierenden Fläche durch besonderen Druck zugeführt werden; bei hoher Außentemperatur fließt dem Lager zu viel, bei niederer zu wenig Schmiere zu; die völlige Undurchsichtigkeit des Schmiermaterials läßt Verunreinigungen schwer erkennen; auch ist ein großer Verbrauch an Putzlappen bedingt, überhaupt der Betrieb im allgemeinen teurer als bei der Oelschmierung. Vorteilhaft kann die Fettschmierung nur unter besonderen Umständen werden, z.B. dort, wo die sich reibenden Flächen unter sehr hohem Druck stehen, bei langsam laufenden, schwer belasteten Zapfen, bei schwer zugänglichen Lagern, bei ausgedehnten Triebwerksanlagen mit geringen Umlaufzahlen oder bei schnell rotierenden Maschinen, bei denen das Oel leicht abgeschleudert wird, bei Leerscheiben, Zahnstangen, Riemen, Wagenachsen (Wagenschmiere) u.s.w. Als Material wurde früher vielfach Rinds- und Hammelstalg benutzt, das aber, weil zu teuer, nur noch seiten (zum Einfetten der Ledertreibriemen) zur Anwendung kommt. In Amerika verwendet man da und dort noch als Adhäsionsfett ein Gemisch von drei Teilen Tran und einem Teil heißem Talg. Bei uns besteht heutzutage das starre Fett fast nur aus tierischen und pflanzlichen Seifen mit Zusatz von Mineralöl, eventuell auch Kolophonium.

Oelschmierung. Es gibt fast für jeden Verwendungszweck ein besonderes Schmieröl. Von animalischen Fetten kommen hauptsächlich Tran, Klauen- oder Knochenöl (höchst schlüpfrig, teuer, nur für feinere Maschinen, Uhren u. dergl.), Spermazetiöl (aus Walrat, ebenfalls ausgezeichnet für feinere Maschinen) zur Anwendung. Schmalzöl und Wollschweißöl werden nur vermischt verwendet. Von pflanzlichen fetten Oelen kommen in raffiniertem Zustande (vgl. Oelfabrikation) Rüböl, Olivenöl (seiten unvermischt) und Rizinusöl (sehr zähflüssig) zur Verwendung; zum Vermischen mit andern Oelen dient Baumwollsamenöl, und zum Schmieren ganz seiner Maschinen Mandelöl. Harzöle sind nur mit Mineral- oder Pflanzenöl vermischt brauchbar; man nennt sie dann »schwere Oele« und sie finden als Zylinderöle (s. unten) und solche Oele, welche für höhere Temperaturen und hohen Druck bestimmt sind, Verwendung. Die Mineralöle und das Petroleum haben heute die größte Verbreitung als Schmieröle; die zähflüssigen Abspaltungen werden durch Destillation gewonnen und durch weitere Destillation bezw. durch Filtrieren, Behandeln mit Schwefelsäure und nachher mit Lauge raffiniert. Sie haben vor allen andern Schmierölen den großen Vorzug, daß sie an der Luft unverändert bleiben (abgesehen von Farbänderungen), keine Säure bilden, nicht verdicken, nicht eintrocknen und bei höheren Temperaturen sehr dünnflüssig werden, also geringe Reibungswiderstände veranlassen. Manche Mineralöle kommen den heften fetten Oelen als Schmiermittel gleich, sind aber billiger als letztere. Zähflüssigkeit (Kohäsion) und Schlüpfrigkeit (Adhäsion) gehen bei Mineralölen meistens parallel; zu der wichtigsten Eigenschaft – der Schlüpfrigkeit – muß deshalb die größere innere Reibung in Kauf genommen werden. Im Handel unterscheidet man die Oelsorten bereits nach dem Verwendungszweck: es gibt Kompressor-, Maschinen-, Spindel-, Transmissions-, Turbinen-, Walzen-, Zylinderöle u.s.w. Wir verwerfen bezüglich der Lieferungsbedingungen für Schmieröle auf [7] und bemerken hier nur allgemein, daß – abgesehen von den vom Verwendungszweck bedingten besonderen Rücksichten – jedenfalls verlangt werden muß: hinreichende Schlüpfrigkeit, Volumbeständigkeit, Flüssigbleiben bei niederer und Nicht-zu-dünnflüssig-werden bei hoher Temperatur, Freisein von Säuren, Wasser und festen Beimengungen, bestimmter Entflammungspunkt, kleiner Reibungswiderstand bei der Temperatur [3], bei der sie verwendet werden. Das Vorhandensein der vorgeschriebenen Eigenschaften wird durch die Oelprüfung [4]–[6] festgestellt (Oelprobiermaschine, Viskosimeter, Flammpunktprüfer u.s.w.). Die Mineralöle, welche in allen gewünschten Flüssigkeitsgraden hergestellt werden, haben vor den Tier- und Pflanzenölen den Vorteil, daß sie nicht harzen, fast säurefrei und billig sind. Dagegen sind sie nicht so schlüpfrig wie jene. Man schmiert daher in den meisten Fällen am vorteilhaftesten mit Mineralölen und verwendet da, wo größere Anforderungen an die Schlüpfrigkeit gestellt werden, Mischungen von Mineralölen mit Tier- und Pflanzenölen oder nur letztere, von denen Rüb-, Oliven-, Knochenöl und auch Talg für Zylinderschmierung die gebräuchlichsten sind. Durch Zusatz von 2–3% Flockengraphit zu Schmierölen entstehen die sogenannten Graphitöle, die eine wesentliche Ersparnis bei der Schmierung ermöglichen, ahne daß die damit geschmierten Maschinenteile eine besondere Abnutzung erleiden sollen [9].

Der Verbrauch an Schmiermitteln, nach welchem sich die Gesamtkosten für die Schmierung berechnen lassen, hängt selbstverständlich von der richtigen Verwendung ebenso ab wie von der Art der Schmiere. Für die Oekonomie der Schmierung sind indessen diese Kosten nicht allein entscheidend; es spielt dabei auch der relative Kraftverbrauch für die Schmierung und die Abnutzung der geschmierten Teile eine Rolle. – Bei der Maschinenschmierung ist – wie wir nochmals hervorheben – vor allem darauf zu sehen, daß das Schmiermittel genügend schlüpfrig ist. Das Kaltgehen der Lager allein ist kein Beweis für die genügende Schlüpfrigkeit, sondern der geringe Verschleiß der Gleitflächen. Ein schlüpfriges Schmiermittel bedingt geringeren Verschleiß der Gleitflächen, größere Sicherheit im Betriebe und kleineren Verbrauch, da eine geringere Menge desselben zur Schmierung ausreicht. – Bei Dampfzylinder und Schieberkasten kommt nur die Schlüpfrigkeit der Schmiermittel, nicht auch die innere Reibung in Betracht. Hier sind die Umstände für die Schmierung sehr ungünstig; die Temperatur ist hoch und nur ein kleiner Teil des Schmiermittels dient zur Schmierung, während der größere Teil ungenützt durch den Dampf fortgerissen wird. Hierdurch ist der Verbrauch sehr groß und die Ersparnis bei Verwendung schlüpfriger Oele sehr wesentlich; denn der Verbrauch hängt nur von dem Grade der Schlüpfrigkeit ab. – Die Zähflüssigkeit (innere Reibung) ist bei rasch umlaufenden Maschinen von großer Bedeutung. In Spinnereien wird mit dünnflüssigen Oelen zum Schmieren der Spindeln eine bedeutende Kraftersparnis erzielt. Bei vielen Textilmaschinen sind nur Pflanzenöle verwendbar, weil – besonders bei weißen Waren – Mineralölflecken nicht herausgehen. Die Verwendung konsistenter Maschinenfette zum Schmieren rasch umlaufender [752] Maschinen ist der großen inneren Reibung bezw. des großen Kraftverbrauches halber unvorteilhaft. Die große Zahl der Schmiermittel, die Verschiedenheit der Schmiervorrichtungen, der Beschaffenheit und des Materials der Gleitflächen machen die Aufstellung bestimmter Regeln für die Maschinenschmierung in den einzelnen Fällen unmöglich. Es ist vor allem darauf zu sehen, daß den Gleitflächen das Oel genügend und gleichmäßig zugeführt wird, damit sich die Gleitflächen möglichst wenig reiben, denn die durch die Reibung abgeriebenen seinen Metallteilchen wirken wie Schmirgel weiter zerstörend auf die Gleitflächen. Das abwechselnde Lau- und Kaltgehen der Lager ist die Folge der bald größeren, bald geringeren Reibung der Gleitflächen, welche in unregelmäßigem Oelzufluß, meistens aber in der Veränderung der Gleitflächen ihre Ursache hat. Für den letzteren Fall ist die Verwendung eines schlüpfrigeren Oeles vorteilhaft. Wenn die Lager lau gehen, ist die Reibung bezw. der Kraftverbrauch größer als wenn sie kalt gehen; nur wenn das Langehen durch die Außentemperatur, z.B. im Freien durch die Sonne, hervorgerufen wird, ist die Reibung geringer.

Schmiervorrichtungen. Die Zuführung des Schmiermittels zu den Gleitflächen muß der Sicherheit des Betriebes halber jederzeit sicher und gleichmäßig und die Menge im Interesse der Sparsamkeit regelbar sein; die Schmierung soll nur während des Ganges der Maschine stattfinden und geschieht am bellen selbsttätig. Unter den Fettschmierapparaten sind die bekanntesten die Tovote-Büchsen (Fig. 2), die Stauffer-Büchsen (bei welchen das mit Fett gefüllte Oberteil auf das Unterteil aufgeschraubt und das Fett in Schmiernuten gepreßt wird), die Zweiffel-Büchsen (Fig. 3), die Federdruckbüchsen (Fig. 4). Aehnliche Apparate findet man in allen Katalogen der Armaturenfabriken beschrieben und abgebildet. Sie dienen hauptsächlich der Schmierung von Lagern.

Die Schmiervorrichtungen für Schmieröle sollen möglichst an dem höchsten Punkte der Gleitflächen angeordnet sein, damit das zwischen den Gleitflächen hinabfließende Oel auch die oberen Teile der Gleitflächen vollständig sättigt und den Spielraum zwischen ihnen ausfüllt. Dies ist namentlich bei geringer Umdrehungsgeschwindigkeit und großem Zapfendurchmesser zu beachten; je geringer erstere und je größer der letztere, desto weniger Oel wird von dem sich drehenden Zapfen mit nach oben genommen und desto leichter fließt es nach unten ab, so daß der Zwischenraum zwischen den oberen Hälften von Lager und Zapfen unausgefüllt bleibt. Dieser Uebelstand, dem man wirksam durch ein zähflüssiges Oel begegnet, hat größere Abnutzung der Gleitflächen sowie das Schlagen bei Kurbelzapfen zur Folge. – Auch bei breiten horizontalen Lagern ist möglichst nur eine entsprechend große Oelzuführung in der Mitte zweckmäßig, damit das in der Mitte zwischen den Gleitflächen befindliche, durch die abgeriebenen Metallteilchen verunreinigte Oel stets durch reines Oel ersetzt wird. Schmiernuten sind unentbehrlich.

Die einfachste, aber unvollkommenste Schmiervorrichtung ist ein Schmierloch in der Mitte, in welches vermitteln der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Schmierkannen Oel eingebracht wird. Die Kanne (Fig. 5) hat einen fest verschlossenen mit Entlüftung versehenen Deckel; beim Neigen der Kannen öffnet man durch Fingerdruck das Auslaßventil. Die in Fig. 6 dargestellte Spritzkanne gibt das Oel nach einem Druck auf den Federböden ab. Im übrigen unterscheidet man:

1. Schmiervorrichtungen unter Benutzung des natürlichen Gefälles zur Leitung des Oels nach den zu schmierenden Stellen, und

2. Druckschmierung, bei welcher das Oel mittels künstlichen, durch Dampfspannung, Schmierpressen, Schmierpumpen u.s.w. erzeugten Druckes an die Schmierstellen befördert wird.

Zu 1. gehören die bekannten Dochtöler (Fig. 7), die Nadelschmieröler oder Stiftöler (Fig. 8), die Tropföler (Fig. 9) u.a., wie sie von jeder Armaturenfabrik [10] geliefert werden. Bei den Dochtölern muß das Oel[753] wasserfrei sein und darf auch keinen Graphit enthalten; sie werden ebenso wie die Stiftöler bei Unterbrechung der Schmierung abgenommen. Bei Tropfölern bestehen in der Regel besondere Absperrvorrichtungen; vgl. a. Lager. – Die einfachsten, zu 2. gehörigen Vorrichtungen für Dampfzylinderschmierung sind in den Fig. 10 und 11 dargestellt. Sie bestehen aus einem Kugelgefäß, welches oben durch eine Schraube oder einen Hahn und unten ebenfalls durch einen Hahn verschlossen werden kann. Das Schmiermittel wird durch die obere Oeffnung eingefüllt, während der untere Hahn geschlossen ist. Hierauf wird die obere Oeffnung geschlossen und der untere Hahn ganz oder zum Teil geöffnet; der Dampf dringt in das Gefäß ein, wo er kondensiert, und das Schmiermittel fließt mit dem Kondenswasser durch die Bohrung des Hahns in den Dampfzylinder. Da die Schmierung keine fortwährende ist, sind diese Hähne nicht vorteilhaft. – Eine bessere Einrichtung ist der sogenannte Lubrikator (Fig. 12), der auf das Dampfrohr vor dem Dampfzylinder aufgeschraubt wird. Durch Kondensation des eintretenden Dampfes wird das Oel nach oben gedrängt und durch den seitlich angebrachten Tropfenzeiger in der Pfeilrichtung durch einen besonderen Oelkanal in das Dampfrohr gedrückt. Sowohl die Dampfzuströmung als auch die Tropfenschmierung lassen sich (durch Handräder) regeln; für den Ablaß des Kondenswassers dient ein Entleerungshahn.

Schmierpressen und Schmierpumpen sind in so großer Zahl und Mannigfaltigkeit ausgeführt, daß wir im allgemeinen auf die Kataloge der Armaturenfabriken [10] und auf [11] verweisen müssen. Viel verbreitet sind die Mollerupschen und Ritterschen Einrichtungen; neuerdings findet auch die Graphitölschmierpresse (D.R.P. Nr. 134317) von Schneider & Helmecke in Magdeburg vielfach Verwendung. Besondere Einrichtungen sind die Preßölschmierungen, bei welchen mittels der Schmierpumpen unter Druck stehendes Oel zugeführt wird.

Einrichtungen zur Zentralschmierung [11] werden in neuerer Zeit vielfach bei größeren Maschinenanlagen angeordnet, d.h. es wird von einer Stelle aus eine ganze Anlage geschmiert. Als Regel, insbesondere bei schnellaufenden Maschinen, gilt eine recht reichliche im Kreislauf zugeführte Oelzuleitung; in den Kreislauf sind, wenn tunlich, Filter (deshalb Graphitöl ausgeschlossen) und Kühlvorrichtungen einzuschalten. Das Oel soll in Richtung der Trägheitskräfte oder bei druckerfüllten Räumen in der Richtung des Druckes wandern. Der Zutritt von Luft, Dampf oder von Gasen zum Oel ist möglichst zu verhindern.

Auf Apparate zur Oelprüfung [4]–[6], Oelfilterung und Reinigung von gebrauchtem Maschinenöl u.s.w. soll hier nur hingewiesen werden; die meisten der unter [10] genannten Fabriken liefern oder besorgen dieselben.

Literatur: [1] Künkler, Maschinenschmierung, Mannheim 1893. – [2] Großmann, J., Die Schmiermittel u.s.w., Wiesbaden 1894. – [3] Künkler, Die Fabrikation der Schmiermittel, Mannheim 1897. – [4] Holde, D., Die Untersuchung der Schmiermittel, Berlin 1897. – [5] Volk, Die Prüfung der Maschinenschmieröle, Leoben 1898. – [6] Kapff, Wertbestimmung von Schmierölen u.s.w., Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1898, S. 553. – [7] Ebend. 1907, S. 471; Besondere Bedingungen für die Lieferung von Mineralschmierölen, Runderlaß des preuß. Ministers der öffentlichen Arbeiten vom 4. Februar 1892; Mitteil, der kgl. techn. Versuchsanstalt, Berlin 1889, Ergänzungsheft 5. – [8] Kapff, Die Reibung von Schmierölen bei höheren Wärmegraden, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1901, S. 343. – [9] Graphit als Schmiermittelzusatz, ebend. 1897, S. 1273; 1899, S. 1067; 1903, S. 1506. – [10] Kataloge der Armaturenfabriken, z.B. von L. Becker, Offenbach a. M.; Billeter & Klunz, Aschersleben; Blancke & Cie., Merseburg; Blanke & Boß, Leipzig-Plagwitz; Bopp & Reuther, Mannheim; Gebr. Commichau, Magdeburg; Dicker & Werneburg, Halle a. S.; Dreyer, Rosenkranz & Droop, Hannover; de Fries & Cie., Düsseldorf; E. Hagen & Cie., Hamburg; A.-G. vormals J.A. Hilpert, Wien; Klein-Schanzlin & Becker, Frankenthal; Alfred Kühn, Gera; J. Losenhausen, Düsseldorf; Ludwigshütte von Münstermann, Kattowitz O.-S.; J. Patrick, Frankfurt a. M.; Pörringer & Schindler, Zweibrücken; H. Reisert, Köln; W. Ritter, Altona; Schäffer & Budenberg, Buckau-Magdeburg; Schneider & Helmecke, Magdeburg; E. Schlömann & Cie., Düsseldorf; Albus Sempell, M.-Gladbach; A. Voßberg, Magdeburg (Preßluftwerkzeugschmierung); A. Wever & Cie., Barmen. – [11] Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1898, S. 914 (mit 12 Fig.); 1903, S. 1505 (Zentralschmierung bei Walzenzugmaschinen, mit 8 Fig.); 1906, S. 1701 ff. (Schmiervorrichtungen für Schiffsmaschinen, mit 69 Fig.); 1907, S. 855 (Schmierung schnellaufender Maschinen, mit 26 Fig.).

Lueger.

Fig. 1.

Fig. 2., Fig. 3., Fig. 5., Fig. 6.

Fig. 4.

Fig. 7.

Fig. 9., Fig. 10., Fig. 11.

Fig. 8., Fig. 12.