Schmierung und Schmierstoffe

Wenn zwei metallische Flächen aufeinander gleiten, passiert ohne Schmierung sehr schnell etwas Unangenehmes: Wärme, Verschleiß, im schlimmsten Fall Fressen und Festbrennen. Schmierstoffe sind die meist unsichtbaren Helfer, die das verhindern — sie trennen die Flächen durch einen dünnen Film aus Öl, Fett oder einem festen Gleitstoff.

Dieser Beitrag zeigt, was beim Schmieren physikalisch passiert, welche Schmierstoffarten es gibt, woran man einen passenden Schmierstoff erkennt und wie man im Betrieb dafür sorgt, dass die Schmierung über die gesamte Lebensdauer einer Maschine funktioniert.

Vorwissen

  • Maschinenelemente im Überblick
  • Lager: Gleit- und Wälzlager
  • Werkstoffeigenschaften: Festigkeit, Härte, Zähigkeit

Lernziele

Nach diesem Beitrag kannst du:

  • die fünf Hauptaufgaben eines Schmierstoffs benennen und erklären, warum Schmierung mehr ist als nur „Reibung reduzieren“
  • die vier Reibungszustände der Stribeck-Kurve unterscheiden und einer Betriebssituation zuordnen
  • die wichtigsten Schmierstoffarten (Öle, Fette, Festschmierstoffe, Pasten) mit ihren Eigenschaften und typischen Anwendungen einordnen
  • ISO-VG-Klassen, SAE-Klassen und NLGI-Klassen lesen und einen Schmierstoff anhand seiner Kennzeichnung beurteilen
  • Schmierungsverfahren auswählen und einen einfachen Schmierplan für eine Maschine aufstellen

1. Aufgaben der Schmierung – Reibung und Verschleiß

Wer einen Schmierstoff auswählt, sollte verstehen, was er eigentlich verhindern soll. Reibung und Verschleiß sind nicht dasselbe — und ein guter Schmierstoff muss noch deutlich mehr leisten als nur die Reibung zu mindern.

Reibungsarten

Reibung ist der Widerstand, der einer Relativbewegung zwischen zwei Körpern entgegenwirkt. Im Maschinenbau unterscheidet man drei Grundformen:

  • Haftreibung: wirkt vor dem Anlauf, hält den Körper in Ruhe. Der Haftreibwert μ₀ ist meist größer als der Gleitreibwert — deshalb braucht man zum Losbrechen mehr Kraft als zum Weiterbewegen.
  • Gleitreibung: wirkt, wenn zwei Flächen aufeinander gleiten. Klassischer Fall im Gleitlager oder zwischen Kolben und Zylinder.
  • Rollreibung: deutlich kleiner als Gleitreibung. Tritt im Wälzlager auf, wenn Kugeln oder Rollen abrollen statt zu rutschen.

Für die Gleitreibung gilt das Coulombsche Reibungsgesetz:

F_R = µ · F_N

  • F_R … Reibkraft in N
  • µ … Reibwert (dimensionslos)
  • F_N … Normalkraft (senkrecht zur Reibfläche) in N

Wird die Reibkraft mit der Geschwindigkeit überwunden, entsteht Reibleistung — und damit Wärme:

P_R = F_R · v

  • P_R … Reibleistung in W
  • F_R … Reibkraft in N
  • v … Gleitgeschwindigkeit in m/s

Genau diese Reibwärme ist der häufigste Grund, warum schlecht geschmierte Lager heiß werden.

Verschleißmechanismen

Verschleiß ist der fortschreitende Materialverlust an der Oberfläche eines Bauteils durch mechanische, chemische oder thermische Einflüsse. Vier Mechanismen treten in der Praxis am häufigsten auf:

  • Adhäsiver Verschleiß: kleine Materialteile verschweißen unter Druck mit der Gegenfläche und werden beim Weitergleiten herausgerissen. Im Extremfall führt das zum Fressen.
  • Abrasiver Verschleiß: harte Teilchen — Späne, Schmutz, eingebettete Partikel — wirken wie kleine Schleifkörner und furchen die Oberfläche.
  • Ermüdungsverschleiß: durch ständig wechselnde Belastung entstehen unter der Oberfläche feine Risse, später bricht ein Teilchen heraus. Typisch bei Wälzlagern als Pitting.
  • Tribochemischer Verschleiß: chemische Reaktion zwischen Bauteil und Umgebungsmedium, oft begünstigt durch Reibungswärme. Korrosion in der Reibstelle ist ein Beispiel.

Die fünf Hauptaufgaben eines Schmierstoffs

Ein guter Schmierstoff erfüllt nicht nur eine, sondern mehrere Aufgaben gleichzeitig:

  • Reibung mindern: durch Trennung der Flächen sinkt der Reibwert um Größenordnungen — von typisch 0,15 bei trockenem Stahl auf 0,01 oder darunter im hydrodynamischen Gleitlager.
  • Verschleiß reduzieren: weniger Kontakt zwischen den Rauhigkeitsspitzen heißt weniger Adhäsion und Abrasion.
  • Wärme abführen: vor allem fließende Schmierstoffe transportieren Reibungswärme weg von der Reibstelle. Bei großen Getrieben übernimmt das Öl die Kühlung mit.
  • Vor Korrosion schützen: der Schmierfilm verhindert, dass Luftfeuchte und aggressive Medien die Bauteiloberfläche angreifen.
  • Verunreinigungen abtransportieren: Abriebpartikel und Staub werden vom Schmierstoff aufgenommen und im Filter zurückgehalten.

Hinzu kommen je nach Anwendung Dichtwirkung (Fette in Lagern) und Geräuschdämpfung (Getriebeöle in Zahnradeingriffen).

Gelöstes Beispiel

Eine Stahlplatte mit 250 kg Masse wird auf einer horizontalen Stahlführung verschoben. Der Gleitreibwert beträgt µ = 0,12. Die Platte bewegt sich mit 0,4 m/s.

Gegeben: m = 250 kg, µ = 0,12, v = 0,4 m/s, g = 9,81 m/s²

Gesucht: Reibkraft F_R in N und Reibleistung P_R in W

Lösungsweg:

  1. Normalkraft: F_N = m · g = 250 · 9,81 = 2452,5 N
  2. Reibkraft: F_R = µ · F_N = 0,12 · 2452,5 = 294,3 N
  3. Reibleistung: P_R = F_R · v = 294,3 · 0,4 = 117,72 W

Ergebnis: F_R ≈ 294,3 N und P_R ≈ 117,7 W

Übungen

Ein Schlitten von 80 kg wird auf einer geschmierten Führung mit µ = 0,08 bewegt. Welche Reibkraft tritt auf?

F_N = 80 · 9,81 = 784,8 N → F_R = 0,08 · 784,8 ≈ 62,8 N

Eine Welle wird mit 400 N Normalkraft im Gleitlager belastet. Der Reibwert beträgt µ = 0,005 (hydrodynamisch). Wie groß ist die Reibkraft?

F_R = 0,005 · 400 = 2 N

Bei einem Reibungsversuch ergibt sich bei F_N = 600 N eine gemessene Reibkraft von 78 N. Welcher Reibwert liegt vor?

µ = F_R / F_N = 78 / 600 = 0,13

Eine Maschinenschiene mit 1500 N Normalkraft gleitet mit 1,2 m/s, der Reibwert beträgt 0,1. Welche Reibleistung wird in Wärme umgesetzt?

F_R = 0,1 · 1500 = 150 N → P_R = 150 · 1,2 = 180 W

In einem Förderband-Antrieb summieren sich die Reibverluste an allen Rollen zu 850 W bei einer Bandgeschwindigkeit von 1,7 m/s. Welche resultierende Reibkraft entspricht das, und wie viel Energie geht in einer 8-Stunden-Schicht als Wärme verloren?

F_R = P_R / v = 850 / 1,7 = 500 N. Energie: W = P · t = 850 · 8 · 3600 = 24 480 000 J ≈ 6,8 kWh

Ein Maschinentisch lässt sich erst nach kräftigem Schieben in Bewegung setzen, dann gleitet er deutlich leichter weiter. Wie ist das physikalisch zu erklären?

  • a) Der Haftreibwert ist größer als der Gleitreibwert
  • b) Der Antrieb leistet beim Anlauf weniger Kraft als beim Bewegen
  • c) Die Normalkraft sinkt nach dem Losbrechen
  • d) Rollreibung löst die Gleitreibung ab

Richtig: a)

Beim Übergang von Haftreibung zu Gleitreibung sinkt der Reibwert. Die Normalkraft (Gewicht) bleibt konstant, die Reibungsart ändert sich aber.

In einem schlecht abgedichteten Getriebe finden sich an den Zahnflanken parallele, gerichtete Riefen, dazwischen ist die Oberfläche jedoch unbeschädigt. Welcher Verschleißmechanismus liegt vor?

  • a) Abrasiver Verschleiß durch eingedrungene Schmutzpartikel
  • b) Adhäsiver Verschleiß durch fehlende Trennung der Flächen
  • c) Ermüdungsverschleiß durch wechselnde Last
  • d) Tribochemischer Verschleiß durch Schmierstoffalterung

Richtig: a)

Gerichtete Riefen sind das Erkennungszeichen abrasiven Verschleißes — harte Partikel furchen die Oberfläche in Bewegungsrichtung. Adhäsion zeigt sich als Materialübertrag, Ermüdung als Ausbrüche (Pitting), tribochemischer Verschleiß als verfärbte oder narbige Oberflächen.

In einem Wälzlager wird der Schmierstoff regelmäßig erneuert, obwohl er ölig und nicht sichtbar verschmutzt ist. Welche Begründung trifft am besten zu?

  • a) Frischer Schmierstoff hat ein kühleres Aussehen
  • b) Wälzlager benötigen immer das doppelte Volumen
  • c) Lager fressen ohne regelmäßigen Schmierstoffwechsel sofort
  • d) Der Schmierstoff hat Schmutz und Abrieb gebunden, die mit ihm entfernt werden sollen

Richtig: d)

Eine zentrale Aufgabe des Schmierstoffs ist der Abtransport von Verunreinigungen. Selbst optisch sauberer Schmierstoff trägt feine Abriebpartikel, gealterte Additive und Wasserspuren — der Wechsel ist Teil der Verschleißprävention.

2. Schmierfilm und Reibungszustände

Wie ein Schmierstoff wirkt, hängt davon ab, wie dick der Schmierfilm zwischen den Flächen ist. Davon hängt wiederum ab, wie groß die Reibung tatsächlich wird — und ob langfristig Verschleiß auftritt oder nicht. Das Schaubild dieses Zusammenhangs ist die Stribeck-Kurve.

Die vier Reibungszustände

Zwei reale Oberflächen sind nie perfekt glatt. Selbst hochgeläppte Flächen haben mikroskopisch kleine Rauhigkeitsspitzen. Ob diese Spitzen Kontakt haben oder nicht, bestimmt den Reibungszustand:

  • Festkörperreibung: Kein Schmierstoff im Spalt, die Rauhigkeitsspitzen tragen die gesamte Last. Hoher Reibwert, schneller Verschleiß. Nur beim Anlauf, im Trockenlauf oder nach Schmiermittelausfall.
  • Grenzreibung: Eine sehr dünne, molekulare Schicht aus Schmierstoff oder Additivreaktionsprodukten trennt die Flächen. Last wird trotzdem teilweise direkt übertragen. Diese Schicht wird durch AW-Additive (Anti-Wear) und EP-Additive (Extreme Pressure) aufgebaut und schützt im Anlauf und bei hoher Belastung.
  • Mischreibung: Teilweise tragen Rauhigkeitsspitzen, teilweise schon ein dünner Flüssigkeitsfilm. Der Reibwert ist niedrig, aber es findet noch Festkörperkontakt statt. Wichtigster Zustand beim Anlauf und Auslauf, in langsamen Bewegungen.
  • Flüssigkeitsreibung: Der Schmierfilm trennt die Flächen vollständig. Reibung entsteht nur noch im Schmierstoff selbst — durch seine innere Reibung (Viskosität). Sehr geringer Verschleiß, ideal für Dauerbetrieb.

Stribeck-Kurve

Die Stribeck-Kurve trägt den Reibwert über einer Kennzahl auf, die Drehzahl, Viskosität und Belastung zusammenfasst. Ihr Verlauf erklärt, warum eine Welle bei niedriger Drehzahl mehr Reibung erzeugt als bei hoher.

Drehzahl · Viskosität / Belastung Reibwert µ Grenz- reibung Mischreibung Flüssigkeitsreibung Minimum µ höher →

Im linken Bereich der Kurve dominiert die Grenz- und Mischreibung — der Schmierfilm ist noch nicht ausreichend ausgebildet. Bei wachsender Drehzahl (oder steigender Viskosität, oder sinkender Belastung) baut sich der Film auf, der Reibwert sinkt schnell und erreicht ein Minimum am Übergang zur vollen Flüssigkeitsreibung. Im rechten Bereich steigt der Reibwert wieder leicht an — jetzt wird die innere Reibung der zähen Flüssigkeit selbst zum dominanten Effekt.

Hydrodynamische und hydrostatische Schmierung

Bei der hydrodynamischen Schmierung baut sich der trennende Schmierfilm durch die Bewegung selbst auf. Eine drehende Welle „zieht“ Öl in den keilförmigen Spalt zwischen Welle und Lagerschale und erzeugt dort einen Druck, der die Welle anhebt. Beim Anlauf gibt es deshalb immer einen kurzen Moment mit Mischreibung — der Verschleiß einer Welle findet zum überwiegenden Teil in diesen Anlaufsekunden statt.

Bei der hydrostatischen Schmierung wird der Druck im Schmierfilm von außen durch eine Pumpe erzeugt. Damit funktioniert die Schmierung auch im Stillstand und bei sehr langsamen Bewegungen — wichtig für große Werkzeugmaschinen-Tische oder Teleskopaufbauten.

Eine Sonderform ist die elastohydrodynamische Schmierung (EHD) bei Wälzkontakten. Der Druck im winzigen Kontaktbereich ist so hoch, dass sich der Stahl elastisch verformt und der Schmierstoff zähflüssig wird — gerade so trennt der Film die Wälzkörper noch.

Eine Welle ist seit Stunden in Betrieb, läuft konstant mit hoher Drehzahl in einem ölgeschmierten Gleitlager. Welcher Reibungszustand herrscht im Lager?

  • a) Festkörperreibung
  • b) Grenzreibung
  • c) Mischreibung
  • d) Flüssigkeitsreibung

Richtig: d)

Bei ausreichender Drehzahl, passender Viskosität und nicht zu hoher Belastung baut sich im hydrodynamischen Gleitlager ein vollständiger Schmierfilm auf — die Flächen sind getrennt, es herrscht Flüssigkeitsreibung. Grenz- und Mischreibung treten beim Anlauf auf.

Bei welcher Betriebssituation findet der größte Anteil des Lagerverschleißes statt?

  • a) Im stationären Dauerbetrieb mit hoher Drehzahl
  • b) Beim Anlauf und Auslauf mit Mischreibung
  • c) Bei voller Flüssigkeitsreibung
  • d) Im Stillstand mit anstehender Last

Richtig: b)

Im stationären Betrieb trennt der Schmierfilm die Flächen vollständig. Beim Anlauf oder Auslauf sinkt die Drehzahl unter den Punkt, an dem der hydrodynamische Film noch trägt — die Rauhigkeitsspitzen berühren sich kurz, Verschleiß entsteht. Deshalb belasten Start-Stopp-Vorgänge ein Gleitlager stärker als der Dauerbetrieb.

Warum wird in großen Werkzeugmaschinen-Spindeln häufig eine hydrostatische Schmierung eingesetzt?

  • a) Sie funktioniert auch bei sehr langsamen Bewegungen und im Stillstand verschleißfrei
  • b) Sie ist deutlich billiger als hydrodynamische Schmierung
  • c) Sie kommt mit Fett statt Öl aus
  • d) Sie braucht keine Wartung

Richtig: a)

Bei hydrodynamischer Schmierung trägt der Film nur ab einer Mindestdrehzahl. Werkzeugmaschinen-Tische bewegen sich aber oft sehr langsam und bleiben in Positionen stehen. Hydrostatische Schmierung erzeugt den Druck extern durch eine Pumpe und hält den Film auch bei Bewegungslosigkeit aufrecht.

3. Schmieröle – Arten, Additive, Eigenschaften

Öle sind die häufigste Schmierstoffform. Sie lassen sich pumpen, filtern, kühlen und tragen Wärme ab — Eigenschaften, die kein Fett und kein Festschmierstoff in diesem Umfang bietet.

Grundölarten

Jedes Schmieröl besteht aus einem Grundöl (rund 80–95 Prozent) und einem Paket aus Additiven. Das Grundöl bestimmt die Grundeigenschaften, die Additive feinen ab.

  • Mineralöle entstehen aus der Raffination von Erdöl. Sie sind günstig, in vielen Anwendungen ausreichend und in zwei Untergruppen verfügbar: paraffinbasisch (gute Viskositäts-Temperatur-Eigenschaften, häufigster Typ) und naphthenbasisch (besseres Tieftemperaturverhalten, geringere Oxidationsstabilität).
  • Synthetische Öle werden chemisch aufgebaut und haben deutlich bessere Eigenschaften — höhere Temperaturbeständigkeit, größerer Viskositätsindex, längere Lebensdauer. Wichtige Typen:
    • PAO (Polyalphaolefine): das Standard-Synthetiköl für anspruchsvolle Industrieanwendungen
    • Ester: hohe Temperaturstabilität, gute biologische Abbaubarkeit, teurer
    • PAG (Polyalkylenglykole): sehr gute Schmierwirkung, aber nicht mit Mineralöl mischbar
  • Biologisch abbaubare Öle (oft auf Esterbasis oder pflanzlicher Basis) kommen dort zum Einsatz, wo Schmierstoffe in die Umwelt gelangen können — Baumaschinen, Forstmaschinen, Wasserkraftanlagen.

Wichtige Kennwerte

Folgende Eigenschaften werden in jedem Datenblatt eines Schmieröls angegeben:

  • Viskosität: zähigkeitsabhängige Kennzahl, gemessen meist bei 40 °C und 100 °C. Wird im nächsten Kapitel ausführlich behandelt.
  • Viskositätsindex (VI): Maß für die Temperaturabhängigkeit der Viskosität. Hoher VI heißt: das Öl bleibt über einen großen Temperaturbereich relativ konstant zäh. Mineralöle erreichen VI um 95–105, hochwertige Synthetiköle 140 und mehr.
  • Flammpunkt: Temperatur, bei der sich die Öldämpfe an einer offenen Flamme entzünden lassen. Sicherheitsrelevant, typisch 180–250 °C.
  • Pourpoint (Stockpunkt): tiefste Temperatur, bei der das Öl gerade noch fließt. Wichtig für Kaltstart und Außeneinsatz.
  • Dichte: rund 0,85–0,92 g/cm³ bei Mineralölen, etwas niedriger bei PAO, höher bei Estern.

Additive

Ohne Additive wäre auch das beste Grundöl nur ein begrenzt brauchbarer Schmierstoff. Die wichtigsten Wirkstoffgruppen:

  • Viskositätsindex-Verbesserer: hochmolekulare Polymere, die das Öl bei hoher Temperatur weniger dünn werden lassen. Grundlage aller Mehrbereichsöle.
  • AW-Additive (Anti-Wear): bilden auf den Reibflächen eine dünne Reaktionsschicht, die unter Grenzreibung schützt. Typisch: Zink-Dithiophosphate (ZDDP).
  • EP-Additive (Extreme Pressure): aktivieren erst bei hoher lokaler Temperatur und reagieren chemisch mit der Oberfläche. Schützen unter sehr hoher Belastung, etwa in Hypoidgetrieben.
  • Antioxidantien: verzögern die Alterung des Öls durch Sauerstoffaufnahme.
  • Korrosionsinhibitoren: bilden eine Schutzschicht auf Metalloberflächen.
  • Detergentien und Dispersantien: halten Verbrennungsrückstände und Schmutzpartikel in Schwebe — sie würden sich sonst als Schlamm ablagern. Vor allem in Motorölen wichtig.
  • Schauminhibitoren (Anti-Foam): verhindern, dass im Umlauf Luft im Öl eingeschlagen wird.

Schmierstoff-Bezeichnungen

Die Klassifikation von Industrie-Schmierölen läuft in Österreich über die ÖNORM EN ISO 6743. Buchstabencodes geben den Anwendungsbereich an, eine angehängte Zahl die ISO-VG-Klasse. Häufig:

BezeichnungBedeutung
CLMineralöl mit Korrosions- und Oxidationsschutz
CLPwie CL, zusätzlich mit AW/EP-Additiven
HLHydrauliköl mit Korrosions- und Oxidationsschutz
HLPwie HL, zusätzlich verschleißmindernd
HVwie HLP, mit verbessertem Viskositätsindex

Ein „CLP 220″ ist also ein Getriebeöl mit Korrosions-, Oxidations- und Verschleißschutz, ISO-VG-Klasse 220.

Ein Industrieöl ist mit „CLP 220″ bezeichnet. Was bedeutet das?

  • a) Hydrauliköl der ISO-Klasse 220 mit Verschleißschutz
  • b) Getriebeöl mit Korrosions-, Oxidations- und Verschleißschutz, ISO-VG 220
  • c) Synthetisches Lageröl mit besonderem Tieftemperaturverhalten
  • d) Compoundöl, Lebensdauerschmierung, 220 Tage Wechselintervall

Richtig: b)

C steht für Industrieschmieröl, L für Inhibitoren gegen Alterung und Korrosion, P für Wirkstoffe gegen Verschleiß (Pressure/Wear). Die Zahl 220 entspricht der ISO-VG-Klasse.

Warum haben hochwertige Mehrbereichsöle einen deutlich höheren Viskositätsindex als einfache Mineralöle?

  • a) Sie enthalten Viskositätsindex-Verbesserer, die die Temperaturabhängigkeit reduzieren
  • b) Sie sind stärker raffiniert und daher dichter
  • c) Ihre Dichte schwankt mit der Temperatur weniger
  • d) Sie verdampfen nicht

Richtig: a)

VI-Verbesserer sind hochmolekulare Polymere, die bei höherer Temperatur expandieren und so die Viskositätsabnahme bremsen. Damit bleibt die Schmierwirkung über einen größeren Temperaturbereich erhalten.

In einem Hypoidgetriebe-Getriebeöl ist im Datenblatt ein hoher Anteil schwefel- und phosphorhaltiger Additive ausgewiesen. Welche Funktion erfüllen diese?

  • a) Sie senken den Pourpoint
  • b) Sie wirken als Detergentien
  • c) Sie sind Antioxidantien
  • d) Sie bilden EP-Reaktionsschichten unter hoher Belastung

Richtig: d)

Schwefel- und phosphorhaltige Verbindungen sind klassische EP-Wirkstoffe. Sie reagieren bei lokal hoher Temperatur mit der Bauteiloberfläche und bilden weiche, gleitfähige Sulfid- bzw. Phosphidschichten — entscheidend für Hypoidverzahnungen mit hohem Gleitanteil.

4. Schmierfette – Aufbau und NLGI-Klassen

Wo Öl ständig wegfließen würde oder eine zusätzliche Dichtwirkung gefragt ist, kommt Schmierfett zum Einsatz. Fett bleibt an Ort und Stelle, schmiert dort und schützt zusätzlich vor Schmutz von außen.

Aufbau eines Fetts

Ein Schmierfett ist kein Öl mit einer eigenen chemischen Identität, sondern eine Dispersion: ein flüssiger Schmierstoff (Grundöl) wird in einem festen Träger gehalten. Drei Bestandteile:

  • Grundöl (rund 70–95 Prozent): das eigentliche Schmiermittel, identisch zu den im vorigen Kapitel beschriebenen Ölen.
  • Verdicker (5–25 Prozent): ein faseriges oder seifenartiges Gerüst, das das Öl wie ein Schwamm festhält und unter Belastung wieder abgibt.
  • Additive: dieselben Wirkstoffgruppen wie bei Ölen, in fettgerechter Formulierung.

Die Aufgabe des Fetts übernimmt im Wesentlichen das Grundöl. Der Verdicker hält es nur am Ort — und wird im Belastungsfall „ausgequetscht“.

Verdickertypen

Der Verdickertyp entscheidet über die wichtigsten Gebrauchseigenschaften des Fetts:

  • Lithium-Seife: das klassische Universalfett. Tropfpunkt um 180 °C, gut wasserbeständig, breites Temperaturfenster −30 °C bis +130 °C. Mit Abstand am häufigsten verwendet.
  • Lithium-Komplex: höhere Temperaturbeständigkeit, Tropfpunkt über 250 °C. Heute Standard in vielen Industrieanwendungen.
  • Calcium-Sulfonat: sehr gute Wasser- und Korrosionsbeständigkeit, auch für hohe Temperaturen. Häufig in Stahlwerken, Walzwerken, Marineanwendungen.
  • Polyharnstoff: für sehr hohe Drehzahlen und Temperaturen, oft in Elektromotor-Lagern als Lebensdauerschmierung eingesetzt.
  • Aluminium-Komplex: gute Wasserbeständigkeit, lebensmitteltauglich (NSF-H1).

NLGI-Klassen

Die Konsistenz eines Fetts wird in NLGI-Klassen angegeben (NLGI = National Lubricating Grease Institute, in ÖNORM EN ISO 2137 verankert). Die Klasse beschreibt, wie weich oder fest das Fett ist:

NLGI-KlasseKonsistenzTypische Anwendung
000fast flüssigZentralschmieranlagen mit langen Leitungen
00sehr weichGetriebefließfett
0weichKalte Umgebung, Zentralschmierung
1weich-cremigTieftemperatur, geringe Drehzahl
2normal (Standard)Wälzlager allgemein
3mittelHochlast, hohe Temperatur
4hartGleitlager, Spezialanwendungen
5sehr hartStopfbuchsen
6extrem hartSonderanwendungen

Etwa achtzig Prozent aller Industrieanwendungen kommen mit der NLGI-Klasse 2 aus.

Weitere wichtige Kennwerte

  • Tropfpunkt: Temperatur, bei der das Fett seine Struktur verliert und tropfenweise abzufließen beginnt. Praktische Obergrenze liegt typischerweise 40–60 K darunter.
  • Walkpenetration: Messwert für die Konsistenz nach mechanischer Bearbeitung. Grundlage der NLGI-Einteilung.
  • Drehzahlkennwert (n · d_m): Produkt aus Drehzahl und mittlerem Lagerdurchmesser. Ein typisches Lithium-Komplex-Fett verträgt etwa n · d_m = 500 000 bis 700 000 mm/min.

Mischbarkeit

Achtung: Fette unterschiedlicher Verdicker dürfen nicht beliebig gemischt werden. Mischungen können sich verflüssigen, verhärten oder ihre Schutzwirkung verlieren. Lithium und Calcium sind meist verträglich, Lithium und Polyharnstoff oft nicht. Bei einem Wechsel des Fettsorten gehört das Lager komplett gereinigt und neu befüllt.

Welcher Bestandteil eines Schmierfetts übernimmt die eigentliche Schmierwirkung?

  • a) Das Grundöl
  • b) Der Verdicker
  • c) Die Additive
  • d) Die Konsistenz

Richtig: a)

Der Verdicker bildet ein Gerüst, das das Grundöl wie ein Schwamm festhält. Unter Belastung wird das Grundöl freigegeben und übernimmt die Schmierung. Die Schmierwirkung selbst kommt also vom Öl.

Ein Wälzlager wird beim Hersteller mit einem Polyharnstoff-Fett befüllt. Bei der nächsten Nachschmierung wird ohne Reinigung ein Lithiumfett verwendet. Welche Folge ist am wahrscheinlichsten?

  • a) Die Schmierwirkung bleibt unverändert
  • b) Es entsteht eine inverträgliche Mischung mit Verlust der Schmierfunktion
  • c) Das Lager läuft besonders leise
  • d) Die Konsistenz wird automatisch auf NLGI 2 angeglichen

Richtig: b)

Polyharnstoff und Lithiumseifen sind in vielen Fällen unverträglich. Die Mischung kann sich verflüssigen oder verklumpen und verliert ihre Schmiereigenschaften. Bei einem Wechsel ist immer Reinigung und vollständige Neubefüllung notwendig.

Welche NLGI-Klasse ist die häufigste Wahl für ein Standard-Wälzlager im Industriebetrieb?

  • a) NLGI 0
  • b) NLGI 1
  • c) NLGI 4
  • d) NLGI 2

Richtig: d)

NLGI 2 entspricht der „normalen“ Fettkonsistenz und ist für die überwiegende Mehrheit der Wälzlageranwendungen geeignet. Weichere Klassen werden für Zentralschmierung oder Tieftemperatur gewählt, härtere für besondere Gleitlageranwendungen.

5. Festschmierstoffe, Pasten und Sonderschmierstoffe

Manche Reibstellen lassen sich nicht mit Öl oder Fett schmieren — zu heiß, zu kalt, zu staubig, im Vakuum oder unter Bedingungen, bei denen Öl verdampft oder verbrennt. Dann kommen feste Schmierstoffe ins Spiel.

Festschmierstoffe

Festschmierstoffe haben eine Schichtstruktur: einzelne Atom- oder Molekülebenen sind innerhalb fest gebunden, gegeneinander aber leicht verschiebbar. Dadurch gleiten die Schichten unter Last übereinander und reduzieren die Reibung.

  • Graphit: Kohlenstoff in hexagonaler Schichtstruktur. Funktioniert nur in Anwesenheit von Luftfeuchtigkeit — im Vakuum verliert er seine Schmierwirkung. Hitzebeständig bis über 500 °C in oxidierender Atmosphäre.
  • Molybdändisulfid (MoS₂): das wichtigste Festschmiermittel im Maschinenbau. Wirkt auch im Vakuum, hält Temperaturen bis etwa 400 °C an Luft. Typischerweise als Additiv in Ölen und Fetten oder als gleitfähiger Beschichtungsbestandteil.
  • PTFE (Polytetrafluorethylen, Teflon): niedrigster Reibwert aller Festschmierstoffe, chemisch extrem beständig. Temperaturgrenze rund 260 °C. Anwendung in Beschichtungen, als Gleitlagermaterial, als Additiv.
  • Hexagonales Bornitrid (h-BN): graphit-ähnliche Struktur, weiß, elektrisch isolierend. Hochtemperaturanwendungen bis 900 °C.

Festschmierstoffe können in vier Formen eingesetzt werden: als loses Pulver, eingebettet in einen Bindemittel-Trockenschmierfilm, in eine Beschichtung integriert oder als Additiv in einem Öl oder Fett. Die letzte Form ist am häufigsten — die wirklich „trockene“ Anwendung bleibt Spezialfällen vorbehalten.

Pasten

Pasten sind eine Zwischenform: hochkonzentrierte Mischungen aus Fett und einem hohen Anteil Festschmierstoff. Sie werden nicht als laufender Schmierstoff verwendet, sondern punktuell bei der Montage oder Demontage von Bauteilen.

  • Kupferpasten: Festschmierstoffanteil aus Kupferpulver, hitzebeständig bis 1100 °C. Klassisch für Schraubverbindungen an Auspuffanlagen, Bremsenmontage, hochtemperaturbelastete Verbindungen.
  • Keramikpasten: nichtmetallisch, oft Aluminiumoxid oder Bornitrid. Bis etwa 1400 °C, isolierend — eingesetzt dort, wo Kupferpaste Kontaktkorrosion auslösen könnte (Edelstahl, Aluminium).
  • Aluminiumpasten: Aluminiumflitter als Festschmierstoff, ähnlich zu Kupferpaste, aber für Edelstahl-Verschraubungen besser geeignet, weil keine galvanische Spannungsreihe mit dem Grundwerkstoff.
  • MoS₂-Montagepasten: für hochbelastete Welle-Nabe-Verbindungen, Pressverbände, Einlauf von Gleitlagern. Bilden bei der ersten Bewegung eine schützende Gleitschicht.

Pasten sind keine Dauerschmierstoffe. Eine Schraube wird mit Kupferpaste montiert, damit sie sich später wieder lösen lässt — nicht damit sie im Betrieb läuft.

Schmierstoffe für Sonderbedingungen

  • Vakuum: spezielle PFPE-Öle (Perfluorpolyether), die nicht ausgasen. Anwendung in Beschichtungsanlagen, Halbleiterfertigung, Raumfahrt.
  • Lebensmittelkontakt: Schmierstoffe mit NSF-H1-Zulassung dürfen bei zufälligem Lebensmittelkontakt eingesetzt werden. In der Lebensmittelindustrie verbindlich an allen Schmierstellen im Spritzbereich.
  • Hochtemperatur (>250 °C): PFPE-, Silikon- oder Spezial-Synthetiköle; oft kombiniert mit Festschmierstoffen, weil das Öl bei langer Einwirkung verkokt oder verdampft.
  • Tieftemperatur (<−40 °C): Synthetiköle auf Esterbasis oder PAO mit sehr niedrigem Pourpoint.

Abgrenzung: Schmierstoff oder Trennmittel? Trennmittel verhindern Anhaftung — Beton an Schalung, Kunststoff am Werkzeug, Schweißspritzer an einer Brennerdüse. Sie schmieren in der Regel nicht und sollten nicht als Ersatz für Schmierstoffe verwendet werden. Umgekehrt sind Schmierstoffe schlechte Trennmittel, weil sie haften und Schmutz binden.

Welcher Festschmierstoff verliert seine Schmierwirkung im Vakuum?

  • a) Molybdändisulfid (MoS₂)
  • b) PTFE
  • c) Hexagonales Bornitrid
  • d) Graphit

Richtig: d)

Graphit braucht für seine Schmierwirkung adsorbiertes Wasser oder Sauerstoff zwischen den Schichten. Im Vakuum verliert er diese Zwischenschicht — die Reibung steigt stark an. MoS₂ funktioniert dagegen gerade im Vakuum sehr gut.

Warum wird Kupferpaste an Edelstahl-Verschraubungen häufig nicht empfohlen?

  • a) Sie ist nicht hitzebeständig genug
  • b) Sie bildet ein galvanisches Element mit Edelstahl und kann Kontaktkorrosion fördern
  • c) Sie ist nicht NSF-H1 zugelassen
  • d) Sie löst sich im Betrieb auf

Richtig: b)

Edelstahl und Kupfer liegen in der elektrochemischen Spannungsreihe weit auseinander. In feuchter Umgebung kann eine galvanische Korrosion zwischen den Werkstoffen einsetzen. Für Edelstahl-Verschraubungen werden statt Kupferpaste keramische Pasten oder Aluminiumpasten verwendet.

6. Viskosität – Kennwerte und Schmierstoffauswahl

Die Viskosität ist die wichtigste Kenngröße eines flüssigen Schmierstoffs. Sie entscheidet darüber, ob sich ein tragender Schmierfilm aufbauen kann — und ob die Reibverluste im Schmierstoff selbst nicht zu groß werden.

Dynamische und kinematische Viskosität

Die Viskosität ist die innere Reibung eines Fluids. Zwei Definitionen werden in der Praxis verwendet:

  • Dynamische Viskosität η beschreibt den Widerstand, mit dem das Fluid einer Scherbeanspruchung entgegenwirkt. Einheit: Pa·s, in der Schmierstoffpraxis meist mPa·s (= cP).
  • Kinematische Viskosität ν ist die dynamische Viskosität geteilt durch die Dichte. Einheit: m²/s, in der Praxis meist mm²/s (= cSt). Sie wird mit dem Auslaufviskosimeter gemessen und ist deshalb im Datenblatt die übliche Angabe.

Der Zusammenhang:

ν = η / ρ

  • ν … kinematische Viskosität in mm²/s
  • η … dynamische Viskosität in mPa·s
  • ρ … Dichte in g/cm³

Wichtig: in den genannten Einheiten ergibt sich die kinematische Viskosität direkt — durch die zufällige Übereinstimmung der Umrechnungsfaktoren.

Temperaturabhängigkeit und Viskositätsindex

Mit steigender Temperatur sinkt die Viskosität — bei den meisten Mineralölen sehr deutlich. Wo der Unterschied gering bleibt, hat das Öl einen hohen Viskositätsindex (VI):

  • Mineralöl ohne VI-Verbesserer: VI ≈ 95–105
  • Mineralöl mit VI-Verbesserer (Mehrbereichsöl): VI ≈ 130–160
  • PAO-Synthetiköl: VI ≈ 140–170
  • Esteröl: VI ≈ 150–200

Ein höherer VI ist immer wünschenswert, wenn das Öl über einen größeren Temperaturbereich arbeiten muss — etwa in einem Außenanlagen-Hydraulikaggregat zwischen Winter und Sommer.

ISO-VG-Klassen für Industrieöle

Die ISO-VG-Klassifizierung nach ÖNORM EN ISO 3448 ordnet Industrieöle anhand ihrer kinematischen Viskosität bei 40 °C in Stufen. Die Zahl entspricht ungefähr der Viskosität in mm²/s — mit einer Toleranz von ±10 Prozent.

ISO-VG-KlasseMittelwert ν bei 40 °C
ISO VG 2222 mm²/s
ISO VG 3232 mm²/s
ISO VG 4646 mm²/s
ISO VG 6868 mm²/s
ISO VG 100100 mm²/s
ISO VG 220220 mm²/s
ISO VG 460460 mm²/s

Typische Zuordnungen: Hydrauliköle meist ISO VG 32 oder 46, Industriegetriebeöle ISO VG 150 bis 460, Großgetriebe noch höher.

SAE-Klassen für Motor- und Getriebeöle

Im Fahrzeugbereich gilt die SAE-Klassifizierung. Sie ist anders aufgebaut als ISO-VG und kennt für Motoröle Winter- und Sommerklassen:

Eine Bezeichnung wie SAE 5W-40 heißt: Winterklasse 5W (Pumpbarkeit und Kaltstart bei tiefer Temperatur) und Sommerklasse 40 (Viskosität bei 100 °C). Solche Mehrbereichsöle decken einen großen Temperaturbereich ab.

Getriebeöle haben eigene SAE-Klassen mit höheren Zahlen, etwa SAE 75W-90 — diese sind zahlenmäßig nicht mit den Motoröl-Klassen vergleichbar.

ISO-VG und SAE sind nicht direkt umrechenbar, aber ungefähr lassen sich Vergleichswerte angeben: ISO VG 100 entspricht grob einem Motoröl SAE 30, ISO VG 220 etwa SAE 50.

Auswahlkriterien in der Praxis

Bei der Wahl der richtigen Viskosität spielen vier Faktoren zusammen:

  • Belastung: höhere Last → höhere Viskosität, damit der Schmierfilm trotz hohem Druck noch trägt
  • Drehzahl: höhere Drehzahl → niedrigere Viskosität, damit die innere Reibung nicht zu groß wird
  • Betriebstemperatur: höhere Temperatur → höhere Ausgangsviskosität, damit bei Betriebstemperatur noch genug Zähigkeit bleibt
  • Bauart der Reibstelle: Wälzlager brauchen andere Viskositäten als Schneckengetriebe

Hersteller von Lagern, Getrieben und Hydrauliksystemen geben für ihre Komponenten konkrete Viskositätsempfehlungen — sie sollten nicht ohne triftigen Grund unterschritten oder überschritten werden.

Gelöstes Beispiel

Ein Öl hat eine dynamische Viskosität von η = 78 mPa·s und eine Dichte von ρ = 0,88 g/cm³.

Gegeben: η = 78 mPa·s, ρ = 0,88 g/cm³

Gesucht: kinematische Viskosität ν in mm²/s und ISO-VG-Klasse (näherungsweise)

Lösungsweg:

  1. Kinematische Viskosität: ν = η / ρ = 78 / 0,88 ≈ 88,6 mm²/s
  2. Einordnung in ISO-VG: Wert liegt zwischen ISO VG 68 (61,2 bis 74,8) und ISO VG 100 (90 bis 110). Mit 88,6 mm²/s liegt das Öl etwa am unteren Ende von ISO VG 100, könnte aber abhängig von der genauen Messung knapp daneben fallen.

Ergebnis: ν ≈ 88,6 mm²/s, am ehesten ISO VG 100

Übungen

Ein Hydrauliköl hat η = 38 mPa·s bei 40 °C, Dichte ρ = 0,87 g/cm³. Wie groß ist die kinematische Viskosität?

ν = 38 / 0,87 ≈ 43,7 mm²/s, am ehesten ISO VG 46

Ein Getriebeöl wird mit ν = 220 mm²/s und ρ = 0,89 g/cm³ angegeben. Wie groß ist die dynamische Viskosität?

η = ν · ρ = 220 · 0,89 ≈ 195,8 mPa·s

Welche ISO-VG-Klasse entspricht ein Öl mit ν = 45 mm²/s bei 40 °C näherungsweise?

ISO VG 46 (Klassenmittelwert 46 mm²/s, Toleranz ±10 %, 45 liegt innerhalb des Bereichs 41,4 bis 50,6)

Ein Mehrbereichsöl ändert seine Viskosität von 180 mm²/s bei 40 °C auf 18 mm²/s bei 100 °C. Welche Aussage lässt sich ohne weiteres Datenmaterial nicht treffen, welche schon?

Direkt ableitbar: starke Temperaturabhängigkeit (Faktor 10). Direkt ablesbar ist der VI ohne weitere Berechnungstabellen nicht — VI-Bestimmung erfolgt nach genormter Formel, dafür sind die Vergleichswerte nötig.

Für eine Werkzeugmaschinenspindel mit n · d_m = 1 200 000 mm/min empfiehlt der Hersteller ein Öl der ISO-VG 22. Wäre ein Öl der Klasse ISO VG 100 grundsätzlich auch geeignet? Begründung.

Nein. Bei hoher Drehzahl wäre die innere Reibung von ISO VG 100 deutlich zu groß — die Spindel würde sich übermäßig erwärmen, die Schmierverluste stiegen stark an. Die Auswahl ISO VG 22 ist auf die Drehzahl abgestimmt.

Ein Lagerhersteller empfiehlt ein Öl der ISO-VG-Klasse 46. Welche Viskosität liegt damit ungefähr fest?

  • a) ν ≈ 46 mm²/s bei 100 °C
  • b) ν ≈ 46 mm²/s bei 40 °C
  • c) η ≈ 46 mPa·s, unabhängig von der Temperatur
  • d) ν ≈ 46 mm²/s bei 20 °C

Richtig: b)

Die ISO-VG-Klassifizierung bezieht sich auf die kinematische Viskosität bei 40 °C. Die Klassenzahl entspricht ungefähr dem Mittelwert in mm²/s, mit einer Toleranz von ±10 Prozent.

Wie ändert sich die Viskosität eines normalen Mineralöls bei steigender Temperatur?

  • a) Sie sinkt deutlich
  • b) Sie bleibt konstant, weil flüssig
  • c) Sie steigt
  • d) Sie verhält sich proportional zur Dichte

Richtig: a)

Mit steigender Temperatur nimmt die innere Reibung des Öls ab — die Viskosität sinkt. Der Effekt ist groß: Eine Verdoppelung der Temperatur (in °C) kann die Viskosität um eine Größenordnung verringern. Genau gegen diesen starken Effekt wirken Viskositätsindex-Verbesserer.

Welcher Faktor spricht für die Wahl einer niedrigeren Viskositätsklasse bei sonst gleichen Bedingungen?

  • a) Höhere Belastung
  • b) Höhere Drehzahl
  • c) Höhere Temperatur
  • d) Größerer Lagerdurchmesser

Richtig: b)

Bei hoher Drehzahl wird die innere Reibung des Öls zum dominanten Verlustfaktor — eine niedrigere Viskosität reduziert diese Reibung und damit die Erwärmung. Höhere Belastung und höhere Temperatur erfordern dagegen eine höhere Ausgangsviskosität.

7. Schmierungsverfahren, Wartung und Sicherheit

Selbst der beste Schmierstoff nützt wenig, wenn er nicht zur richtigen Zeit in der richtigen Menge an der richtigen Stelle ist. Wie das in der Praxis sichergestellt wird, hängt von der Bauart der Maschine und vom Schmierstoff ab.

Schmierungsarten

  • Handschmierung: punktuelles Nachfetten mit Fettpresse oder Ölkännchen, an Schmiernippeln oder Ölbohrungen. Einfach, aber auf Disziplin und Schmierplan angewiesen.
  • Tauchschmierung: Bauteile (Zahnräder, Wellen) tauchen in einen ölgefüllten Sumpf ein und tragen das Öl mit. Häufig in Stirnradgetrieben.
  • Spritzschmierung: das von rotierenden Teilen mitgenommene Öl wird gegen Lager und Verzahnungen geschleudert. Erweiterung der Tauchschmierung.
  • Umlaufschmierung: eine Pumpe fördert Öl aus einem Vorratsbehälter durch Leitungen zu den Schmierstellen und wieder zurück. Mit Filter, Kühler und Drucküberwachung. Standard in größeren Industriegetrieben.
  • Druckumlaufschmierung: hoher Druck, gezielte Verteilung — typisch in Verbrennungsmotoren und Servo-Pressen.
  • Ölnebel- und Öl-Luft-Schmierung: feinster Ölnebel wird mit Druckluft zur Schmierstelle transportiert. Sehr geringer Schmierstoffverbrauch, gut für Hochfrequenzspindeln.
  • Lebensdauerschmierung: Lager wird vom Hersteller einmal mit der passenden Fettmenge befüllt und für die gesamte Einsatzdauer abgedichtet. Anwendung bei kleinen Motoren, Haushaltsgeräten, Standardlagern.
  • Zentralschmierung: eine Anlage versorgt mehrere Schmierstellen einer Maschine zeit- oder zyklusgesteuert. Vor allem in größeren Werkzeugmaschinen, Pressen, Druckmaschinen.

Schmierplan und Intervalle

Ein Schmierplan beantwortet drei Fragen für jede Schmierstelle: Welcher Schmierstoff? Wie viel? Wie oft? Grundlage sind Herstellerangaben, Erfahrungswerte und Ergebnisse von Zustandsüberwachung.

Faustregeln für die Intervallabschätzung lassen sich nicht universell angeben — sie hängen von Drehzahl, Belastung, Umgebungstemperatur und Verschmutzung ab. Realistische Schmierintervalle reichen von täglicher Handschmierung (z. B. an Förderketten) bis zu mehrjährigen Wechselintervallen (Industriegetriebe mit Hochleistungsöl).

Ölwechsel und Ölanalyse

Wann ein Öl gewechselt werden muss, lässt sich starr nach Stunden festlegen — oder besser nach Zustand. Eine Ölanalyse misst:

  • Viskosität (Vergleich mit Neuwert)
  • Wassergehalt
  • Säurezahl (Alterung)
  • Partikelzählung (Verschleißfortschritt)
  • Element-Analyse (welche Metalle, also welche Bauteile verschleißen)

Routine-Ölanalysen sind in großen Anlagen Standard. Sie ersparen unnötige Ölwechsel und decken Lagerschäden früh auf, bevor sie zum Ausfall führen.

Mischbarkeit und Verträglichkeit

Bei einem Schmierstoffwechsel gilt: nie ohne Prüfung mischen. Mineralöl und PAG sind unverträglich; auch zwischen verschiedenen Synthetikölen können Reaktionen oder Phasentrennungen auftreten. Bei Fetten gilt das Gleiche, oft noch ausgeprägter. Im Zweifel: Restbestand komplett entfernen, mit dem neuen Schmierstoff spülen, neu befüllt.

Lagerung und Kennzeichnung

Schmierstoffe sind keine ewigen Produkte. Im verschlossenen Originalbehälter halten Öle typischerweise zwei bis fünf Jahre, Fette eher länger. Lagerung kühl, trocken, frostfrei, in der Originalverpackung. Geöffnete Gebinde so kurz wie möglich offen lassen — Luftfeuchte und Staub sind die häufigsten Ursachen für Schmierstoffalterung im Lager.

Innerhalb eines Betriebs sind Schmierstellen idealerweise nach einem Farb-Code-System gekennzeichnet: jeder Schmierstoff bekommt eine Farbe, jede Schmierstelle einen entsprechend farbigen Schmiernippel oder Aufkleber. Das verhindert Verwechslungen — gerade bei Schichtbetrieb und vielen unterschiedlichen Anlagen.

Sicherheit und Entsorgung in Österreich

Schmierstoffe sind in Österreich nach den Vorgaben des Chemikaliengesetzes zu behandeln. Im Betrieb sind das vor allem zwei Punkte:

  • Für jeden eingesetzten Schmierstoff muss ein aktuelles Sicherheitsdatenblatt verfügbar sein. Es enthält Hinweise zu Gefahren, Schutzmaßnahmen, Erste-Hilfe und Entsorgung.
  • Altöl und gebrauchte Fette dürfen nicht in den Restmüll oder gar in den Abfluss. Sie sind nach der Altölverordnung als gefährlicher Abfall zu sammeln und an einen berechtigten Entsorger zu übergeben. Bindemittel- und Putzlappen mit Schmierstoffresten ebenso.

Persönliche Schutzausrüstung bei Schmierarbeiten: handlich, aber wichtig — ölbeständige Handschuhe, bei Spritzarbeiten Schutzbrille. Bei längerem Hautkontakt entfetten viele Öle die Haut bis zur Reizung; Hautpflege gehört zum Arbeitsschutz.

Anwendungsbezogene Schmierung

Die Schmierung in konkreten Maschinenelementen wird in den entsprechenden Beiträgen vertieft. Drei Querverweise:

  • Wälz- und Gleitlager: Lagerbauart und Drehzahlkennwert n · d_m geben die Auswahl zwischen Öl und Fett, ISO-VG und NLGI-Klasse vor. Details im Beitrag zu Lagern.
  • Zahnräder und Getriebe: hier sind CLP-Öle der Standard, mit auf das Getriebe abgestimmter ISO-VG-Klasse. Hypoidgetriebe brauchen besondere EP-Wirkstoffe. Mehr dazu im Beitrag zu Zahnrädern und Getrieben.
  • Hydraulik: Hydrauliköle sind ein eigenes Feld mit HLP- und HV-Klassen und besonderen Anforderungen an Filtration, Wasserabscheidung und Sauberkeitsklasse. Vertiefung im Beitrag zu Hydraulikölen sowie im Beitrag zu Sicherheit und Wartung in Hydraulikanlagen.

Welcher Hauptvorteil spricht für Umlaufschmierung mit Filter und Kühler gegenüber Tauchschmierung?

  • a) Geringere Investitionskosten
  • b) Wegfall jeder Wartung
  • c) Höhere Drehzahlen sind nicht möglich
  • d) Definierte Schmierstoffmenge je Lager und gezielte Filterung von Verunreinigungen

Richtig: d)

Tauchschmierung führt das Öl ohne Regelung mit den rotierenden Teilen mit — Abrieb sammelt sich im Sumpf. Umlaufschmierung kann die Menge je Lager dosieren, Schmutz herausfiltern und das Öl kühlen, bevor es zurück in die Lager gelangt. Das verlängert Lager- und Öllebensdauer deutlich.

Eine Ölanalyse weist eine deutlich gestiegene Eisenkonzentration und gleichzeitig erhöhte Partikelzahl auf. Welcher Schluss ist plausibel?

  • a) Das Öl ist mit Wasser kontaminiert
  • b) Die Viskosität ist zu hoch
  • c) Ein eisenhaltiges Bauteil verschleißt — wahrscheinlich Welle, Zahnrad oder Wälzkörper
  • d) Die Additive sind verbraucht

Richtig: c)

Eisenpartikel im Öl kommen praktisch nur aus verschleißenden Bauteilen. Steigt der Wert deutlich an, beginnt irgendwo im überwachten System ein abrasiver oder Ermüdungsverschleiß. Die genaue Bauteilzuordnung ergibt sich oft aus weiteren Elementen (Chrom für Wälzkörper, Kupfer für Lagerbronze).

Wie ist gebrauchtes Schmieröl in Österreich zu entsorgen?

  • a) Im Restmüll, sofern nicht mehr als 5 Liter pro Behältnis
  • b) Über die Kanalisation, wenn mit Wasser emulgiert
  • c) Als gefährlicher Abfall, getrennt gesammelt und an einen berechtigten Entsorger übergeben
  • d) Durch Verbrennung im Werksofen, sofern thermisch geeignet

Richtig: c)

Altöl ist nach der Altölverordnung gefährlicher Abfall. Es muss getrennt gesammelt und über zugelassene Entsorger entsorgt werden. Einbringen in Restmüll oder Kanalisation ist verboten und mit Strafen belegt. Eine eigene Verbrennung benötigt eine entsprechende Anlagengenehmigung.

Abschlusstest

Aufgabe 1: Eine Stahlplatte mit 320 kg Masse wird auf einer Stahlführung verschoben. Der gemessene Gleitreibwert beträgt µ = 0,11.

Gegeben: m = 320 kg, µ = 0,11, g = 9,81 m/s²

Gesucht: Reibkraft F_R

Lösungsweg:

  1. F_N = 320 · 9,81 = 3139,2 N
  2. F_R = 0,11 · 3139,2 ≈ 345,3 N

Ergebnis: F_R ≈ 345,3 N

Aufgabe 2: Eine Welle wird im Gleitlager mit F_N = 1200 N belastet und läuft mit 0,8 m/s Umfangsgeschwindigkeit am Lagerzapfen. Bei hydrodynamischer Schmierung beträgt der Reibwert µ = 0,003.

Gegeben: F_N = 1200 N, v = 0,8 m/s, µ = 0,003

Gesucht: Reibleistung P_R

Lösungsweg:

  1. F_R = 0,003 · 1200 = 3,6 N
  2. P_R = 3,6 · 0,8 = 2,88 W

Ergebnis: P_R ≈ 2,88 W

Aufgabe 3: Ein Öl wird mit η = 95 mPa·s und ρ = 0,89 g/cm³ angegeben.

Gegeben: η = 95 mPa·s, ρ = 0,89 g/cm³

Gesucht: kinematische Viskosität ν

Lösungsweg:

  1. ν = η / ρ = 95 / 0,89 ≈ 106,7 mm²/s

Ergebnis: ν ≈ 106,7 mm²/s, am ehesten ISO VG 100 (am oberen Rand der Toleranz)

Aufgabe 4: Ein Hydrauliköl HLP 46 hat eine angegebene Dichte von 0,88 g/cm³.

Gegeben: ν ≈ 46 mm²/s (Nennwert der ISO-VG-Klasse), ρ = 0,88 g/cm³

Gesucht: dynamische Viskosität η

Lösungsweg:

  1. η = ν · ρ = 46 · 0,88 ≈ 40,5 mPa·s

Ergebnis: η ≈ 40,5 mPa·s

Aufgabe 5: Eine Förderrolle mit 250 N Normalkraft auf einer Welle gleitet mit 0,3 m/s. Gemessene Reibleistung im stationären Betrieb: 5,25 W.

Gegeben: F_N = 250 N, v = 0,3 m/s, P_R = 5,25 W

Gesucht: tatsächlicher Reibwert µ

Lösungsweg:

  1. F_R = P_R / v = 5,25 / 0,3 = 17,5 N
  2. µ = F_R / F_N = 17,5 / 250 = 0,07

Ergebnis: µ ≈ 0,07

In einem trocken laufenden Gleitlager wurde nach kurzer Betriebszeit Materialübertrag von der Welle auf die Lagerschale festgestellt — die Welle wirkt teilweise „angeschweißt“. Welcher Verschleißmechanismus ist eingetreten?

  • a) Abrasion
  • b) Adhäsion (Fressen)
  • c) Tribochemischer Verschleiß
  • d) Ermüdung

Richtig: b)

Bei fehlender Schmierung und hohem Druck entstehen lokal Mikroverschweißungen — beim Weiterdrehen reißen Teile aus einer Fläche und werden auf die andere übertragen. Das ist klassisches adhäsives Fressen.

Welche Aussage zur Stribeck-Kurve ist richtig?

  • a) Der Reibwert sinkt mit steigender Drehzahl monoton bis null
  • b) Der Reibwert hat ein Minimum am Übergang zur Flüssigkeitsreibung und steigt im Bereich der Flüssigkeitsreibung wieder leicht an
  • c) Höhere Viskosität führt immer zu geringerer Reibung
  • d) Die Kurve gilt nur für Wälzlager

Richtig: b)

Die Stribeck-Kurve beschreibt den Übergang Festkörperreibung → Misch- → Flüssigkeitsreibung. Im Bereich der vollständigen Flüssigkeitsreibung steigt der Reibwert wieder, weil die innere Reibung des Öls dominant wird. Sie gilt grundsätzlich für alle ölgeschmierten Gleitkontakte.

Ein CLP-Öl unterscheidet sich von einem CL-Öl durch:

  • a) Den zusätzlichen Anteil von Wirkstoffen gegen Verschleiß (AW/EP)
  • b) Einen niedrigeren Pourpoint
  • c) Die ausschließliche Verwendung im Außenbereich
  • d) Den Verzicht auf Korrosionsinhibitoren

Richtig: a)

C steht für Industrieöl, L für Inhibitoren gegen Alterung und Korrosion, P für Wirkstoffe gegen Verschleiß. CLP enthält also zusätzlich AW/EP-Wirkstoffe und ist deshalb das typische Getriebeöl.

Welches Schmierfett ist Standardwahl für ein Wälzlager mit moderater Drehzahl und mäßiger Belastung im Industriebetrieb?

  • a) NLGI 0 auf Calcium-Sulfonat-Basis
  • b) NLGI 6 auf Polyharnstoff-Basis
  • c) Reine MoS₂-Paste
  • d) NLGI 2 auf Lithium- oder Lithium-Komplex-Basis

Richtig: d)

NLGI 2 mit Lithium- oder Lithium-Komplex-Verdicker ist die häufigste und für die meisten Industrieanwendungen passende Kombination — breiter Temperaturbereich, gute Wasserbeständigkeit, hohe Verfügbarkeit.

In welcher Situation ist Graphit als Festschmierstoff ungeeignet?

  • a) Bei Hochtemperatur an Luft
  • b) An offenen Reibstellen in feuchter Umgebung
  • c) Im Vakuum
  • d) In Schraubverbindungen

Richtig: c)

Graphit braucht für seine Schmierwirkung adsorbierte Feuchte oder Sauerstoff. Im Vakuum fehlt diese Zwischenschicht — der Reibwert steigt, Graphit verliert seine Funktion. Für Vakuumanwendungen ist MoS₂ das übliche Festschmiermittel.

Ein Öl hat einen sehr hohen Viskositätsindex. Welcher Vorteil ergibt sich daraus?

  • a) Es ist günstiger im Einkauf
  • b) Es kann mit jedem anderen Öl gemischt werden
  • c) Es benötigt keine Additive
  • d) Es bleibt über einen großen Temperaturbereich relativ konstant in seiner Viskosität

Richtig: d)

Der Viskositätsindex ist ein Maß dafür, wie stark die Viskosität mit der Temperatur abnimmt. Hoher VI bedeutet geringe Temperaturabhängigkeit — entscheidend für Außenanlagen, Mehrbereichsöle und alles, was über einen großen Temperaturbereich arbeitet.

Welche Bauart der Schmierung kann auch bei Stillstand und sehr langsamen Bewegungen einen tragenden Schmierfilm aufrecht erhalten?

  • a) Hydrostatische Schmierung
  • b) Hydrodynamische Schmierung
  • c) Tauchschmierung
  • d) Lebensdauer-Fettfüllung

Richtig: a)

Hydrostatische Schmierung erzeugt den Druck im Schmierfilm durch eine externe Pumpe und ist deshalb unabhängig von der Bewegung. Hydrodynamische Schmierung baut den Film erst bei ausreichender Drehzahl auf.

Was bedeutet die Bezeichnung NSF-H1 auf einem Schmierstoff?

  • a) Norm für Hochtemperaturschmierstoffe
  • b) Niedrigste NLGI-Klasse
  • c) Zulassung für gelegentlichen, technisch unvermeidbaren Lebensmittelkontakt
  • d) Anforderung an Synthetiköl mit hohem VI

Richtig: c)

NSF-H1 ist eine Zulassung für Schmierstoffe, die in Lebensmittel-Produktionsanlagen eingesetzt werden dürfen — selbst bei zufälligem, geringfügigem Kontakt mit dem Lebensmittel. Pflicht in der Lebensmittelindustrie an allen Stellen über oder in der Nähe von offenen Produkten.

Bei einem Wechsel von Lithium- auf Polyharnstoff-Fett im selben Wälzlager ist welche Maßnahme zwingend?

  • a) Es genügt, das neue Fett einfach nachzufüllen
  • b) Eine Erhöhung der NLGI-Klasse ist sinnvoll
  • c) Das Lager muss vollständig gereinigt und neu befüllt werden
  • d) Das alte Fett wird mit Lösungsmittel verflüssigt und mitverwendet

Richtig: c)

Lithium- und Polyharnstoff-Verdicker sind in vielen Fällen nicht verträglich. Eine Mischung kann sich verflüssigen, verklumpen oder die Schmierwirkung verlieren. Pflicht ist Reinigung des Lagers und vollständige Neubefüllung mit dem neuen Fettsorte.

Welche der folgenden Aussagen zur Auswahl der Viskosität trifft zu?

  • a) Höhere Drehzahl → höhere Viskosität
  • b) Höhere Belastung → niedrigere Viskosität
  • c) Höhere Belastung → höhere Viskosität
  • d) Viskosität ist von der Bauart der Reibstelle unabhängig

Richtig: c)

Höhere Last erfordert einen tragfähigeren Schmierfilm, also eine höhere Viskosität, damit der Film unter dem Druck nicht abreißt. Mit der Drehzahl verhält es sich umgekehrt — hohe Drehzahl mit hoher Viskosität führt zu starker innerer Reibung im Schmierstoff.

In einem Schmierplan ist für eine Schmierstelle „nachschmieren alle 500 Bh, je 8 g Fett, Lithium-Komplex NLGI 2″ vermerkt. Was bedeutet „Bh“ in diesem Zusammenhang?

  • a) Betriebshäufigkeit
  • b) Bauteilhöhe
  • c) Betriebsstunden
  • d) Belastungshöchstwert

Richtig: c)

Bh ist die übliche Abkürzung für Betriebsstunden. Schmierintervalle werden häufig nach Betriebsstunden statt nach Kalendertagen festgelegt, weil nur die tatsächliche Belastung den Verschleiß bestimmt.

Welche Information aus einer Ölanalyse deutet auf den Verschleiß einer Lagerbronze hin?

  • a) Erhöhter Eisengehalt
  • b) Erhöhter Wassergehalt
  • c) Erhöhter Kupfergehalt
  • d) Erhöhte Säurezahl

Richtig: c)

Lagerbronzen enthalten Kupfer als Hauptbestandteil. Ein deutlich steigender Kupfergehalt im Öl ist ein typisches Frühzeichen für den Verschleiß einer Bronze-Lagerschale. Eisen weist auf Stahlbauteile hin, Wasser auf Dichtungsprobleme, Säurezahl auf Ölalterung.

Glossar

Additive
Wirkstoffe, die einem Schmierstoff zugesetzt werden, um seine Eigenschaften zu verbessern (z. B. Verschleißschutz, Korrosionsschutz, Schaumkontrolle).
Adhäsiver Verschleiß
Verschleißform durch Mikroverschweißungen an Reibstellen mit Materialübertrag von einer Fläche zur anderen.
Abrasiver Verschleiß
Materialabtrag durch harte Partikel, die wie kleine Schleifkörner wirken.
AW-Additive
Anti-Wear-Wirkstoffe, die bei Grenzreibung eine schützende Reaktionsschicht auf der Bauteiloberfläche bilden.
EHD-Schmierung
elastohydrodynamische Schmierung; bei sehr hohem Kontaktdruck (typisch im Wälzkontakt) wird der Schmierstoff zähflüssig und die Oberflächen elastisch verformt, sodass ein trennender Film erhalten bleibt.
EP-Additive
Extreme-Pressure-Wirkstoffe, die erst bei hoher lokaler Temperatur chemisch mit der Oberfläche reagieren und unter sehr hoher Belastung gegen Fressen schützen.
Festschmierstoff
Schmiermittel in fester Form mit Schichtstruktur (Graphit, MoS₂, PTFE, h-BN); nutzt verschiebbare Molekül- oder Atomebenen zur Reduktion der Reibung.
Grenzreibung
Reibungszustand mit nur molekular dünner trennender Schicht zwischen den Reibflächen; Last wird teilweise direkt übertragen.
Hydrodynamische Schmierung
Schmierfilm entsteht durch die Bewegung selbst, indem Öl in einen keilförmigen Spalt gezogen wird.
Hydrostatische Schmierung
Schmierfilm wird durch eine externe Pumpe aufrechterhalten und schmiert auch im Stillstand.
ISO-VG-Klasse
Viskositätsklassifizierung für Industrieöle nach ÖNORM EN ISO 3448; Klassenzahl entspricht ungefähr der kinematischen Viskosität bei 40 °C in mm²/s.
Mischreibung
Reibungszustand, bei dem teilweise Rauhigkeitsspitzen tragen und teilweise ein dünner Flüssigkeitsfilm vorhanden ist.
NLGI-Klasse
Konsistenzklassifizierung für Schmierfette von 000 (fast flüssig) bis 6 (extrem hart); NLGI 2 ist der Standard für Wälzlager.
Paste
Mischung aus Fett und einem hohen Anteil Festschmierstoff, eingesetzt punktuell bei Montage und Demontage, nicht als Dauerschmierstoff.
Reibwert µ
dimensionslose Kennzahl, die das Verhältnis von Reibkraft zu Normalkraft beschreibt.
SAE-Klasse
Viskositätsklassifizierung für Motor- und Getriebeöle im Fahrzeugbereich; Mehrbereichsöle (z. B. SAE 5W-40) decken einen großen Temperaturbereich ab.
Schmierfilm
dünne Schicht aus Schmierstoff, die die Reibflächen voneinander trennt; je nach Dicke ergibt sich Grenz-, Misch- oder Flüssigkeitsreibung.
Stribeck-Kurve
Diagramm, das den Reibwert als Funktion der Kennzahl Drehzahl·Viskosität/Belastung darstellt und die Reibungszustände Grenz-, Misch- und Flüssigkeitsreibung verbindet.
Tropfpunkt
Temperatur, bei der ein Schmierfett seine Konsistenz verliert und zu fließen beginnt; Praxisgrenze liegt typischerweise 40 bis 60 K darunter.
Verdicker
Bestandteil eines Schmierfetts, der das Grundöl wie ein Schwamm festhält; bestimmt Temperaturbeständigkeit und Verträglichkeit (z. B. Lithium, Lithium-Komplex, Calcium-Sulfonat, Polyharnstoff).
Viskosität
innere Reibung eines flüssigen Schmierstoffs; wird als dynamische Viskosität η (in mPa·s) oder kinematische Viskosität ν (in mm²/s) angegeben.
Viskositätsindex (VI)
Kennzahl für die Temperaturabhängigkeit der Viskosität; hoher VI bedeutet geringe Änderung mit der Temperatur.
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