Tribologie-Rechner

Einführung

Der Tribologie-Rechner kombiniert drei praxisnahe Schmierberechnungen in einem Werkzeug: den Viskositätsindex (VI) nach ASTM D2270, das FAG/SKF-Fettnachschmierintervall und das Reibmoment M = μ × P × d/2 für Wälzlager. In der deutschen Fertigungsindustrie — von der Getriebeauslegung bei SEW-Eurodrive bis zur Wälzlagerschmierung bei Schaeffler (FAG) und SKF — entscheidet die korrekte Schmierung maßgeblich über Lagerlebensdauer und Betriebssicherheit. Die ISO 281 definiert zwar die Grundlastlaufleistung L10, doch erst das passende Schmierfett mit dem richtigen Nachschmiertakt sichert diese Lebenserwartung in der Praxis. Der Viskositätsindex beschreibt, wie stark sich die kinematische Viskosität eines Öls zwischen 40 °C und 100 °C ändert. Ein VI von 95–105 entspricht typischem Mineralöl (ISO VG 68 bis 220); synthetische Hochleistungsöle (PAO, Ester) erreichen VI > 150. Für Spindellager in CNC-Bearbeitungszentren empfiehlt DIN 51524 ein Hydrauliköl mit VI ≥ 90. Hochgeschwindigkeitsspindeln (n > 10 000 min⁻¹) erfordern oft ISO VG 10 mit VI > 100, um bei Betriebstemperatur den Schmierfilm aufrechtzuerhalten. Das Fettnachschmierintervall nach dem FAG/SKF-Algorithmus (t_f = K × (14×10⁶ / (n × √d) − 4d)) liefert die Basisstunden für Fettschmierung unter Normalbedingungen (70 °C, saubere Umgebung). Pro 15 °C Übertemperatur halbiert sich das Intervall — ein Lager bei 100 °C braucht daher nur ein Viertel der Basisstunden. In deutschen Maschinenfabriken nach DIN EN ISO 9001 ist die dokumentierte Nachschmierung ein Pflichtbestandteil der vorbeugenden Instandhaltung.

Funktionsweise

Für den Viskositätsindex gibt der Anwender die kinematische Viskosität bei 40 °C und 100 °C ein (Einheit mm²/s = cSt). Der Rechner verwendet die vereinfachte Dean-Davis-Näherungsformel; für normative Werte nach ASTM D2270 ist die offizielle Tabelle heranzuziehen. Beim Fettnachschmierintervall werden Bohrungsdurchmesser d, Betriebsdrehzahl n (RPM) und Lagertyp (Kugel- oder Rollenlager) eingegeben. Die Formel t_f = K × (14×10⁶/(n×√d) − 4d) berechnet zunächst das Basisintervall; anschließend wird ein Temperatur-Korrekturfaktor angewendet: Betrieb unter 70 °C → Faktor 1,0, 70–80 °C → 0,5, 80–90 °C → 0,25 usw. Das Reibmoment M = μ × P × d/2 berechnet das lastabhängige Moment; bei Kugellagern beträgt μ ≈ 0,0010–0,0015, bei Rollenlagern μ ≈ 0,0010–0,0018 (SKF-Katalog 6000). Die Gesamteingangsleistung für Reibung ergibt sich aus P_reib = M × ω = M × 2π × n/60.

Anwendungsszenarien

• Auslegung der Fettnachschmierung einer Förderbandanlage: Pendelrollenlager 22216E (d = 80 mm) läuft bei n = 750 RPM und 85 °C. Basisintervall ≈ 2 400 h; mit Temperaturfaktor 0,25 (85 °C) ergibt sich ein effektives Nachschmierintervall von ca. 600 Betriebsstunden — kritisch für den DIN-gerechten Wartungsplan.
• Hauptspindel eines Bearbeitungszentrums: Spindellager d = 70 mm, n = 8 000 RPM, Ölnebelschmierung ISO VG 15 mit VI 120. VI-Prüfung sichert den Schmierfilm bei Betriebstemperatur 60 °C; Reibmoment M ≈ 120 N·mm entspricht einer Verlustleistung von ~100 W — relevant für die Motorauslegung.
• Qualitätsprüfung im Getriebebau: Planetengetriebe (SEW-Eurodrive Typ R) mit Stirnradlagern d = 50 mm, n = 1 500 RPM, P = 5 kN. Reibmoment M = 0,0012 × 5000 × 25 = 150 N·mm; bei 8 Lagerstellen summiert sich die Lagerreibverlustleistung auf ~190 W — Grundlage für den Wirkungsgradnachweis nach VDI 2157.

Häufig gestellte Fragen