Schmierung

Zahnräder unterliegen aufgrund von Gleitvorgängen an den Flanken dem Verschleiß. Deshalb müssen die Zähne im Allgemeinen eine harte und damit verschleißfeste Oberfläche aufweisen. Hierzu muss die Oberfläche unter Umständen gezielt beeinflusst werden (Oberflächenbehandlung genannt).

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Abbildung: Harte und verschleißfeste Oberfläche von Zahnrädern

Bei Zahnrädern aus Stahl kann eine harte und verschleißfeste Zahnflanke zum Beispiel durch Oberflächenhärten (Randschichthärten) erzielt werden. Dabei kommt vorwiegend das Induktionshärten zur Anwendung. Bei diesem Verfahren wird die Oberfläche des Zahnrades mittels Induktion stark erwärmt und anschließend rasch abgekühlt wird. Die dabei im Werkstoffinneren ablaufenden Gefügeänderungen führen zu einer harten und verschleißfesten Randschicht.

Eine weitere Möglichkeit zur Reduktion des Verschleißes ist das Aufdampfen spezieller Schichten auf die Oberfläche des Zahnrades. So können bestimmte Stähle (sog. Nitrierstähle) zum Beispiel durch das Behandeln mit Stickstoff eine harte und verschleißfeste Nitridschicht an der Oberfläche bilden (Nitrieren genannt). Häufig sind Schnecken eines Schneckengetriebes aus Nitrierstahl gefertigt.

Solche Oberflächenbehandlungen sind allerdings nicht für jeden Zahnradwerkstoff geeignet (z.B. Zahnräder aus Kunststoff) bzw. wirtschaftlich oder sie reichen alleine nicht aus, um den Verschleiß auf das gewünschte Maß zu reduzieren. In der Regel müssen Zahnradgetriebe deshalb zusätzlich geschmiert werden, um die Verschleißerscheinungen an den Zähnen so gering wie möglich zu halten. Die nachfolgend vorgestellten Maßnahmen zur Minderung des Verschleißes nehmen in ihrer Wirkung jeweils zu.

Bei der sogenannten Trockenschmierung werden nicht-flüssige Schmierstoffe wie zum Beispiel Graphit verwendet. Die Minderung des Verschleißes ist im Allgemeinen effektiver als die bloße Oberflächenbehandlung.

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Abbildung: Trockenschmierung mittels Graphit

Durch Verwendung von flüssigen Schmierstoffen (Öle) oder pastenartige Schmiermittel (Fette) kann der Verschleiß an den Zahnflanken nochmals deutlich reduziert werden (Flüssigkeitsschmierung). Lässt der Flüssigkeitsfilm dabei keinerlei Berührpunkte zwischen den Festkörpern zu, so liegt eine reine Flüssigkeitsreibung vor. Voraussetzung hierfür ist, dass das Schmiermittel unter hohem Druck steht, um die nötigen Kräfte für das Auseinanderhalten der Festkörper aufbringen zu können. Der Verschleiß für eine reine Flüssigkeitsreibung ist praktisch null. In der Regel haben die Zahnflanken allerdings noch direkten Kontakt miteinander. Man spricht dann von einer Mischreibung zwischen Flüssigkeits- und Festkörperreibung.

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Abbildung: Flüssigkeitsschmierung mittels Öl

Die bei einer Flüssigkeitsschmierung verwendeten Schmieröle bzw. Schmierfette unterliegen im Allgemeinen Alterungserscheinungen, d.h. diese müssen regelmäßig erneuert bzw. nachgefüllt werden (aus diesem Grund wird bei einem Auto auch in regelmäßigen Abständen ein Ölwechsel fällig).

Während Schmierfette aufgrund ihres zähflüssigen Verhaltens an den zu schmierenden Bauteilen haften, werden sich die flüssigen Schmieröle allerdings mit der Zeit von den Zahnrädern absetzen. Um dennoch eine permanente Schmierung zu gewährleisten genügt es bspw. wenn eines der Zahnräder in ein Ölbad eintaucht und durch Planscheffekte das Schmieröl im gesamten Getrieberaum verteilt. Durch den Widerstand beim Eintauchen in die Ölwanne entstehen allerdings zusätzlich Wirkungsgradverluste. Dieses Prinzip kann allerdings nur in geschlossenen Getrieben zur Anwendung kommen, bei denen das Gehäuse entsprechend abgedichtet ist. Das Anbringen einer Ölablassschraube ermöglicht dabei den relativ problemlosen Ölwechsel, ohne dabei das Getriebegehäuse auseinander bauen zu müssen.

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Abbildung: Getriebegehäuse mit Öl

Um sicherzustellen, dass immer genügend Öl im Getriebegehäuse vorhanden ist, ist dieses häufig mit einer Füllstandsanzeige versehen. Diese muss in regelmäßigen Abständen kontrolliert und gegebenenfalls Öl nachgefüllt werden. Die untere Abbildung zeigt die Ölstandanzeige eines Abbruchhammers [fahre hierzu mit der Maus über die Abbildung und entferne sie anschließend wieder]. In diesem Fall dient die Ölanzeige gleichzeitig als Ölablassschraube über die auch das Öl direkt nachgefüllt wird.

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Interaktive Abbildung: Ölstandanzeige eines Abbruchhammers

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