Prüfmethodik zur Charakterisierung der elektrischen Eigenschaften von Wälzlagerschmierstoffen

Wälzlager und ihre Schmierung sind wichtige Elemente verschiedener Maschinen. Schmierstoffe gewinnen immer mehr an Bedeutung, da sie nicht mehr reine tribologische Aufgaben übernehmen, sondern auch in E-Motoren und elektrifizierten Antriebssträngen elektrisch isolierende oder elektrisch leitende Funktionen erfüllen sollen. Es existieren keine Normen, Prüfverfahren und Prüfapparaturen zur Charakterisierung der elektrischen Schmierstoffeigenschaften (relative Permittivität, spezifischer elektrischer Widerstand und Durchschlagfeldstärke) unter wälzlagernahen Betriebsbedingungen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Prüfmethodik zur Charakterisierung dieser Schmierstoffeigenschaften mit Hilfe von Stoffuntersuchungen in Kondensatoren und Modellsystemuntersuchungen am rotierenden Wälzlager entwickelt. Die notwendige Apparatur wurde konstruiert und aufgebaut. Es wurden Versuchsabläufe zur Bestimmung der elektrischen Schmierstoffeigenschaften in Kurzzeitversuchen und zur Untersuchung der Systemveränderung infolge von Stromdurchgang am Lager in Dauerversuchen entwickelt. Es konnte eine gute Übereinstimmung der Ergebnisse der Stoffuntersuchungen und der Modellsystemuntersuchungen festgestellt werden. Bei Schmierfetten mit Partikeln zur Erhöhung der Leitfähigkeit sind Versuche am Wälzlager notwendig, da die Leitfähigkeit in einem Kondensator nicht immer erfasst werden kann. Es konnte festgestellt werden, dass sowohl bei Ölen, als auch bei Fetten, unabhängig davon ob hochohmig oder niederohmig, EDM-Durchschläge stattfinden können. Im Rahmen der Arbeit wurde festgestellt, dass die Impedanzspektroskopie ein Werkzeug ist, mit dem Systemveränderungen, Schmierstoffalterung und Oberflächenveränderungen online messtechnisch erfasst werden können. Mit Hilfe der entwickelten Prüfmethodik können die Schmierstoffhersteller ihre Produkte optimieren. Die Schmierstoffanwender können Schmierstoffe in Abhängigkeit der Systemanforderungen auswählen. Mit Hilfe der Messmöglichkeiten und der Messdaten können Lagerimpedanz- und Lagerstrommodelle validiert werden.