den ollen Spruch kennt wirklich jeder, und der gilt auch bei der MoBa. Nur, was genau heißt denn "gut schmieren" bei einer N-Lokomotive? Im Forums-Chat meinte ein Kollege, dass ich, wenn ich doch beruflich mit Wälzlagern zu tun habe, vielleicht etwas dazu sagen könnte.

 

Noch mal mit der Nase auf das Thema geschubst wurde ich, als das "Spezialöl für Feinmechanik", mit dem ich einige Lokomotiven geschmiert hatte, nach einer Ruhezeit von einem Jahr zu einem zähen Honig geronnen war, den ich ziemlich mühselig wieder rauswaschen durfte. Grund genug also, sich mal grundsätzlich ein paar Gedanken darüber zu machen.

 

Jetzt ist die Schmierung von Wälzlagern ein Spezialgebiet, das nicht allzu viel mit der Schmierung von N-Loks zu tun hat, aber aus dem erforderlichen Grundwissen lässt sich vielleicht einiges ableiten. Ich hoffe, dass das Folgende nicht zu sehr nach voll aufgedrehtem Klugscheißmodus klingt, aber ich möchte das Thema gerne von Grund auf anpacken, und "dazu stelle mer uns ma janz dumm...:"

 

Dabei hat sich herausgestellt, dass sich derart viel Theorie einbringen lässt, dass man hinterher noch weniger weiß, wo's tickt. Wie sagen wir so schön? "Versuch macht kluch", und deshalb habe ich ein recht umfangreiches Prüfprogramm durchgezogen, bei dem sich die theoretische Spreu recht gut vom praktischen Weizen trennen ließ.

 

Wer jetzt nicht den gleichen Spleen hat wie ich und eigentlich nur gut fahren will, wird sich wohl kaum mühselig durch die theoretischen Ergüsse und die Versuchsbeschreibungen ackern wollen. Der darf jetzt die nächsten Kapitel überspringen und gleich bei Kapitel 6. "Schlussfolgerungen" weiterlesen - aber muss mir eben dann halt alles blind glauben.

 

 

Wie in einem Thread "Reparaturbericht BR94" http://www.herimo.de/Board/viewtopic.php?t=582&highlight=br94  zu sehen, geht's ohne Schmierung nicht. Mit dem Schmierstoff wird die Reibung reduziert, denn Reibung erzeugt Wärme, Zugkraftverluste und vor allem Verschleiß zwischen den Funktionsflächen.

 

Bei Verschleiß gibt es grundsätzlich zwei verschiedene Formen: "Abrasiver" und "Adhäsiver" Verschleiß.

 

Abrasiver Verschleiß ist erwünscht, wenn man irgendetwas abschmirgelt oder schleift, ist aber sehr unschön, wenn in eine Lagerstelle eingedrungener Dreck hier Geschäftsführung ohne Auftrag betreibt, siehe die von Helmut mühselig wieder ausgebuchsten Achs- und Zahnradlager bei der E-Bay BR94. Diese Verschleißform kann auch die beste Schmierung nicht verhindern - hier hilft nur Sauberkeit.

 

Ein indirekter Zusammenhang mit der Schmierung besteht aber insofern, als dass irgendwelcher Dreck natürlich an einer gefetteten oder öligen Fläche besser haftet als an einer trockenen. Über die Gretchenfrage, ob denn nun ein "Fettkragen" den Schmutz bindet und von der Schmierstelle fern hält oder den Schmutz überhaupt erst anzieht und festhält, kann man sich - zumindest bei Wälzlagern - trefflich und lange streiten, weil nämlich beides zutrifft. Dazu später mehr.

 

Während wir also beim abrasiven Verschleiß noch einen dritten Partner brauchen, der als "Schmirgel" die Oberflächen angreift, ruinieren sich beim adhäsiven Verschleiß die Oberflächen gegenseitig, ohne fremdes Zutun. Hier haben die Oberflächen direkten Kontakt zueinander, verschweißen an den Kontaktstellen kalt und tragen entsprechende Schäden davon, wenn sie wieder getrennt werden. Im Ergebnis werden die Oberflächen sehr schnell rau - was immer mehr Kontaktflächen zum kalt verschweißen erzeugt. Hinzu kommt dann noch abrasiver Verschleiß durch ausgebrochene Partikel. Jedenfalls wird's hier recht schnell zappenduster.

 

Und hier schlägt jetzt die große Stunde der Schmierung, indem der Schmierfilm die beiden Oberflächen voneinander trennt. Man kann's sich wirklich so vorstellen, dass im µm-Bereich die Oberflächen aussehen wie eine schroffe Gebirgslandschaft, deren Gipfel vom Schmierfilm bedeckt sind. Fabrikneue Oberflächen haben meist noch eine etwas höhere Rauigkeit, so dass einzelne Spitzen des Profils noch wie Inseln aus dem Schmierfilm herausragen. Diese werden dann im Betrieb abgearbeitet, und das ist dann der Einlaufvorgang, den laut Mtx Modellokomotiven genau wie Autos durchmachen müssen.

 

 

Der Schmierfilm "trägt" aus dem selben Grund, warum ein Bauchklatscher von 3m-Brett weh tut - wenn man schnell genug ist, werden Flüssigkeiten ganz schön "hart".

 

Der folgende Vergleich hinkt zwar etwas, aber ist schön anschaulich, und deshalb bringe ich ihn trotzdem. (Weibliche Eisenbahnfans sollten bitte im Geiste die Rollentauschen): Schmieren ist, wie wenn Du Wasserski fährst. Du fängst an, indem Du bis zum Knie im Wasser stehst und Deiner Frau zurufst, sie soll losrudern. Solange sie nicht schnell genug ist, wirst Du nur über den Grund gezogen, und sie muss sich mächtig anstrengen. Wenn sie dann aber doch schneller wird, hebt sich der Ski ein bisschen, der Kontakt mit dem Grund wird immer geringer und irgendwann schwimmt der Ski ganz auf. Jetzt hat Deine Frau vorne am wenigsten Mühe - sie muss nur schnell genug sein! Wenn sie's jetzt aber übertreibt und zu schnell wird, beginnt das Wasser ein Eigenleben zu führen, jede Welle wird eklig. Deine Frau muss sich wieder mehr anstrengen und Du kriegst mehr Stress, Dich überhaupt noch oben zu halten.

 

Diese Überlegungen gibt's natürlich auch in wissenschaftlich seriös und das wird in der "Badewannenkurve" des Stribeck-Diagramms zusammengefasst.

 

 

 

Natürlich ist der Bereich 2 - der hydrodynamische Schmierzustand - der anstrebenswerte, da macht das Wasserskifahren am meisten Spaß und Deine Frau muss sich am wenigsten anstrengen. Im Bereich 1 - Mischreibung - machst Du Dir sowohl die Ski, als auch Deine Frau kaputt und auch im Bereich 3 -Planschverluste – kann es Bruch geben.

 

Wenn Du jetzt in Gedanken die Oberfläche den Ski durch z. B. die zu schmierende Zahnflanke ersetzt, das Wasser durch den Schmierstoff und Deine Frau durch den Motor, hast Du schon mal eine recht gute Vorstellung, was beim Schmieren eigentlich passiert.

 

Ich will aber den Vergleich noch ein bisschen weiter treiben, und um Deine Ehe zu retten, setze ich Deine Frau ans Ufer und gebe ihr eine Seilwinde, mit der sie Dich zieht.

 

Wenn jetzt die Seilwinde nicht schnell genug ist, kommst Du aus dem Bereich 1 nicht heraus. Wenn’s aber nicht schneller geht und Du unbedingt Wasserski laufen willst, könntest Du z. B. einige Päckchen Tapetenkleister ins Wasser rühren. Dann wird das Wasser „dicker“, und man kann sich vorstellen, dass die Skier dann doch wieder schneller aufschwimmen. Damit wäre der Nachmittag gerettet, Du musst aber auch aufpassen, weil der Bereich 3 ebenfalls näher gekommen ist. Im Prinzip hast Du die Dickflüssigkeit das Stribeck-Diagramm nach links verschoben und auch etwas gestaucht.

 

Wenn umgekehrt die Seilwinde zu schnell ist, könntest Du vielleicht etwas dünnflüssigeres als Wasser in den See füllen.

 

Die "Dick- oder Dünnflüssigkeit" des Schmierstoffs ist die Viskosität. Schmieröle werden in verschiedenen Viskositätsklassen angeboten, und je geringer die Geschwindigkeiten oder Drehzahlen, desto höher sollte die Viskosität sein, desto zäher läuft's dann aber auch.

 

Für die Beurteilung der Schmierwirkung eines Fettes ist nicht dessen Konsistenz, - fest oder weich - von Bedeutung, sondern die Viskosität des im Seifengerüst gespeicherten Grundöls, und beides hat nicht viel miteinander zu tun.

 

Die richtige Auswahl des Schmierstoffs ist also abhängig von der Drehzahl bzw. der Gleitgeschwindigkeit der Oberflächen gegeneinander. Überträgt man diese Überlegung auf unsere N-Lokomotive, haben wir eine relativ hohe Motordrehzahl, die in mehreren Stufen bis zur möglichst gaaaanz langsam laufenden Verzahnung am Radsatz reduziert wird.

 

Und da wohl kein Mensch für jedes einzelne Zahnrädchen einen besonderen Schmierstoff verwenden will - und selbst wenn, sich vermischt sich eh alles - machen wir bei der Schmierung mit einem universellen Schmierstoff zwangsläufig und prinzipiell Fehler.

 

Nehmen wir nun einen "dünnen" Schmierstoff, läuft der Motor im Bereich 2 des Stribeck-Diagramms, die Verzahnungen am Radsatz haben aber Mischreibung und sind verschleißgefährdet.

 

Nehmen wir einen "dicken" Schmierstoff, läuft der Motor mit Planschverlusten heiß, dafür haben wir die Schmierverhältnisse an den Radsatzverzahnungen verbessert.

 

Nehmen wir einen "mittleren" Schmierstoff haben wir - wenn wir Pech haben - sowohl einen heiß laufenden Motor, als auch verschleißgefährdete Verzahnungen an den Rädern. Einen Schmierstoff mit derart weit gestrecktem Bereich 2, dass es für alles optimal passt, gibt's wahrscheinlich nicht.

 

Starker Verschleiß setzt hohe Drehzahlen und/oder hohe Kräfte voraus und beides haben wir an den Radsatzverzahnungen nicht. Probleme in diesem Bereich sind wohl eher selten, einen durchgebrannten Motor kann sich aber jeder vorstellen.

 

·         Ich würde daher mit Rücksicht auf den Motor lieber einen "dünnen" Schmierstoff wählen.

 

Nochmal zurück zum Wasserskilaufen:

 

Bisher sind wir davon ausgegangen, dass immer genug Wasser da ist. Ziehen wir jetzt in Gedanken den Stöpsel und lassen den See leer laufen, sitzt der Wasserskiläufer auf dem Trockenen und nichts geht mehr. Geben wir jetzt wieder langsam Wasser dazu, werden die Skier vielleicht anfangen, langsam über den nassen Sand zu gleiten. Wenn sich dann Pfützen bilden, wird es zwischen den Inseln schon ganz gut gehen. Irgendwann ist alles von Wasser bedeckt, und es klappt wieder so, wie man sich Wasserskilaufen vorstellt. Wenn wir jetzt mal gemein sind, nehmen wir noch mehr Wasser, und irgendwann ist der Wasserskiläufer auf hoher See mit 4 m Wellenhöhe, und dann macht's auch keinen Spaß mehr und die an Ufer stehende Seilwinde - sofern sie nicht abgesoffen ist - muss sich auch wieder heftig anstrengen, den Wasserskiläufer die Wellen hochzuziehen.

 

Hinsichtlich der Schmierstoffmengen ergibt sich also ein ganz ähnlicher Verlauf wie bei der Stribeck-Kurve: Zuwenig taugt nichts, zuviel taugt nichts und dazwischen gibt es einen optimalen Bereich.

 

Übertragen wir das auf unsere Lokomotive, braucht es nur soviel Schmierstoff, dass die Rauigkeitsspitzen der Oberfläche bedeckt sind. Das liegt irgendwo im µm-Bereich, also ist die erforderliche Schmierstoffmenge nur lächerlich wenig - auf jeden Fall weit weniger, als wir überhaupt dosiert aufbringen und verteilen können. dafür lauern auf der anderen Seite des Diagramms wieder die Planschverluste, die nur den Motor belasten.

 

Die Planschverluste wachsen natürlich auch mit der Drehzahl des Bauteils. Daher ist, was das betrifft die Motorwelle grundsätzlich stärker betroffen als die doch ziemlich langsam umlaufenden Radsätze.

 

Die erste Schlussfolgerung daraus ist eigentlich simpel:

 

·         Nur wenig Schmierstoff verwenden! Und wenn nur wenig Schmierstoff zur Verfügung steht, sollte der natürlich möglichst lange bleiben, wo er soll und möglichst lange wirken. Eine gute Haftung an der Oberfläche ist erforderlich.

 

Bringen wir das jetzt mit den Überlegungen zur Schmierstoffviskosität zusammen, ist es also neben dem Gar-nicht-schmieren das falscheste, was man tun kann, wenn man nach dem Motto "Viel hilft viel" einen schönen dicken Schmierstoff in reichlicher Menge in die Lok kübelt. Aber das tut doch eh keiner, oder ?

 

Da nahezu zwangsläufig zu viel Öl beim Schmiervorgang aufgebracht wird, ergeben sich nach dem Schmieren auch zwangsläufig Planschverluste, die den Antrieb der Lok belasten und so lange anhalten, bis die Schmierstellen das Zuviel an Öl wieder losgeworden sind. Das ist dann der Einfahrvorgang. Daher gleich die zweite Schlussfolgerung:

 

·         Das Öl sollte möglichst dünnflüssig sein, damit das Einfahren möglichst schnell erfolgen kann. Die oben geforderte gute Oberflächenhaftung könnte mit dieser Forderung kollidieren.

 

 

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