Author/Autor: Gord Susinski, Senior Technical Adviser, Petro-Canada Lubricants Inc., Mississauga, Ontario/Canada
Einleitung
In der Bergbauindustrie müssen die Baumaschinen, egal ob über oder unter Tage, weltweit unter den härtesten Bedingungen funktionieren. Die Maschinen müssen extremen Belastungen und hohen Temperaturen standhalten – ein Bereich von –45 bis +50 °C ist nicht ungewöhnlich (Bild 1).
Fig. 1. Unloading haul trucks in an open pit mine. // Bild 1. Entladen von SLKWs im Tagebau. Photo/Foto: Petro-Canada Lubricants
Obwohl sich die Art, die Größe und der Standort des Bergwerks, der Rohstoff, die möglichen Gefahren und auch viele andere Faktoren unterscheiden, gibt es eine Gemeinsamkeit, die alle Bergwerksbetreiber betrifft und die den Bergbau einzigartig macht. Ein Bergwerk zu betreiben ist eine enorme Herausforderung. Je weniger Zeit für Wartung und Reparatur von maschinellen Betriebsmitteln aufgewendet werden muss, desto besser.
Allein aufgrund der großen Anzahl an Geräten, die in einem aktiven Bergwerk eingesetzt werden, angefangen bei 260 t-SLKWs, über Bagger und Lader bis hin zu Bohrgeräten, Planierraupen und Kränen, können ungeplante Stillstände zu erheblichen Produktionsausfällen und damit verbundenen finanziellen Verlusten führen.
Wenn man diese Faktoren zusammenzählt, wird klar, dass es eine Menge zu berücksichtigen gibt. Dabei kann es hilfreich sein, die laufende Jahreszeit zu nutzen, um die kommende vorzubereiten. Während des Winters für die heißen Sommermonate zu planen, bietet den Vorteil der Voraussicht, verringert den Druck auf das Personal und erlaubt die Erprobung von Produkten und Prozessen.
Dieser Artikel wirft einen genaueren Blick auf das Produkt, untersucht seine Eigenschaften und klärt, warum es auf externe Faktoren entsprechend reagiert. Ein umfassenderes Verständnis von Schmierfetten ist nützlich, um fundierte Entscheidungen zu treffen. Wissen ist schließlich Macht. Danach beschäftigt er sich ausführlich mit den wichtigsten Herausforderungen der heißen Monate, bevor er die drei Gründe zusammenfasst, aus denen Bergwerksbetreiber den Winter nutzen sollten, um das Produkt, das in ihrem Betrieb verwendet wird, in Vorbereitung für einen effizienten Sommer 2021 neu zu bewerten.
Das Produkt
Als erstes stellt sich die Frage, woraus ein Schmiermittel besteht. Ein Schmierfett besteht üblicherweise aus 50 bis 90 % Basisöl, 3 bis 5 % Verdickungsmittel und 2 bis 10 % Additiven. Einige Verdickungsmittel in den Schmierfetten, die heute auf dem Markt erhältlich sind, sind Aluminiumkomplex, Lithium, Lithiumkomplex, Calcium und Calciumsulfonat-Komplex. Schmierfette können auch Festschmierstoffe wie Molybdändisulfide, Graphit und anderes enthalten.
Schmierfett funktioniert, indem es das Basisöl und die Additive in einer gleichbleibenden Verdickerstruktur hält. Wenn das Schmierfett mechanischer Arbeit ausgesetzt wird, setzt es das Basisöl und die Additive frei, um die Einzelteile zu ölen, seien es die Wälzkörper von Radlagern, Bolzen oder Buchsen usw. Wenn die Wälzkörper zum Stillstand kommen, kehrt das Schmierfett in seine ursprüngliche Struktur zurück. Wenn das Schmierfett gut formuliert ist, kann es diesen Prozess mehrmals wiederholen, bevor nachgeschmiert werden muss. Dies ist abhängig von der Anwendung, was einen wichtigen externen Faktor hervorhebt – die Betreiber, auf die im Beitrag später zurückgekommen wird.
Das Schmierfett hilft, bewegliche Teile wie Radlager zu ölen und zu vermeiden, dass Metall auf Metall trifft und so Verschleiß entsteht (Bild 2).
Fig. 2. Grease helps lubricate moving parts. // Bild 2. Schmierfett hilft bewegliche Teile zu schmieren. Photo/Foto: Petro-Canada Lubricant
Zusammengefasst hält es die Maschine in Bewegung, doch bei guter Ausführung, mit dem richtigen Produkt, das korrekt angewendet und im Lauf des Jahres angepasst wird, kann es die operative Effizienz der Geräte beeinflussen und Kosten reduzieren.
Warum es bei der richtigen Auswahl des Schmiermittels so viel zu beachten gibt, liegt darin begründet, dass es so viele verschiedene Arten von Schmiermitteln gibt. Das National Lubricating Grease Institute (NLGI) kategorisiert den „Schmiermittelgrad“ auf der Textur basierend von weich bis hart. Um die NLGI-Klasse zu bestimmen, wird das Schmiermittel einem Penetrationstest unterzogen, genauer gesagt, wird ein Kegel über einem Behälter voller Schmierfett platziert und in das Fett fallen gelassen. Das Eindringen in den Schmierstoff wird in Millimeter gemessen. Es dauert 5 s, bevor die Eindringtiefe aufgezeichnet wird. Die Tiefe wird mit einer Referenztabelle verglichen und dem Schmiermittel wird die entsprechende NLGI Klasse zugeordnet. Das Eindringen oder die Festigkeit des Schmiermittels ist durch die Art und Konzentration des Verdickungsmittels in der Zusammensetzung bedingt. Obwohl die Skala von der weichsten Klasse #000 bis zur festesten #6 reicht, liegen die meisten Schmiermittel für industrielle Hochleistungsgeräte zwischen NLGI #00 und NLGI #2. Oft ist die NLGI Klasse des Schmiermittels Teil der Produktbezeichnung, damit der Endverbraucher leichter erkennt, was er kauft.
NLGI-Klassen sind für Betreiber notwendig, um zu entscheiden, welches Schmiermittel für welche Anwendung geeignet ist. Stark belastete, langsam laufende Maschinenteile, wie beispielsweise eine Laderachse, werden in der Regel eine festere Art von Schmierfett, wie ein NLGI #2 benötigen, um richtig geschmiert zu werden. Verschiedene Schmierstellen am Unterboden, die Feuchtigkeit, Streusalz und Staub/Dreck ausgesetzt sind, brauchen ein zähes NLGI #2-Fett, das an Ort und Stelle bleibt. Bei Anwendungen, die eine gute Fließfähigkeit benötigen oder für Zentralschmieranlagen, ist das übliche Schmierfett ein weiches, halbflüssiges NLGI #00, 0 oder 1 mit einem schweren synthetischen Basisöl.
Da Bergwerksbetriebe in erheblichem Maß auf Technologie und Maschinen angewiesen sind, um alle betrieblich erforderlichen Tätigkeiten auszuführen, angefangen beim Aufschluss der Grube bis hin zum zuverlässigen und sicheren Gewinnen und Fördern des Rohstoffs, gibt es unzählige Maschinenbauelemente, für die Schmiermittel benötigt werden, und jedes einzelne ist zu berücksichtigen (Bild 3).
Fig. 3. There is a myriad of component parts in the mining machinery for which grease is needed. // Bild 3. Es gibt unzählige Teile in Bergbaumaschinen, die Schmiermittel benötigen. Photo/Foto: Petro-Canada Lubricants
Wenn man die große Anzahl an Geräten und Einzelteilen betrachtet, wird schnell klar, warum ein Verständnis von Schmiermitteln einen enormen Vorteil bringen kann.
Bei der Wahl des Schmierfetts geben die Anwendungsbedingungen die benötigten Eigenschaften vor. Aufgrund der Eigenschaften des Verdickungsmittels und des Basisöls liefert ein Schmiermittel, das für einen Betrieb bei niedrigen Temperaturen hergestellt wurde, in einem heißen Umfeld unter Umständen kein gutes Ergebnis. Das Schmiermittel wäre zu dünnflüssig, um in einer heißen Umgebung an Ort und Stelle zu bleiben. Zu empfehlen sind daher eine regelmäßige Überprüfung und ein über das Jahr hinweg angepasster Ansatz.
Selbst wenn die Jahreszeit und die entsprechenden Umweltfaktoren berücksichtigt und Schmiermittel mit den richtigen Eigenschaften und Leistungen beschafft wurden, erfordert jedes Maschinenteil andere Anwendungshäufigkeiten und -mengen. Theoretisch geben das Lager oder die geschmierte Komponente die Menge des zu verwendenden Schmiermittels vor. Die Häufigkeit des Fettens wird jedoch von den Betriebsparametern und der Umgebung bestimmt. An einem Ort, an dem ein Fahrzeug klimabedingt starkem Regen, Salzwasser, Feuchtigkeit und Hitze ausgesetzt ist, ist eine Schmierung möglicherweise häufiger notwendig.
Da die Maschinen größer und ihr Betrieb anspruchsvoller geworden sind, mussten die Hersteller von Schmiermitteln und Schmiersystemen hart arbeiten, um den neuen Anforderungen gerecht zu werden. Schmiermittelhersteller kooperieren mit Original Equipment Manufacturers (OEM) zusammen, um die Spezifikationen und Empfehlungen zu bestimmen. Dies trägt dazu bei, dass jede Einheit mit optimaler Leistung arbeitet. Aufgrund dessen hat sich die Qualität der Fette im Lauf der Zeit weiter verbessert, um den Anforderungen von OEM-Anwendungen gerecht zu werden. Viele Betreiber haben es sich selbst zur Aufgabe gemacht, Schmierfette zu testen, um die Schmierintervalle zwischen den verschiedenen Arten von Wartungsarbeiten zu verlängern und so längere Ölwechselintervalle einrichten zu können.
Die richtige Anwendung ist entscheidend. Zu viel Schmierfett verursacht Reibung im Lagergehäuse, was zu einem Versagen der Dichtung aufgrund höherer als normaler Temperaturen führt und zu einem erhöhtem Gleitanteil der Wälzelemente führen kann. Auch Verunreinigungen können in das Lagergehäuse eindringen und einen Ausfall verursachen, ein echtes Risiko unter den staubigen Bedingungen eines Bergwerks. Einer der Faktoren, der zum Versagen des Lagers beiträgt, ist die falsche Füllung von Fett im Lager und im Lagergehäuse zum Zeitpunkt der Montage.
Die korrekte Art ein Lager während des Zusammenbaus zu schmieren, besteht darin, es ca. zu einem Drittel zu befüllen. Dies ermöglicht es dem Lager, beim Start korrekt zu funktionieren. Das Nachschmierintervall wird nach Möglichkeit durch die Betriebsbedingungen zusammen mit der Temperaturüberwachung bestimmt. Ein Überschmieren und zu häufiges Nachschmieren kann zu Schäden an den Lagerdichtungen führen, die erhöhten Schmierfettverbrauch und frühzeitige Lagerausfälle zur Folge haben können.
Wird zu wenig Fett appliziert, kann das Lager oder dessen Komponenten heiß werden und Schäden durch den Metall-Metall Kontakt im Grenzreibungsbereich verursachen.. Unter Umständen ist eine Zentralschmieranlage nötig um die erforderliche Schmierung bei vorgegebenen Nachschmierintervallen zu gewährleisten.
Die Rolle des Maschinenführers
Automatische Schmierstoffgeber sind sehr wichtig. In einigen modernen Bergbaumaschinen ist werkseitig ein zentrales Schmiersystem installiert, was dazu führt, dass weniger Schmiermitteltechniker und Bedienpersonal benötigt werden. Obwohl diese automatischen Schmiersysteme das richtige Produkt in der richtigen Menge zum richtigen Zeitpunkt und zur richtigen Zeit abgeben können, sind Wartung und ordnungsgemäße Einrichtung von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass ihre Vorteile genutzt werden.
Das optimale Verfahren entspricht dem gesunden Menschenverstand, erfordert aber Aufwand für ein breit gefächertes und sicheres Verständnis der Anwendungen und Anforderungen der Schmiermittelauswahl. Es sollten Schmierfette verwendet werden, die die nötigen Eigenschaften für die Anwendung mitbringen. Die Schmiertechnik ist in den letzten Jahren bedeutend vorangeschritten, und es gibt auf dem heutigen Markt eine größere Auswahl an Schmiermitteln für eine Vielzahl von Anwendungen. Daher ist es wichtig, einen Experten zu konsultieren, bevor man eine Entscheidung trifft.
Die Lagerung und Handhabung ist eine weitere wichtige Überlegung, die allein in den Händen des Betreibers liegt und ein Faktor, der in der Bergbaubranche wegen der häufig abgelegenen Standorte nicht leicht zu beherrschen ist. Die Lagerung des Schmierfettes ist aufgrund der Art des Verdickers oder der Verseifung, der NLGI-Klasse, des Verdickergehalts, des Herstellungsprozesses und der Komplexität der Zusammensetzung enorm wichtig. Normalerweise hält sich ein Schmierfett bis zu fünf Jahre. Die weicheren NLGI-Klassen #0, #00, #000 halten sich im Allgemeinen etwas kürzer, etwa zwei Jahre, da diese i. d. R. zu einer höheren Ausblutung tendieren. Bei der Lagerung kann die Haltbarkeit von extremen Temperaturen negativ beeinflusst werden. Die verschiedenen Schmiermittelhersteller haben unterschiedliche Richtlinien diesbezüglich. Grundsätzlich gilt, dass ein leichter Ölfilm an der Oberfläche des Schmierfetts in Eimern, Fässern oder Trommeln in den meisten Fällen akzeptabel ist. Fettkartuschen sollten immer aufrecht gelagert werden und Fässer oder Hobbocks mit Pumpen sollten immer einen Fettnachfolgedeckel haben, um Verunreinigungen des Schmierfetts zu verhindern, die Nutzungsmenge zu maximieren und Entsorgung zu minimieren.
Ein Betreiber kann die Wissenschaft hinter dem Produkt bestens verstehen, doch die besonderen Verhältnisse im Bergbau verlangen, dass dieses Wissen durch einen Filter und auf saisonaler Basis gesehen werden muss. Mit Blick auf die heißen Sommermonate sind daher spezielle Herausforderungen zu berücksichtigen.
Das Testumfeld
Bohrwagen, Radlader, Hydraulikbagger und Muldenkipper haben eine noch nie da gewesene Produktivität erreicht, aber auch noch nie da gewesene Herausforderungen für Wartungspersonal geschaffen. Zu untersuchen und zu beobachten, wie sich Öl oder Schmiermittel unter Einsatzbedingungen verhalten, kann dazu beitragen, viele Probleme zu vermeiden (Bild 4).
Fig. 4. Paying attention to the way oil or greases operate in the conditions you are in, can avoid several problems. // Bild 4. Durch Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen beim Einsatz von Ölen oder Fetten können Probleme vermieden werden. Photo/Foto: Petro-Canada Lubricants
Öle oder Fette, die überhitzt werden, verlieren die leicht flüchtigen Bestandteile des Öls und es tritt ein erhöhter Verbrauch auf. Wenn der Grad der Oxidierung zu hoch wird, fängt der Säuregehalt des Öls an, das Verschleißverhalten der Lager, Kolben und anderer kleinerer mechanischer Teile im Inneren zu beeinflussen. Dies kann lange unentdeckt bleiben. Das erste Anzeichen eines Problems ist aber oft der Gerätedefekt. Hitze verdünnt außerdem das Öl und die Viskosität wird beeinträchtigt. Besonders in Bergwerken, in denen die Belastung extrem hoch ist, kann das Öl möglicherweise die Last nicht mehr tragen, für die es bestimmt war.
Im besten Fall resultiert hieraus ein Leistungsabfall, verbunden mit Ineffizienz, geringerer Produktion und höherem Personalaufwand. Die Lebensdauer des Öls wird verkürzt, was häufigere Wechsel erfordert und zu höheren Ausfallzeiten und daraus resultierend höheren Kosten führt. Bei manchen Maschinen, wie SLKW, Dozer oder Grader in einer größeren Grube, hat jeder ungeplante Ausfall direkten Einfluss auf den Gewinn des Betriebs. Außerdem kommt es bei unzureichender Ölqualität durch Überhitzung zu Maschinenverschleiß, welcher zu Defekten führen kann, wenn er nicht bemerkt und behoben wird.
In einem Tagebau sind die Temperaturen im Sommer schwer zu ertragen. Ohne Bäume oder Schatten gibt es keinen Schutz vor der Hitze und das sind nur die externen Faktoren. Zudem transportieren die Geräte schwere Lasten in Steigungen und neue Motoren haben oftmals kleinere Tanks. Daher hat das Öl nicht genug Zeit, Wärme abzugeben, was zu einer Überhitzung des Motors führt – eine Herausforderung, die durch Hitze von außen nur erschwert wird.
Drei Gründe für eine Neubewertung in diesem Winter
Die Außentemperatur eines laufenden Tagebaus kann nicht beeinflusst werden. Das Produkt, das in den Maschinen genutzt wird, kann jedoch kontrolliert werden und es richtig auszuwählen, kann vielen negativen Auswirkungen entgegenwirken.
Es gibt drei Gründe, warum es im Winter angeraten ist, einen technischen Spezialisten zu konsultieren, um eine ausgiebige Neubewertung der derzeit verwendeten Produkte durchzuführen.
- Erstens gibt es in der gesamten Branche schon lange einen Trend in Richtung der Vereinheitlichung aller Schmiermittel, einschließlich Öle und Fette. Es ist jedoch wichtig, die für einen bestimmten Zweck entwickelte chemische Zusammensetzung eines Schmiermittels nicht zu unterschätzen. Auch wenn manche Produkte ähnlich aussehen, sind sie es tatsächlich in den wenigsten Fällen. Diese Vorgehensweise sollte im Winter infrage gestellt werden. Obwohl eine Vereinheitlichung der Schmiermittel Platz bei der Bevorratung sparen könnte, ist die Nutzung zweier Hochleistungsprodukte in Bezug auf die Leistung möglichweise weitaus effektiver.
- Zweitens entwickeln sich die Schmiermittel so schnell weiter, wie die Branche selbst. Dies ist ein weiterer Grund, warum der Branchentrend in Richtung Produktkvereinheitlichung nicht mit den modernen Motoren einhergeht. Um tatsächlich von den Vorteilen moderner Technologie zu profitieren, einschließlich Emissionskontrollen, Energieeffizienz und Kraftstoffeinsparungen, müssen sich alle Einzelteile mit der Maschine weiterentwickeln, Schmiermittel eingeschlossen. Dies ermöglicht die neuesten Motoren und Schmiermitteltechnologien aufeinander abzustimmen und die bestmögliche Leistung und Effizienz zu erreichen.
- Und schlussendlich, Teameffizienz. Bergwerksbetreiber stehen unter Druck, Ausfallzeiten zu vermeiden, aber auch angesichts der verbesserten Technologie mit weniger mehr zu erreichen. Daher ist ein leistungsfähiges Team genauso wichtig wie ein effizienter Betrieb. Ein Vorteil der Neubewertung des verwendeten Produkts sind die verlängerten Ölwechselintervalle. Saisonale Veränderungen kommen häufig vor, beispielsweise wenn ein Produkt von Oktober bis April genutzt wird und dann gegen ein Sommerprodukt ausgetauscht wird. Dies nimmt nicht nur Zeit in Anspruch, sondern birgt auch Risiken bezüglich des Umgangs mit dem Produkt und dessen Lagerung aufgrund unterschiedlicher Kenntnisse bezüglich der Herangehensweise. Die Schmiertechnik hat Fahrt aufgenommen, und saisonale Änderungen sind dank der qualitativ hochwertigen, synthetischen und ganzjährig einsetzbaren Produkte nicht länger notwendig. Dies schließt Schmiermittel ein, die bei –45 °C genauso gut funktionieren wie bei +50 °C.
Dieser Winter sollte also genutzt werden, innezuhalten und zu überdenken, ob das richtige Produkt für Maschinen und Umgebung eingesetzt wird. Einen Fehler zu machen, kann die Maschinen gefährden. Es richtig zu machen, könnte einen positiven Einfluss auf den Gewinn des Betriebs haben.
Author/Autor: Gord Susinski, Senior Technical Adviser, Petro-Canada Lubricants Inc., Mississauga, Ontario/Canada
