Der Vierkugelapparat

Prüfung von Schmierstoffen nach DIN 51350

Der Vierkugelapparat (kurz: VKA) ist ein Prüfapparat zur Bestimmung der Schweißkraft und der Verschleißkennwerte von Schmierfetten und Schmierölen sowie zur Bestimmung der Scherstabilität von polymerhaltigen Schmierölen.

Die Schmierstoff-Prüfung mit dem VKA wird in der DIN 51350, Teil 1-6 beschrieben. Teil 1 gibt dabei Auskunft über den allgemeinen Aufbau und die Durchführung der Prüfung. Teil 2 und 3 finden Anwendung für Schmieröle und teilweise für Kühlschmierstoffe. Teil 3 und 4 beschreiben die Prüfung mit Schmierfetten.

Bild: Vierkugelapparat VKA-110 des Herstellers Hansa Press- und Maschinenbau GmbH

Das System besteht im Normalfall aus einer rotierenden Kugel, welche mit wählbaren Belastungen auf drei gleichen, feststehenden Kugeln gleitet, so dass eine pyramidale Anordnung entsteht.

Bild: Positionierung der Kugeln im VKA

Für die Bestimmung der Schweißlast (Teil 2 & 4) wird die Belastung stufenweise gesteigert, bis das Verschweißen des Vierkugelsystems erfolgt. Dabei werden die Gutlast und die Schweißlast angegeben. Die Schweißlast entspricht der Laststufe, bei welcher die Kugeln nicht mehr gleiten. Die Gutlast ist wiederum die höchste Laststufe vor dem Verschweißen der Kugeln. Für die Aussage zu den Verschleißkennwerten und zur Scherstabilität wird die Breite der Verschleißkalotte ermittelt.

Die beschriebene Norm legt ein „Verfahren zur Ermittlung von Kennwerten für Schmierstoffe mit Wirkstoffen, die hohe Flächenpressungen im Mischreibungsgebiet zwischen relativ zueinander bewegten Oberflächen zulassen sollten, fest. Eine unmittelbare Beurteilung im Hinblick auf das Verhalten dieser Schmierstoffe in Maschinenelementen gestattet das Verfahren nicht.“ (DIN 51350)

Bild: Übertragung der Kugel-Belastung auf ein Wälzlager

Wie das Bild oben verdeutlicht, kann die Kraftverteilung eines Vierkugelsystems auf ein Wälzlager übertragen werden. Dies wird in flucons Messaufbau E-Lub Tester genutzt, um eine gezielte Schmierspaltvariation herbei zu führen und das ohmsche und kapazitive Verhalten einer Schmierstoff-Probe im Wälzlager zu ermitteln.

Die entstehende Norm DIN AA 653 beschreibt dabei die Prüfmethodik.