Vierkugelapparat

Die Prüfung im Shell-Vierkugel-Apparat (VKA) nach DIN 51 350 dient zur Ermittlung von Kennwerten für Schmierstoffe mit Wirkstoffen, die eine hohe Flächenpressung im Mischreibungsgebiet zwischen relativ zueinander bewegten Oberflächen zulassen sollen (EP-Additive). Zudem kann bei niedrigeren Pressungen das Verschleißschutzverhalten (AW-Verhalten) der Schmierstoffe geprüft werden.

Der Schmierstoff wird in einem Vierkugelsystem geprüft, das aus einer rotierenden Kugel (Laufkugel) besteht, die auf drei ihr gleichen Kugeln (Standkugeln) gleitet. Bei der Prüfung nach Teil 2 (Öle) und 4 (Fette) wird die Prüflast bis zum Verschweißen der Kugeln gesteigert. Das Verfahren nach Teil 3 und 5 wird bei niedrigeren Lasten (150 bzw. 300 N) durchgeführt und dient der Ermittlung der VKA-Verschleißkennwerte. Bei Bedarf kann das Reibungsmoment kontinuierlich aufgezeichnet werden.

Der Prüfstand ist vor allem in der Schmierstoff- und Additivindustrie weit verbreitet und wird dort routinemäßig zur Produktentwicklung und Qualitätskontrolle eingesetzt.

Ein von der Firma Volkswagen entwickeltes Verfahren erlaubt Aussagen über den Schutz vor Pittingbildung (VW-Norm PV 1444).  Mit einem gesonderten Scheradapter kann daneben auch die Scherfestigkeit von polymerhaltigen Schmierstoffen nach DIN 51350 Teil 6 mit Hilfe eines Kegelrollenlagers untersucht werden.

Mit Hilfe eines (nahezu) adiabaten Prüftopfes ist es möglich, innere und äußere Reibungsverluste in Axialrillenkugellagern zu bestimmen (PV 1454). Dieses Verfahren ist besonders für die Entwicklung und Untersuchung von Leichtlaufölen von Interesse.

Große Bedeutung erlangt aktuell die Bestimmung von elektrischen Kennwerten im VKA (ähnlich dem sog. GESA-Adapter der Uni Kaiserslautern). Mittels Impedanzmessung kann bestimmt werden, wie sich ein Schmierstoff in einem Axialrillenkugellager elektrisch verhält. Ein anderes Verfahren untersucht, bei welchen Spannungen es zum Stromdurchgang und damit zu einer Schädigung der Wälzlager kommt.

Mit einem am Institut entwickelten Spezialadapter können nahezu alle Gleit- und Wälzlager bis zu einem Außendurchmesser von 80 mm unter axialer Belastung getestet werden. Zusätzlich kann bei allen Versuchen der Übergangswiderstand zwischen den Probekörpern während des Versuchs gemessen und aufgezeichnet werden.

Sämtliche Messdaten werden aufgezeichnet. Durch diese Adapter und Modifikationen ist der VKA zu einem sehr universell einsetzbaren modernen Prüfgerät aufgerüstet worden.