Viscosity: Choosing the Right Grade for Your Application

Inleiding

De viscositeit van een smeerolie is een van de meest kritische specificaties in de machinebouw. Het bepaalt de dikte van de smeerfilm tussen bewegende delen en heeft een directe invloed op de slijtage, efficiëntie en levensduur van lagers, tandwielkasten en hydraulische systemen. Een te hoge viscositeit resulteert in dikke films, maar ook in verhoogde wrijving, warmteontwikkeling en energieverspilling. Een te lage viscositeit biedt onvoldoende bescherming en resulteert in metaalcontact en versnelde slijtage.

Deze gids legt viscositeit systematisch uit, presenteert de internationale ISO-classificaties volgens DIN 51519 / ISO 3448 en helpt je de juiste keuze te maken voor je specifieke toepassing. Met praktische tabellen en beslissingscriteria wordt u snel een expert in viscositeitsselectie.

Wat is viscositeit? Fysische grondbeginselen

Kinematische viscositeit (ν)

Kinematische viscositeit is de verhouding tussen dynamische viscositeit en dichtheid. Het beschrijft de stromingsweerstand van een olie onder zijn eigen gewicht. Eenheid: mm²/s of cSt (centistokes, 1 cSt = 1 mm²/s).

Meetmethode: Onder gestandaardiseerde omstandigheden (meestal 40 °C) laat men een met olie gevuld capillair vanaf een bepaalde hoogte leeglopen. De uitlooptijd wordt gemeten en omgezet in mm²/s. Volgens DIN 51519 / ISO 3448 wordt de kinematische viscositeit als referentie gebruikt.

Voorbeeld: ISO VG 220 heeft een nominale viscositeit van 220 mm²/s bij 40 °C. De tolerantie is ±10 %, d.w.z. tussen 198 en 242 mm²/s.

Dynamische viscositeit (η)

Dynamische viscositeit is de absolute stromingsweerstand van een vloeistof, onafhankelijk van de dichtheid. Eenheid: Pa-s (Pascal-seconde) of mPa-s (millipascal-seconde). Het wordt minder vaak gebruikt in industriële toepassingen, maar is theoretisch fundamenteel.

Verband: η (dynamisch) = ν (kinematisch) × ρ (dichtheid). Voorbeeld: Olie met ν = 220 mm²/s en ρ ≈ 0,86 g/cm³ heeft η ≈ 189 mPa-s.

Praktisch belang: Smeerfilm en belastbaarheid

Viscositeit bepaalt de dikte van de smeerfilm tussen contactoppervlakken. Volgens de smeerfilmtheorie vormt zich bij voldoende viscositeit en snelheid een hydrodynamische smeerfilm die de oppervlakken scheidt. Deze film draagt de belasting en voorkomt metaalcontact.

De lambdawaarde (Λ) beschrijft de verhouding tussen de dikte van de smeerfilm en de oppervlakteruwheid. Vuistregel:

• Λ > 4: Volledig hydrodynamische smering; geen contact met metaal
• Λ = 1–4: Grenssmering; gedeeltelijk metaalcontact, slijtage mogelijk
• Λ < 1: Vaste wrijving; direct metaalcontact, snelle slijtage

Een hogere viscositeit produceert dikkere films, maar met onevenredig hogere wrijving en warmte. Een optimale viscositeit brengt deze effecten in evenwicht.

ISO viscositeitsklassen volgens DIN 51519 / ISO 3448

Classificatiesysteem

ISO 3448 definieert 18 standaard viscositeitsgraden met geometrische schaalverdeling. De VG-waarde (viscositeitsgraad) is de nominale viscositeit bij 40 °C in mm²/s. Elke graad heeft een tolerantiebereik van ±10 %:

Standaard serie VG

ISO 3448 definieert de series: VG 2, 3, 5, 7, 10, 15, 22, 32, 46, 68, 100, 150, 220, 320, 460, 680, 1000, 1500. Dit is een geometrische reeks met een factor van ongeveer 1,5. Tussen VG 32 en VG 46 is er geen standaard (VG 40 is niet gestandaardiseerd).

Viscositeit-temperatuurgedrag en viscositeitsindex

Temperatuursafhankelijkheid van viscositeit

Alle oliën worden minder viskeus (dunner) bij hogere temperaturen. Dit is een fundamenteel natuurkundig gedrag. Bij lage temperaturen worden ze visceuzer, tot ze bij extreme kou praktisch niet meer vloeien.

Voorbeeld: Een minerale olie ISO VG 220 bij 40 °C kan slechts een viscositeit VG 22 hebben bij 100 °C. Dat is een vermindering met een factor 10. Dit effect is aanzienlijk kleiner bij synthetische oliën.

De viscositeitsindex (VI) volgens DIN ISO 2909

De viscositeitsindex (VI) is een dimensieloos getal (0-100+ mogelijk) dat de temperatuurstabiliteit van een olie aangeeft. Een hogere VI betekent dat de viscositeit minder sterk verandert met de temperatuur.

Typische VI-waarden:

• Minerale oliën: VI 90-105 (standaard)
• Minerale oliën met VI verbeteraar: VI 110-130
• Synthetische PAO-oliën: VI 130-150
• Esteroliën van hoge kwaliteit: VI 140-160
• Polyalfaolefine (PAO) Hoog-VI: VI > 150

Praktische betekenis voor bedrijfstemperatuur

Een olie met een hoge VI maakt het mogelijk:

• Groter bedrijfstemperatuurbereik (bijv. -30 °C tot +100 °C in plaats van -10 °C tot +80 °C)
• Langere olieverversingsintervallen (olie veroudert langzamer bij hoge temperatuur)
• Beter koudstartvermogen in de winter
• Hogere betrouwbaarheid onder wisselende bedrijfsomstandigheden

Viscositeitsselectie voor tandwielkasten

Rechte tandwielkasten

Rechte tandwielkasten zijn verreweg de meest voorkomende industriële tandwielkasten. De standaardviscositeit is ISO VG 220 (voor overbrengingsverhoudingen tot 4:1) of ISO VG 320 voor hogere verhoudingen. Vuistregel volgens DIN 51517-1:

• Kleine versnellingsbakken, hoge snelheid: ISO VG 150-220
• Standaard versnellingsbakken, gemiddelde snelheid: ISO VG 220 (zeer gangbaar)
• Grote tandwielkasten, hoge belasting, lage snelheid: ISO VG 320-460

Wormwielkasten

Wormwieloverbrengingen genereren meer wrijving en warmte dan rechte tandwielen. Ze hebben een hogere viscositeit nodig voor voldoende slijtagebescherming:

• Standaard: ISO VG 320-460
• Bij hoge belasting of hoge temperatuur: ISO VG 680 of synthetische hoogwaardige olie

Kegelwieloverbrengingen

Kegelwieloverbrengingen vereisen speciale EP oliën (Extreme Pressure) met hogedrukadditieven. Standaard:

• ISO VG 100-220 afhankelijk van grootte en belasting
• Controleer altijd de specificaties van de fabrikant van de versnellingsbak (bijv. Gleason, Dana)

Viscositeitsselectie voor wentellagers en glijlagers

Kappawaarde, lambdawaarde en smeerfilmberekening

Voor wentellagers worden twee belangrijke parameters gebruikt om de smeringsomstandigheden te beoordelen:

Kappawaarde (viscositeitsratio): De kappa-waarde (κ = ν / ν₁) volgens de SKF-methodologie beschrijft de verhouding tussen de werkelijke bedrijfsviscositeit (ν) en de vereiste bedrijfsviscositeit (ν₁). Het meet of de gekozen olieviscositeit voldoende is voor de respectievelijke lagergrootte en snelheid.

Lambda-waarde (specifieke smeerfilmdikte): Lambda (Λ) = h_min / √(Ra1² + Ra2²), waarbij h_min = minimale smeerfilmdikte en Ra1, Ra2 = waarden van de oppervlakteruwheid van de contactoppervlakken. Lambda beschrijft de verhouding tussen de dikte van de smeerfilm en de oppervlakteruwheid.

Vereenvoudigde vuistregel per SKF (gebaseerd op de lambdawaarde):

• Λ > 4: Volledige smering; weinig slijtage mogelijk
• Λ = 1–4: Grenssmering; hogere slijtage, maar acceptabel
• Λ < 1: Onvoldoende smering; direct metaalcontact, snelle slijtage

Standaard viscositeiten voor wentellageroliesmering

Voor oliegesmeerde wentellagers (oliebad- of circulatiesmering) volgens ISO 281 en SKF-richtlijnen:

• Hoge snelheid (dn > 300.000): ISO VG 10-32 (zeer licht, minimale wrijving)
• Middelmatige snelheid (dn 100.000-300.000): ISO VG 32-68
• Lage snelheid (dn < 100,000): ISO VG 100-220

Glijlagers en hydrostatische smering

Hydrostatische glijlagers (toevoer onder externe druk) hebben zeer lichte, schone oliën nodig:

• ISO VG 46-68 standaard
• Reinheidsklasse ISO 16/14/11 of beter (zeer lage verontreiniging)
• Continue koelcircuits en filtratie vereist

Synthetische versus minerale oliën: Vergelijking en selectie

Minerale oliën

Basis: Geraffineerde ruwe olie met additieven. Viscositeitsindex: Typisch VI 95-105. Bedrijfstemperatuur: -10 °C tot +90 °C. Prijs: Laag, ongeveer €2-5 per liter in bulk.

Voordelen: Bewezen standaardproducten, brede beschikbaarheid, lage kosten, goede zuiverheid. Nadelen: Beperkte temperatuurstabiliteit, vaker olie verversen vereist, hoger risico op sludge bij hoge temperatuur.

Synthetische oliën (PAO, Ester)

Basis: Chemisch gesynthetiseerde moleculen (polyalfaolefinen, esters, polyglycolen). Viscositeitsindex: VI 140-160+. Bedrijfstemperatuur: -40 °C tot +120 °C. Prijs: Hoger, ongeveer € 8-20 per liter.

Voordelen: Groter temperatuurbereik, langere olieverversingsintervallen (+50%), betere oxidatiestabiliteit, minder verdamping. Nadelen: Hogere kosten, beperkte compatibiliteit met oudere afdichtingen (kunnen opzwellen).

Beslissingscriteria: Wanneer synthetisch?

Synthetische oliën zijn de moeite waard als:

• Gemiddelde bedrijfstemperatuur > 80 °C continu
• Bedrijfsomgeving < -20 °C (buitenlagers, mijnbouw)
• Olieverversingsintervallen > 20.000 bedrijfsuren zijn gewenst
• Energiebesparing is vereist (minder wrijving → minder warmte)

Voor standaard industriële tandwielkasten bij gematigde temperaturen (50-80 °C) zijn minerale oliën meestal voldoende.

TEA-aanbevelingen en praktische checklist

Stap-voor-stap procedure

1. Controleer de specificaties van de fabrikant: Raadpleeg de bedieningshandleiding of het gegevensblad van het smeermiddel. Daar staat de viscositeit vermeld.
2. Controleer de bedrijfsomstandigheden: Gemiddelde temperatuur, snelheid, belasting, omgeving.
3. Controleer de viscositeitsgraad: Is de specificatie van de fabrikant nog steeds geschikt? Of moet je het aanpassen?
4. Minerale olie of synthetische? Kostenafweging: hogere prijs van synthetische oliën versus langere intervallen en betere betrouwbaarheid.
5. Controleer de kwaliteit en additieven: Volgens DIN 51517 (CL, HC voor tandwielkasten; HLP voor hydraulica) of gelijkwaardige normen.
6. Voorraad en vervaldatum: Smeermiddelen verouderen; niet te lang bewaren (max. 2-3 jaar).

Standaardaanbevelingen van TEA

• Standaard industriële tandwielkast: Minerale olie ISO VG 220, volgens DIN 51517-1 (CL- of HC-variant), controleer dn-waarde
• Versnellingsbak voor hoge temperaturen: Synthetisch ISO VG 220 (PAO of ester), VI > 150
• Rollageroliesmering: ISO VG 22-68, volgens SKF-richtlijn (bereken dn-waarde)
• Hydraulische aandrijvingen: ISO VG 46 volgens DIN 51524 (HLP), reinheid ISO 18/16/13

TEA ondersteunt u bij het selecteren van de juiste viscositeit voor uw specifieke eisen. Neem contact op met onze experts voor gratis advies en productaanbevelingen.

Meer handleidingen over smeringstechnologie