== Funktionsprinzip eines Gleitlagers ==Ein Gleitlager besteht aus einem beweglichen und einem festen Teil. Der bewegliche Teil, meist eine Welle oder ein Wellenzapfen, gleitet auf den Gleitflächen des festen Teils, meist eine Lagerschale oder eine Lagerbuchse in einem Gehäuse beim Radiallager oder ein mit Erklärung der Welle drehender Laufring auf einem feststehenden Lagerring beim Axiallager.Bei einem Radiallager wirkt die von dem Lager aufgenommene Kraft senkrecht zur Drehachse. Ein Axiallager nimmt die Kraft Richtung Welle auf.benutzten Kürzel:
Das Lehrbuch von Roloff Matek ist nur mit RM abgekürzt.
Die Formelsammlung mit RM und in Klammern die Formelnummer z.B. RM (15-15).
[[Bild:radiallagerDas Tabellenbuch mit TB und dann die Tabellennummer z.jpg]]Radiallager (Gleitlager B. TB (links15-3) und Wälzlager) .
[[Bild:axiallagerAlle Grafiken die nicht mit einer Quellenangabe versehen sind stammen aus denn Drei unten aufgelisteten Büchern von Roloff Matek.jpg]] Axiallager (Wälzlager)
== <u>Was ist ein Gleitlager?</u> ==
Bei Trockenlaufgleitlagern findet eine Festkörperreibung statt, bei hydrodynamischen- oder hydrostatischen Gleitlagern, werden Welle und Lager durch einen Schmierfilm getrennt.
[[Bild:Gleitflächen.jpg]]
<div style="text-align: center;">
<span style="color: Red">'''Gleitlager sind Lager bei denen die Relativbewegung zwischen [[Welle]] und Lagerschale bzw. einem Zwischenmedium eine Gleitbewegung ist.'''</span>
</div>
Beim Stillstand des Lagers oder beim anfahren eines hydrodynamischen Gleitlagers, berühren sich die Welle (1) und die Lagerschale (2). Abrieb (4) befindet sich zwischen den Gleitpartnern. In diesem Betriebszustand ist durch die hohe Reibung (Reibungszahl μ== <u>0,3) der Verschleiß sehr hoch.Allgemeines</u> ==
[[Bild:Schmierfilm.jpg]]
=== Funktionen und Wirkungen ===
Bei ausgebildetem Schmierfilm (3), beim hydrodynamischen Man unterscheidet Gleitlager nach dem Ausklinkpunkt, gibt es nur noch eine Flüssigkeitsreibungzwei Kriterien 1. In diesem Betriebszustand gibt es aufgrund nach <span style="color: Blue">Art der geringen Reibung (Reibungszahl μTragkrafterzeugung</span> und 2. nach <span style=0,005...0,001) keinen Verschleiß mehr. Der Abrieb (4) wird durch das Schmiermittel hinaus "gespültcolor: Blue", da Gleitlager mit einer Durchgangs- oder Umlaufschmierung ausgestattet sind>Anordnung der Gleitflächen</span>.
Bildquelle1. Nach Art der Tragkrafterzeugung unterscheidet man: Roloff/Matek Powerpoint Präsentation gllag-01 Bild\ B wurde wurde von mir verändert.
== Hydrodynamische Gleitlager ==
Hydrodynamische Gleitlager arbeiten nach dem Prinzip der internen Druckerzeugung, durch die Drehfrequenz bildet sich ein ein tragender Schmierfilm zwischen Welle und Lager. Die Welle dreht sich exzentrisch im Lager und erzeugt durch den sich verengenden Querschnitt eine Schubspannung im Schmiermittel. Dadurch entsteht eine hydrodynamische Druckverteilung die auf die Welle eine Kraft ausübt. Das ist die Gegenkraft zur von außen wirkenden Lagerkraft. Ist die Gegenkraft groß genug trennt sie die Welle von der Lagerschale.
* hydrodynamische Gleitlager
** diese arbeiten nach aArt der internen Druckerzeugung, d.h. der tragende Schmierfilm wird durch die Relativbewegung zwischen Wellen und Lagerschale erzeugt.
[[Bild:Hydro.Rad.1.jpg]]
[[Bild:Hydro.Rad.2.jpg]]
Bildquelle: Roloff/Matek Powerpoint Präsentation gllag-01* hydrostatische Gleitlager** diese arbeiten nach Art der externen Druckerzeugung, d.h. der notwendige Schmierstoffdruck wird außerhalb des Lagers durch eine Pumpe erzeugt.
Hydrodynamische Gleitlager benötigen eine Anfahrdrehfrequenz um einen ausreichenden Schmierfilm bilden zu können. Bei der Dimensionierung eines Gleitlagers muss darauf geachtet werden* Trockenlaufgleitlager** bei Trockenlaufgleitlagern wird kein Zwischenmedium genutzt, daß sich sie gleiten alleine auf Grund der optimale Betriebspunkt im volltragenden Bereich befindet. Der Übergang zwischen Anfahrbereich und volltragender Bereich ist instabil und kann bei geringen Drehfrequenzschwankungen das Lager verschleißenWerkstoffpaarung.
Bei einem hydrodynamischen Gleitlager gibt es 4 Betriebsbereiche:
12.) Stillstand/ Anfahrennach Anordnung der Gleitflächen unterscheidet man:
Im Bereich Stillstand und Anfahren berühren sich die Welle und die Lagerschale. Mit zunehmender Drehzahl wird der Schmierfilm tragfähig und das Gleitlager befindet sich im Übergangsbereich. In diesem Bereich herrscht Mischreibung. Nimmt die Drehfrequenz weiter zu ist der volltragende Bereich erreicht. In diesem Bereich gibt es nur noch Flüssigkeitsreibung. Ein hydrodynamisches Gleitlager kann den tragenden Schmierfilm nur aufbauen, wenn die Welle exzentrisch läuft. Bei zu hoher Drehfrequenz nähert sich die Welle dem Mittelpunkt der Lagerschale. Beim Überschreiten einer bestimmten Drehfrequenz dreht sich die Welle zentrisch === Verwendung von Gleitlagern in der Lagerschale, wenn das geschieht ist die interne Druckerzeugung nicht mehr möglich und der tragende Schmierfilm ist nicht mehr vorhanden. Das Lager wird dann mit hoher Wahrscheinlichkeit zerstört.Praxis ===
Diese Betriebsbereiche können im Stribeck Diagramm nachvollzogen werden.Die Verwendung von Gleitlagern ergeben sich aus den Vorteilen die diese bieten somit kommen wir auf den Schluss, dass Gleitlager speziell geeignet sind für:
* verschleißfreie Lager (Flüssigkeitsreibung oder Magnetlagerungen)
* Günstige alternative zu Wälzlager
* geteilte Lager
Aus dem Zusammenhang Ordinate Reibungszahl μ und Abzisse Drehfrequenz n ergeben sich bei konstanten Werten für die spezifische Lagerbelastung p<sub>L</sub> und die Viskosität des Schmierstoffes η die Reibungskurven.
Mit steigender Drehfrequenz n sinkt die Reibungszahl μ sehr schnell ab. Das Gebiet der Mischreibung wird durchlaufen und μ sinkt auf ein Minimum an den Ausklinkpunkten A (A<sup>'</sup>, A<sup>' '</sup> je nach p<sub>L</sub> und η ) ab. Es gibt keine metallische Berührung der Gleitflächen mehr und das Lager befindet sich im volltragenden Bereich.
Das untere Schaubild stellt dies noch einmal vereinfacht da.Nachteile
Die Sommerfeldzahl ist die Kennzahl für den Lastbereich von Gleitlagern. Sie sagt aus, dass Lager mit gleicher S<sub>o</sub> Zahl, sofern das Verhältnis tragende Lagerbreite b/Lagerinnendurchmesser d<sub>L</sub> und die Ölzuführungselemente gleich sind, hydrodynamisch ähnlich sind, d.h. das Lager mit der gleichen Sommerfeldzahl im Betrieb das gleiche Verhalten aufzeigen.
Sommerfeldzahl S<sub>o</sub>=(p<sub>L</sub>*Ψ<sup>2</sup><sub>B</sub>)/(η<sub>eff</sub>*ω<sub>eff</sub>)=(F*Ψ<sup>2</sup><sub>B</sub>)/(b*d<sub>L</sub>*η<sub>eff</sub>*ω<sub>eff</sub>)Diese und alle anderen Einsatzgebiete von Gleitlagern sind sehr stark abhängig von:
S<sub>o</sub>≤1 und ε=0,6...0,95 störungsfreier Betrieb (Bereich B)
S<sub>o</sub>≤10 * den Reibungszuständen * hydrodynamischen oder hydrostatischen Gleitlagern* dem Schmierstoff* der des Gleitlagerwerkstoffes und ε 0,95...1 Verschleiß möglich (Bereich C)dessen Paarung* äußere Einflüsse
S<sub>o</sub><1 und ε<0,6 mögliche Instabilität der Wellenlage (Bereich A)
Die relative Exzentrizität Was hier aber klar werden soll ist die Verlagerung der Welle vom Lagermittelpunkt in Abhängigkeit zur Wellendrehfrequenz, dass Gleitlager nicht gleich Gleitlager für jeden Zweck sind.
relative Exzentrizität ε ''' <span style=e/(0,5*s)=e/(0,5*d<sub"color: Red">LEine gewissenhafte Berechnung ist nicht zu umgehen!!!</subspan>*Ψ)'''
[[Bild:SommerfeldzahlUnter Reibungszuständen versteht man das Reibungsverhalten was mit dem Symbol μ bezeichnet wird.jpg]]Bildquelle: Roloff/Matek Powerpoint Präsentation gllag-02
1. μ hängt von der Oberflächenbeschaffenheit ab.
Der Verschleiß während der Anlaufzeit ist recht hoch. Um diesen zu verringern gibt es z.B. Hybridlager. Diese Lager sind eine Kombination aus hydrodynamischen- und hydrostatischen Gleitlagern. Die besondere Eigenschaft eines hydrodynamischen Gleitlagers ist, daß die Reibung mit steigender Drehzahl geringer wird2.unterschieden werden: Vorteile eines hydrodynamischen Gleitlagers sind der einfache Aufbau, die einfache Herstellung Festkörperreibung (μ sehr hoch und die unempfindlichkeit gegenüber Schmutzsomit eine kurze Lebensdauer möglich; μ hat hier ca. Nachteilig wirken sich der hohe Anlaufreibwerteinen wert von 0, die Verlagerung des Wellenmittelpunkts 3) und die erforderliche Einlaufzeit aus. Die Wahl der Werkstoffe des Lagers Flüssigkeitsreibung (μ sehr klein und der Welle spielen somit ist eine entscheidene Rollelange Lebensdauer möglich; μ erreicht einen Wert von 0,005 bis 0,001.
== hydrodynamisches Axiallager ==
[[Bild:Reibungszustände.jpg]]
=== Einscheiben- Flüssigkeitsreibung tritt immer dann auf wenn ein Zwischenmedium zwischen Lagerschale und Segment-Spurlager===Lagerwelle ist, dies kann durch hydrodynamische oder hydrostatische Schmierung erzeugt werden.
Das Einscheiben-Spurlager besteht aus einem feststehenden Axiallagerring in den mehrere sich in Drehrichtung verengende Keilflächen, diese sind in dessen Gleitfläche eingearbeitet. Die Keilflächen sind durch Schmiernuten voneinander getrennt. Um einen wechselnden Drehsinn zu ermöglichen müssen zwei Keilflächen eingearbeitet werden.=== Schmierstoffe / Zwischenmedien ===
[[Bild:Eischeibenlager.jpg]]
Bildquelle: Roloff/Matek Powerpoint Präsentation gllag-02Schmierstoffe sorgen für ein geringeres Reibungsverhalten und somit für eine längere Lebensdauer. An zweiter Stelle sorgen sie für eine Trennung von Lagerschale und Lagerwelle.(siehe hierzu hydrodynamische und hydrostatische Schmierung)
Das tragfähigste Axiallager ist das Segment-Spurlager. Diese können Axialkräfte bis zu 10MN aufnehmen. Die ringförmige und feststehende Lagerfläche wird in einzelne kippbewegliche Segmente unterteilt. In Bewegungsrichtung hinter der Mitte, werden sie durch Zapfen oder Kugeln gestüzt. Die Segmente stellen sich bei drehender Welle schräg und ein Schmierspalt entsteht zwischen den Segmenten und Wellenscheibe. Ein großer Vorteil dieser Lager ist, daß sich für jede Drehfrequenz und Lagerkraft der richtige Schmierspalt von selbst einstellt.
[[Bild:SegmentlagerKommen wir jetzt zu den Eigenschaften die ein Schmierstoff ausmacht und diese unterscheiden.jpg]]
1. [[Viskosität]] (Zähigkeit)
Bildquelle: Roloff/Matek Powerpoint Präsentation gllag2. wird die Temperatur des Schmierstoffes größer, sinkt die Viskosität (siehe RM TB 15-029)
== Hydrostatische Gleitlager ==Bei einem hydrostatischen Gleitlager muss vor dem Anlaufen ein Schmierfilm zwischen Lager und Welle vorhanden sein3. Dies wird durch eine Pumpe realisiertbei steigendem Druck ''p'' (z. Das Schmiermittel wird durch den Lagerspalt zugeführtB. Die Pumpe drückt den Schmierstoff über Einlasskanäle in Schmiermitteltaschen. Das Schmiermittel wird zwischen die Lagerflächen gepresst und trennt diese durch einen dünnen Schmierfilm. Reibungsverluste entstehen nur durch die Scherkräfte der Flüssigkeiten . Bei der Verwendung von gasförmigen Schmierstoffen spricht man von Luftlagern. Vorteilhaft bei einem hydrostatischen Gleitlager istbar), daß es keine Anlaufreibung gibt. Der Werkstoff und steigt die Oberfläche der Welle und des Lagers wirken sich nur geringfügig auf das Gleitverhalten aus. Es ist nur eine geringe Verlagerung des Wellenmittelpunktes zu beobachten und es besteht nahezu eine unbegrenzte Lebensdauer. Die aufwendige Konstruktion, die Empfindlichkeit gegenüber Schmutz und die aufwendige Schmierstoffzuführung zählen definitiv zu den Nachteilen.Viskosität
[[Bild:Schmieröl1.jpg |right|]]
[[BildAls Schmierstoffe werden verwendet:Hydrost..jpg]]
Bildquelle: [http://www.zollern.de/centix/de/antriebstechnik/gleitlager/produktueberblick.html Firma Zollern]
• Gase <sup>1</sup>
== Vergleich Wälz- und Gleitlager ==• Öle
Wälzlager haben gegenüber Gleitlagern den Vorteil, daß sie ein geringes Anlaufreibmoment besitzen und einen geringen Schmierstoffverbrauch haben. Wälzlager sind meist wartungsfrei. Nachteilig wirkt sich die hohe Empfindlichkeit gegenüber Erschütterungen und Stößen aus. Bei einem direkten Vergleich zu einem Gleitlager (gleiche Baugröße) steht eine deutlich kleinere Fläche zur Übertragung der Kräfte zur verfügung.• Fette
Siehe auch [[Wälzlagerungen]]• Wasser
• Festschmierstoffe
• Magnetfelder <sup>2</sup>
== Schmierung ==
[[Bild:Messstab<sup>1</sup> Gas Gleitlager finden immer größerer Beliebtheit da es keinen störenden Schmierstoff gibt. Sie finden Anwendung in der Pharma-, Nahrungs- und Genussmittel-Industrie aber auch in der Raumfahrttechnik und bei Turbomaschinen.jpg]]
Bildquelle [http://www.carprofi.de carprofi]
<sup>2</sup> Magnetlager finden derzeitig Anwendung bei Werkzeug- und Turbomaschinen und in der Vakuumtechnik.
Sie eignen sich vorzugsweise für
In jedem Lager zeigen sich im Betrieb Reibungskräfte. Reibungskräfte setzen der Gleitbewegung einen Widerstand entgegen und erzeugt dabei Wärme, die als Reibungswärme abzuführen ist. Geringes Benetzen der Gleitflächen mit Schmierstoff genügt, um die Reibung beträchtlich zu mindern und so auch den Verschleiß des Gleitlagers zu mindern. Es gibt eine Vielzahl von Schmierstoffen wie z.B. Fette, Gleitlacke, Öle, Wachse, Gase (Dämpfe,Luft).
=== Aufgaben des Schmierstoffes ===Der Schmierstoff in einem Gleitlager übernimmt den Kraftschluss zwischen Lager und Welle und die kinematische Anpassung. Er dient der Kühlung, der Dämpfung von Stößen und Vibrationen und dem Korrosionsschutz[[Bild:Magnetlager1.jpg|right|]]
=== Schmierungsarten ===
'''Ölschmierung'''
Die Ölschmierung eignet sich für alle Betriebsbereiche eines Gleitlagers. Es werden vorwiegend Mineralöle eingesetzt, deren Schmiereigenschaften können durch Zusätze, wie Molybdänsulfid oder Graphit verbessert werden.
'''Fettschmierung'''* berührungslosen Betrieb* einstellbare Steifigkeit und Dämpfung* hohe Drehzahlen bei mittlerer Traglast* hohe Laufgenauigkeit
Die Fettschmierung eignet sich vorwiegend bei geringen Drehzahlen und Pendelbewegungen oder bei stoßartiger Belastung. Sie wird auch eingesetzt, wenn eine Schwimmreibung nicht zu erreichen ist.
'''Wasserschmierung'''
Die Wasserschmierung wird häufig bei Gleitlagern aus Holz, Kunststoff und Gummi verwendet.
'''Trockenschmierung'''
Molybdänsulfid oder Graphit werden bei hohen Temperaturen und zur Notlauf- und einmaligen Schmierung eingesetzt.
=== Schmierverfahren ===
'''Durchlaufschmierung'''
Das Schmiermittel kommt nur einmal zum Einsatz. Dieses Verfahren Als Ergänzung ist sehr unwirtschaftlich und wir nur bei gering beanspruchten Lagern, einfachen Lagern oder wo aufgrund von Verunreinigungen noch zu sagen das Schmiermittel unbrauchbar geworden ist eingesetztTrockenlager ohne Zwischenmedien (Schmierstoffen) arbeiten.
=== Lagerdichtungen ===
'''Umlaufschmierung'''Damit die eben erwähnten Schmierstoffe nicht austreten benutzt man Lagerdichtungen.Ein anderer sehr wichtiger Grund für Lagerdichtungen ist, dass keine Fremdkörper in das Lager eindringen und die Funktion stören.Dies kann wie auch bei Wälzlagern schnell zur Zerstörung des Lagers führen.Es gibt berührende Dichtungen und berührungsfreie Dichtungen.Bei Gleitlagern werden oft berührungsfreie Dichtungen eingesetzt. Diese haben aber den Nachteil, dass sie eine Mindestdrehzahl brauchen um einen Schutz bieten zu können.
Bei Steh-, Flansch- und Einbaulagern mit mittleren Gleitgeschwindigkeiten und waagerechten Wellen, wird die Ringschmierung am häufigsten eingesetzt. Schmierringe fördern das Öl an die Gleitflächen. Es gibt feste Schmierringe, die sich mit der Welle drehen oder lose Schmierringe, die sich auf der Welle abwälzen.
Die Ölbadschmierung, bei der die gleitenden Flächen in Öl laufen, wird oft bei Spurlagern eingesetzt. Bei der Tauchschmierung tauchen die zu schmierenden Teile in Öl ein und fördern oder schleudern es an die Schmierstelle<div style="text-align: center;">'''Unter diesem Link finden sie zwei sehr gute Animationen über Lagerdichtungen.'''
Bei der Druckumlaufschmierung wird mittels einer Pumpe die Schmierstelle mit Schmiermittel versorgt. Sie ist die sicherste und leistungsfähigste Schmierung. Sie wird bei hochbelasteten Lagern eingesetzt (Turbinen, Werkzeugmaschinen). Sie eignet sich auch als Zentralschmierung für ganze Maschinen. Mit Hilfe von einstellbaren Verteilern oder einstellbaren Einzelpumpen kann den Schmierstellen eine dosierte Schmierstoffmenge zugeführt werden.
[http://www.prelon.de/animationen/index.html
</div>
[[Bild:umlaufschmierung.jpg]]=== Wahl von Gleitlagerwerkstoffen ===
=== Schmierstoffzuführung ===Die Auswahl der Werkstoffpaarung ist bei Gleitlagern sehr wichtig.
Bohrungen und Kanäle im Lagerkörper ermöglichen, daß das Schmiermittel in den Gleitraum gelangt. Damit der Schmierstoff im Gleitraum verteilt werden kann, sind im Gleitflächenbereich Schmiertaschen, Schmierlöcher vorhanden.
[http://wwwBei falscher Wahl kommst es schnell zu Beschädigungen an Welle und Lager.bronze.ch/deutsch/prod/fert/wieland_buechsen_ST.htm Lagerbüchse mit Schmiertaschen ][http://www.caspar-gleitlager.de/Gleitlager/Trockengleitlager/Tro_Buchsen/Tro_PAP_Sondergrossen/body_tro_pap_sondergrossen.html Buchsen mit Schmiernuten]
Der Schmierfilm wirkt Schwingungs-, Stoß- und Geräuschdämpfend. Es unterliegt keiner Drehzahlbegrenzung und ist konstruktiv sehr anpassungsfähig, da es eine geringe radiale Bauhöhe besitzt.
Als <u>Wellenwerkstoff</u> werden meistens <span style="color: RED">'''''unlegierte Einsatzstähle'''''</span> verwendet und nur bei sehr großen Durchmessern <span style= Lagerdichtungen =="color: RED">'''''Vergütungsstahl''</span>'.
Fremdkörper die in ein Lager eindringen stören die Funktion eines Lagers. Um das Eindringen von Fremdkörpern zu verhindern bzw. zu erschweren , können einige Maßnahmen ergriffen werden, z.B. durch mitlaufende Spritzringe. In Gleitlagern werden häufig berührungsfreie Dichtungen eingesetzt. Diese haben den Nachteil, daß sie bei ruhender Welle undicht sind. Die Dichtwirkung wird erst beim erreichen einer Mindestdrehfrequenz erreicht. Deshalb werden bei maximal mittleren Gleitgeschwindigkeiten die gleichen berührenden Dichtungen verwendet, wie sie auch bei [[Wälzlagerungen]] zum Einsatz kommen, z.B. V-Ringe, Filzringe.
== Lagerwerkstoffe ==
Gleitlager werden aus den verschiedensten Werkstoffen hergestellt, je nach Einsatzgebiet und Anforderungen wird der richtige Werkstoff ausgewählt.
Am häufigsten kommen Nichteisenmetall-Legierungen vorDer <u>Lagerwerkstoff</u> wird je nach Einsatzgebiet ausgesucht. Zudem noch folgende Werkstoffgruppen, Nichtmetalle die für die Formgebung der Lagerschalen verantwortlich sind und gelegentlich Gusseisen mit LamellengraphitDazu werden Tabellen (siehe unten) aufgezeigt.
Im Allgemeinen unterscheidet man zwischen MassivEs kommen am häufigsten <span style="color: RED">'''''Nichteisenmetall- und Verbundlager.Ein Massivlager besteht aus einem einzigen Lagerwerkstoff mit hoher Festigkeit. Häufig wird Gusseisen bzw. CuSn- CuSnZn-Gusslegierungen verwendet.Bei einem Verbundlager wird eine Lagerwerkstoffschicht auf einen Stützkörper aus Stahl, Stahlguss oder Gusseisen aufgegossen. Diese Verbindungen sind Form- oder Stoffschlüssig.Bei hochbelasteten LagernLegierungen'''''</span> vor, z.B. in einem Verbrennungsmotorsolche mit Kohle, werden Lager mit 3 oder mehr Schichten eingesetztGraphit und Kupfer, da sie eine sehr gute Gleiteigenschaft haben.
Als Wellenwerkstoff wird ausschließlich [[Stahl]] verwendet. Meistens genügen unlegierte Stähle [[DIN EN 10025]] , nur bei hohem Verschleiß oder gefordeter hoher Oberflächenhärte werden niedrig legierte Stähle [[DIN EN 10084]] eingesetzt. Bei großen Wellenquerschnitten kommen Vergütungsstähle [[DIN EN 10083]] zum Einsatz.
Hier sehen sie verschiedene Lagerwerkstoffe und eine kurze Beschreibung des Einsatzgebietes.
In der obigen Tabelle, wird eine kleine Auswahl von Lagerwerkstoffen und deren Eignung bei unterschiedlichen Beanspruchungen dargestellt. Eine 0 bedeutet nicht geeignet und 4 Sterne bedeuten geeignet.=== Fragen Allgemeiner Teil ===
=== Wiederholungsfrage ===
Welcher Gleitflächenwerkstoff kommt in Frage, wenn eine hohe Gleitgeschwindigkeit und eine hohe Schlagbelastung zu erwarten sind?
Die Welle ist aus gehärtetem Stahl (55 HRC) und eine ausreichende Schmierung ist gewährleistet. Nutze beide Tabellen zur Lösung.
[[Gleitlager: Antworten]]
<div style== Belastungsarten und Verschleiß =="text-align: center;">
# Nenne die zwei Kriterien wonach man Gleitlager unterscheidet, und die Unterpunkte.Belastungsarten eines Gleitlagers im Betrieb sind z# Nenne drei Vorteile von Gleitlagern.B. Radial- und Axialkräfte, Reibkräfte# Welche Reibungszustände gibt es?# Welchen Zweck erfüllt der Schmierstoff?# Wofür werden Lagerdichtungen eingebaut?# Bestimme aus dem Tabellenbuch (Roloff Matek) den Lagerwerkstoff für „geringe bis mäßige Belastung, Wärme, Drehzahl, Unwucht der Bauteileausreichende Schmierung".</div>
Verschiedene Faktoren verursachen mit der Zeit einen Lagerschaden.Mögliche Ursachen für Lagerschäden:== <u>Hydrodynamische Schmierung</u> ==
*SchmutzHydrodynamische Gleitlager arbeiten nach dem Prinzip der internen Druckerzeugung, durch die Drehfrequenz (Drehzahl n) bildet sich ein tragender Schmierfilm zwischen Welle und Lager. Die Welle dreht sich nun im Mittelpunkt vom Lager.
*Ölmangel
*falsches Schmiermittel*zu hohe/niedrige Drehzahl*Anlaufschäden*nichtbeachtung event. Einlaufzeiten*Stöße/Schwingungen === Schadensfrüherkennung Druckverteilung ===Einem Lagerschaden gehen bestimmte Symptome vorraus. Bei deren Beachtung kann ein drohender Lagerschaden abgewendet werden.*untypische Geräusche während des Betriebes*untypische Schwingungen*Druckabfall des Schmierstoff*Rückstände im Schmierstoff*Lagerspiel*zu hohe Lagertemperaturen=== Maßnahmen ===Durch gewisse Maßnahmen kann man die Symptome eines drohenden Lagerschadens erfassbar machen.*regelmäßige Wartungen/Inspektionen*Einsatz von Schmierstoffiltern*Sensoren zur Überwachung relevanter Betriebszustände (Temperatur/Schwingungen)== Einsatzgebiete ==Gleitlager werden in den verschiedensten Anwendungsbereichen eingesetzt.=== Hydrodynamische Gleitlager ===Sie eignen sich besonders bei hohen Drehzahlen und starken stoßartigen Belastungen. Sie eignen sich für den Dauerbetrieb da sie verschleißarm sind.Einsatzbereiche:*Getriebe*Verdichter*Haupt- und Pleuellager*Elektomotoren=== Hydrostatische Gleitlager ===Sie eignen sich nur bei niedrigen Drehzahlen. Sie haben einen geringen Reibungsverlust und eignen sich besonders für den Dauerbetrieb da sie verschleißfrei sind.Einsatzbereiche:*Werkzeugmaschinen*Axiallager mit hoher Belastung*Präzisionslager=== Trockenlauf Gleitlager ===Trockenlauf Gleitlager eignen sich für den wartungsarmen oder wartungsfreien Betrieb.Einsatzbereiche:*Haushaltsgeräte*Baumaschinen=== schematischer Aufbau eines Schiffswellenlagers ===Ein kombiniertes Lager für hohe Radial- und Axialkräfte in beiden Richtungen ist das Schiffswellenlager. Die Axialkraft wird vom Wellenbund je nach Richtung auf einen der beiden Mehrgleitflächen-Druckringe übertragen, die durch Tellerfedern spielfrei gegen den Bund gedrückt werden. Bei diesem Lager benutzt man die Umlaufschmierung durch eine Pumpe. Das seitlich austretende Öl wird durch Spritzringe und Filzringe abgefangen und aus dem Fangraum durch Rohre in den Sammelraum geführt.[[Bild:Schiffwellenlager.jpg]]Bildquelle: Roloff/Matek Powerpoint Präsentation gllag-01Text entnommen: Roloff/Matek Lehrbuch Maschinenelemente 17. Auflage Seite 524== Dimensionierung ==[[Bild:Gleitlager.jpg]]Radial-GleitlagerBildquelle [http://www.ihs.uni-stuttgart.de/Exkursionen/Exkursion2004/DSCN1903.shtml www.ihs.uni-stuttgart.de]Von der Lagergestaltung hängt der im Lager auftretende Schmierfilmdruck p<sub>max</sub> ab. Ein Lager muss in seiner Breite so dimensioniert sein, daß es diesen Druck ohne Gleitflächenverformung aufnehmen kann. Das Breitenverhältnis zwischen Lagerbreite b und Innendurchmesser d<sub>L</sub> beeinflußt die Tragfähigkeit und Erwärmung des Lagers.b/d<sub>L</sub>=0,2...1...(1,5)Bei Lagern mit hoher Drehzahl und geringer Lagerkraft F wird ein Verhältnis b/d<sub>L</sub>=0,5...1 angestrebt, im umgekehrten Fall wird ein kleiner Verhältniswert verwendet b/d<sub>L</sub><0,5.Lager die ein Breitenverhältnis b/d<sub>L</sub>=>1...1,5 haben, besitzen eine geringere Tragfähigkeit, da sich das Öl in einem breiten Lager länger befindet und somit die Temperatur des Öles steigt. Die Viskosität des Öles nimmt dabei ab. Um die mechanische Beanspruchung der Lagerwerkstoffe zu beurteilen muss man die spezifische Lagerbelastung ermitteln. Die ergibt sich aus der Lagerkraft bezogen auf die Lagerfläche. p<sub>L</sub>=F/b*d<sub>L</sub>≤p<sub>L</sub><sub>zul</sub>[[Bild:Belastbarkeit.jpg]]Einfluss der Lagerbreite auf die Belastbarkeit bei gleichem Lagerspiel Bildquelle: Roloff/Matek Powerpoint Präsentation gllag-01Bei gleicher Lagerbreite kann ein Lager mit geringer Schmierspalthöhe ( Lagerspiel) die Lagerkraft gleichmäßig aufnehmen und besitzt ein deutlich geringeres p<sub>max</sub> als ein Lager mit großer Schmierspalthöhe.=== Berechnung Radialgleitlager ===Betriebskennwerte (Relativwerte) '''Relatives Lagerspiel'''Ψ=s/d<sub>L</sub>=d<sub>L</sub>-d<sub>w</sub>/d<sub>L</sub> '''Relative Exzentrizität''' ε=e/(0,5*s)=e/(0,5*d<sub>L</sub>*Ψ) '''Sommerfeldzahl''' S<sub>o</sub>=(p<sub>L</sub>*Ψ<sup>2</sup><sub>B</sub>)/(η<sub>eff</sub>*ω<sub>eff</sub>)=(F*Ψ<sup>2</sup><sub>B</sub>)/(b*d<sub>L</sub>*η<sub>eff</sub>*ω<sub>eff</sub>) '''Reibungskennzahl''' P<sub>R</sub>=μ*F*u<sub>w</sub>=μ*F*d<sub>w</sub>/2*ω<sub>eff</sub>≈μ*F*d<sub>w</sub>*π*n<sub>w</sub>=(μ/Ψ<sub>B</sub>)*F*d<sub>w</sub>*π*n<sub>w</sub>*Ψ<sub>B</sub>
*Die Druckverteilung hängt stark von der Drehzahl (n) ab
*Allgemein ist zu sagen das je größer die Drehzahl, desto größer auch der Druck
*Beim Anlaufen durchläuft das hydrodynamische Lager die Fest-, Misch- und Flüssigkeitsreibung und bleibt idealerweise im letzteren
'''Wärmebilanz'''
'''Wärmestrom''' P<sub>R</sub>=P<sub>α</sub>+P<sub>c</sub> allgemeinKurze Beschreibung der Bilder:
P<sub>α</sub>=α*A<sub>G</sub>(δ<sub>m</sub>-δ<sub>U</sub>)Bild 1: Die Welle hat keine Bewegung und liegt somit auf der Lagerschale.
P<sub>c</sub>=V*σ*c(δ<sub>a</sub>-δ<sub>e</sub>)Bild 2: Die Drehzahl der Welle ist zu klein und somit reicht der erzeugte Druck des Schmierstoffes nicht aus, um sie in die Mitte der Lagerschale zu drücken.
'''Natürliche Kühlung''' δ<sub>L</sub>=δ<sub>m</sub>=δ<sub>U</sub>+P<sub>R</sub>/(α*ABild 3: Die hohe Drehzahl und die Gewichtskraft F<sub>G</sub>)sorgen dafür, dass der Mittelpunkt der Welle nach links unten gedrückt wird.
'''Rückkühlung des Schmierstoffes''' δ<sub>L</sub>=δ<sub>a</sub>=δ<sub>e</sub>+P<sub>R</sub>/Bild 4: Die Drehzahl passt genau auf die Gewichtskraft der Welle (V*σ*cWunschzustand).
'''Förderung durch Eigendrehung''' V<sub>D</sub>=V<sub>D</sub><sub>rel</sub>*d<sup>3</sup><sub>L</sub>*Ψ<sup>3</sup><sub>B</sub>/η<sub>eff</sub>*p<sub>Z</sub>== Reibungszahl ===
'''Förderung durch Zuführdruck'''Mit diesem Bild möchte ich die Reibungszahl beim Anlaufen der Welle und beim Lauf mit unterschiedlichen V<sub>pZ</sub>=V<sub>pZ</sub><sub>rel</sub>*d<sup>3</sup>mittleren Drücken P<sub>L</sub>*Ψ<sup>3</sup><sub>B</sub>/dynamischen [[Viskosität]]en η<sub>eff</sub>*p<sub>Z</sub> (von Schmierstoffen)in Abhängigkeit von der Drehzahl n optisch zeigen.
=== Berechnung Axialgleitlager ===
'''Spurlager mit ebenen Spurplatten'''<div style="text-align: center;">[[Bild:Ausklinkpunkte2.jpg]]
'''Einscheiben- Beim Anfahren berühren sich die Welle und Segment-Spurlager''' '''Segmentbreite''' b=0die Lagerschale. Mit zunehmender Drehzahl wird der Schmierfilm tragfähig und das Gleitlager befindet sich im Übergangsbereich. In diesem Zustand herrscht Mischreibung. Nimmt die Drehfrequenz weiter zu ist der volltragende Bereich erreicht. In diesem Bereich gibt es nur noch Flüssigkeitsreibung. Ein hydrodynamisches Gleitlager kann den tragenden Schmierfilm nur aufbauen,5(da-di) wenn die Welle exzentrisch läuft. Bei zu hoher Drehfrequenz nähert sich die Welle dem Mittelpunkt der Lagerschale. Beim Überschreiten einer bestimmten Drehfrequenz dreht sich die Welle zentrisch in der Lagerschale, wenn das geschieht ist die interne Druckerzeugung nicht mehr möglich und der tragende Schmierfilm ist nicht mehr vorhanden. Das Lager wird dann mit hoher Wahrscheinlichkeit zerstört.
'''Segmentdicke''' hseg=0,25√b2+l2 Hier habe ich eine sehr übersichtliche Einführung in die zu berechnenden Größen für die hydrodynamische Schmierung. Mit dessen Hilfe können sie die folgende Übungsaufgabe rechnen.
'''Belastungskennzahl'''Hier können sie eine Dimensionierung von einem Radiallager rechnerisch Prüfen und somit die Sicherheit für den Einbau und die Verwendung sicherstellen. k<sub>1</sub>=p<sub>L</sub>*h<sup>2</sup><sub>0</sub>/η<sub>eff</sub>*u<sub>m</sub>*b[[Gleitlager: Lösung]]
== <u>Hydrostatische Schmierung</u> ==
Bei hydrostatischen Gleitlagern muss zuerst ein Schmierfilm zwischen Lager und Welle erzeugt werden. Dies geschieht durch eine externe Pumpe. Das Zwischenmedium wird durch den Lagerspalt zugeführt. Die Pumpe drückt das Zwischenmedium über Einlasskanäle in Schmiertaschen (siehe Bild). Das Schmiermittel wird zwischen Lager und Welle gepresst und trennt diese durch einen dünnen Schmierfilm. Da wir durch den immer vorhandenen Schmierspalt (s) nur Flüssigkeitsreibung haben, ergibt sich eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer.
Alle Formeln dem Roloff/Matek Lehrbuch und der Formelsammlung entnommen
[[Bild:Hydrostatische-schmierung1.gif]]
=== Einsatzgebiete ===
== Übungsaufgabe ==Hydrostatische Gleitlager werden eingestezt für:
Aufgabe aus Roloff/Matek Lehrbuch Maschinenelemente 17* verschleißfreie und reinigungsarme Lager bei niedriger Drehzahl (z.Auflage Seite 549 BspB. 15-4 agroße Antennen, Werkzeugmaschinen) entnommen.
Für ein Axiallager mit Kippsegmenten für eine senkrechte Welle sind die Segmentbreite b, Segmentlänge l, Segmentdicke h<sub>seg</sub> und Segmentteilung l<sub>t</sub> zu berechnen.Bekannt ist der Wellenaußendurchmesser d<sub>a</sub>=330mm, der Welleninnendurchmesser d<sub>i</sub>=170mm, der mittlere Durchmesser d<sub>m</sub>=250mm und die Anzahl der Segmente z=10.* niedrige Drehzahlen wo keine hydrodynamische Schmierung entstehen kann
1) Erkläre das Prinzip der internen Druckerzeugung in einem hydrodynamischen Gleitlager# Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch, [http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc| Vieweg Verlag ], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.
2) Nenne die 4 Betriebsbereiche eines hydrodynamischen Gleitlagers und beschreibe sie.
3) Welche Arten von Kräften wirken auf ein Gleitlager während des Betriebes?
4) Welche Aufgaben hat der Schmierstoff?
5) Was ist der Unterschied zwischen einem hydrodynamischen und hydrostatischen Gleitlager?
6) Nenne einige Faktoren die zu einem Lagerschaden führen können.
7) Was unterscheidet sich zwischen einem Wälz# Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,[http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc| Vieweg Verlag ], 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119- und Gleitlager bei gleicher Baugröße?4, € 20,90.
[[Gleitlager: Antworten]]
== Beschaffung ==
=== Hersteller ===
Kolbenschmidt
http://www.kolbenschmidt.de
Murtfeldt
http://www.murtfeldt.de/
# Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. [http://www.europa-lehrmittel.de/4dcgi/page?responsePage==Quellen==/html/index2.html&0.9606717324196992| Europa Verlag ], ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50