== Funktionsprinzip eines Lagers ==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:
[[Bild:radiallagerDas Lehrbuch von Roloff Matek ist nur mit RM abgekürzt.jpg]]Radiallager (Gleitlager (links) und Wälzlager)
Die Formelsammlung mit RM und in Klammern die Formelnummer z.B. RM (15-15).
Das Tabellenbuch mit TB und dann die Tabellennummer z.B. TB (15-3).
[[Bild:axiallagerAlle Grafiken die nicht mit einer Quellenangabe versehen sind stammen aus denn Drei unten aufgelisteten Büchern von Roloff Matek.jpg]] Axiallager (Wälzlager)
== Hydrodynamische <u>Was ist ein Gleitlager ?</u> ==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.
<span style="color: Red">'''Gleitlager sind Lager bei denen die Relativbewegung zwischen [[Welle]] und Lagerschale bzw. einem Zwischenmedium eine Gleitbewegung ist.'''</span>
</div>
Gleitlager benötigen eine Anfahrdrehfrequenz um einen ausreichenden Schmierfilm bilden zu können. Bei der Dimensionierung eines Gleitlagers muss darauf geachtet werden, daß sich der optimale Betriebspunkt im volltragenden Bereich befindet. Der Übergang zwischen Anfahrbereich und volltragender Bereich ist instabil und kann bei geringen Drehfrequenzschwankungen das Lager verschleißen.== <u>Allgemeines</u> ==
Bei einem hydrodynamischen Gleitlager gibt es 4 Betriebsbereiche:
1.) Stillstand/ Anfahren=== Funktionen und Wirkungen ===
Man unterscheidet Gleitlager nach zwei Kriterien 1. nach <span style="color: Blue">Art der Tragkrafterzeugung</span> und 2.) Übergangsbereichnach <span style="color: Blue">Anordnung der Gleitflächen</span>.
3.) Nennbetriebsbereich ( volltragender Bereich)
41.) zentrischer Lauf ( kritisch)Nach Art der Tragkrafterzeugung 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 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.
* hydrodynamische Gleitlager
** diese arbeiten nach aArt der internen Druckerzeugung, d.h. der tragende Schmierfilm wird durch die Relativbewegung zwischen Wellen und Lagerschale erzeugt.
Diese Betriebsbereiche können im Stribeck Diagramm nachvollzogen werden.
[[Bild:Stribeck Diagramm* hydrostatische Gleitlager** diese arbeiten nach Art der externen Druckerzeugung, d.h. der notwendige Schmierstoffdruck wird außerhalb des Lagers durch eine Pumpe erzeugt.jpg]]Bildquelle: Roloff/Matek Powerpoint Präsentation gllag-01
Aus dem Zusammenhang Ordinate Reibungszahl μ und Abzisse Drehfrequenz n ergeben sich * Trockenlaufgleitlager** 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 Trockenlaufgleitlagern wird durchlaufen und μ sinkt kein Zwischenmedium genutzt, sie gleiten alleine 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 Grund der Gleitflächen mehr und das Lager befindet sich im volltragenden BereichWerkstoffpaarung.
Das untere Schaubild stellt dies noch einmal vereinfacht da2.nach Anordnung der Gleitflächen unterscheidet man:
Die Sommerfeldzahl ist die Kennzahl für den Lastbereich === Verwendung 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. in der Praxis ===
S<sub>o</sub>≤1 und ε=0Die Verwendung von Gleitlagern ergeben sich aus den Vorteilen die diese bieten somit kommen wir auf den Schluss,6...0,95 störungsfreier Betriebdass Gleitlager speziell geeignet sind für:
S<sub>o</sub>≤10 und ε 0,95...1 Verschleiß möglich
S<sub>o</sub><1 * hohe Drehzahlen* hohe Belastungen * für "Dauerläufer"* geringen Platz* Stöße und ε<0,6 mögliche Instabilität der WellenlageErschütterungen* geräuscharmen Lauf* Lagerungen mit hoher Verschmutzungsgefahr* verschleißfreie Lager (Flüssigkeitsreibung oder Magnetlagerungen)* Günstige alternative zu Wälzlager* geteilte Lager
relative Exzentrizität
ε=e/(0,5*s)=e/(0,5*d<sub>L</sub>*Ψ)
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 wird.Vorteile eines hydrodynamischen Gleitlagers sind der einfache Aufbau, die einfache Herstellung und die unempfindlichkeit gegenüber Schmutz. Nachteilig wirken sich der hohe Anlaufreibwert, die Verlagerung des Wellenmittelpunkts und die erforderliche Einlaufzeit aus. Die Wahl der Werkstoffe des Lagers und der Welle spielen eine entscheidene Rolle.Nachteile
== Hydrostatische Gleitlager ==*hohes Anlaufdrehmoment Bei einem hydrostatischen Gleitlager muss vor dem Anlaufen ein Schmierfilm zwischen Lager und Welle vorhanden sein. Dies wird durch eine Pumpe realisiert. Das Schmiermittel wird durch den Lagerspalt zugeführt. 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 auf. Bei der Verwendung von gasförmigen Schmierstoffen spricht man von Luftlagern. Vorteilhaft bei einem hydrostatischen Gleitlager ist, daß es keine Anlaufreibung gibt. Der Werkstoff und 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.*hoher Schmierstoffverbrauch*laufende Überwachung
[[Bild:Hydrost..jpg]]
Bildquelle: [http://www.zollern.de/centix/de/antriebstechnik/gleitlager/produktueberblick.html Firma Zollern]
== Axiallager ==Diese und alle anderen Einsatzgebiete von Gleitlagern sind sehr stark abhängig von:
=== Spurlager mit ebenen Spurplatten ===
Die einfachste Form eines Axiallagers ist das Voll-Spurlager. Im Betrieb verteilt sich * den Reibungszuständen * hydrodynamischen oder hydrostatischen Gleitlagern* dem Schmierstoff* der Druck hyperbolisch (Wellenförmig) über die gesamte Kreisfläche des Gleitlagerwerkstoffes und ist in der Mitte theoretisch unendlich groß. Dies führt zu starkem Verschleiß und schnellem Heißlaufen. Diese Lagerart wird so gut wie nie eingesetzt.dessen Paarung* äußere Einflüsse
Bei Ring-Spurlagern vermeidet man diese theoretisch unendlich große Druckspitze durch einen Hohlraum.
[[Bild:Ring-Spurlager.jpg]]
Was hier aber klar werden soll ist, dass Gleitlager nicht gleich Gleitlager für jeden Zweck sind.
Bildquelle ''' <span style="color: RoloffRed">Eine gewissenhafte Berechnung ist nicht zu umgehen!!!</Matek Powerpoint Präsentation gllag-02span> '''
=== Einscheiben- und Segment-Spurlager===
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.
[[Bild:Eischeibenlager.jpg]]=== Was versteht man unter Reibungszustände? ===
Unter Reibungszuständen versteht man das Reibungsverhalten was mit dem Symbol μ bezeichnet wird.
Bildquelle: Roloff/Matek Powerpoint Präsentation gllag-021. μ hängt von der Oberflächenbeschaffenheit ab.
2. unterschieden werden:
Festkörperreibung (μ sehr hoch und somit eine kurze Lebensdauer möglich; μ hat hier ca. einen wert von 0,3) und
Flüssigkeitsreibung (μ sehr klein und somit ist eine lange Lebensdauer möglich; μ erreicht einen Wert von 0,005 bis 0,001.
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 gestüztz. 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.
== Flüssigkeitsreibung tritt immer dann auf wenn ein Zwischenmedium zwischen Lagerschale und Lagerwelle ist, dies kann durch hydrodynamische oder hydrostatische Schmierung ==erzeugt werden.
In jedem Lager zeigen sich im Betrieb Reibungskräfte. Reibungskräfte setzen der Gleitbewegung einen Widerstand entgegen Schmierstoffe sorgen für ein geringeres Reibungsverhalten 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 mindernsomit für eine längere Lebensdauer. Es gibt An zweiter Stelle sorgen sie für eine Vielzahl Trennung von Schmierstoffen wie z.BLagerschale und Lagerwelle. Fette, Gleitlacke, Öle, Wachse, Gase (Dämpfe,Luftsiehe hierzu hydrodynamische und hydrostatische Schmierung).
=== 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.
=== Schmierungsarten ===
'''Ölschmierung'''Kommen wir jetzt zu den Eigenschaften die ein Schmierstoff ausmacht und diese unterscheiden.
Die Ölschmierung eignet sich für alle Betriebsbereiche eines Gleitlagers. Es werden vorwiegend Mineralöle eingesetzt, deren Schmiereigenschaften können durch Zusätze, wie Molybdänsulfid oder Graphit verbessert werden1.[[Viskosität]] (Zähigkeit)
'''Fettschmierung'''2. wird die Temperatur des Schmierstoffes größer, sinkt die Viskosität (siehe RM TB 15-9)
Die Fettschmierung eignet sich vorwiegend 3. bei geringen Drehzahlen und Pendelbewegungen oder bei stoßartiger Belastungsteigendem Druck ''p'' (z.B. Sie wird auch eingesetztin bar), wenn eine Schwimmreibung nicht zu erreichen ist.steigt die Viskosität
Die Wasserschmierung wird häufig bei Gleitlagern aus Holz, Kunststoff und Gummi Als Schmierstoffe werden verwendet.:
'''Trockenschmierung'''
Molybdänsulfid oder Graphit werden bei hohen Temperaturen und zur Notlauf- und einmaligen Schmierung eingesetzt.• Gase <sup>1</sup>
• Öle
• Fette
=== Schmierverfahren ===• Wasser
'''Durchlaufschmierung'''• Festschmierstoffe
Das Schmiermittel kommt nur einmal zum Einsatz. Dieses Verfahren ist sehr unwirtschaftlich und wir nur bei gering beanspruchten Lagern, einfachen Lagern oder wo aufgrund von Verunreinigungen das Schmiermittel unbrauchbar geworden ist eingesetzt.• Magnetfelder <sup>2</sup>
'''Umlaufschmierung'''<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.
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, <sup>2</sup> Magnetlager finden derzeitig Anwendung bei der die gleitenden Flächen Werkzeug- und Turbomaschinen und 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 SchmierstelleVakuumtechnik.Sie eignen sich vorzugsweise für
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.
[[Bild:Magnetlager1.jpg|right|]]
[[Bild:umlaufschmierung.jpg]]
Umlaufschmierung (schematisch)
Bildquelle [[http://medias.ina.de/medias/de!hp.tg.cat.body/tg_rot*CHEBHCFE medias.ina.de]]berührungslosen Betrieb* einstellbare Steifigkeit und Dämpfung* hohe Drehzahlen bei mittlerer Traglast* hohe Laufgenauigkeit
=== Schmierstoffzuführung ===
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://www.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.
== Lagerdichtungen ==
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 vor. Zudem noch folgende Werkstoffgruppen, Nichtmetalle die für die Formgebung der Lagerschalen verantwortlich sind und gelegentlich Gusseisen mit Lamellengraphit.
Im Allgemeinen unterscheidet man zwischen Massiv- 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 Lagern,z.B. in einem Verbrennungsmotor, werden Lager mit 3 oder mehr Schichten eingesetzt.
Als Wellenwerkstoff wird ausschließlich [[Stahl]] verwendet. Meistens genügen unlegierte Stähle, nur bei hohem Verschleiß oder gefordeter hoher Oberflächenhärte werden niedrig legierte Stähle eingesetzt. Bei großen Wellenquerschnitten kommen Vergütungsstähle zum EinsatzErgänzung ist noch zu sagen das Trockenlager ohne Zwischenmedien (Schmierstoffen) arbeiten.
=== Lagerdichtungen ===
[[Bild:Tabelle_GleitlagerwerkstoffeDamit die eben erwähnten Schmierstoffe nicht austreten benutzt man Lagerdichtungen.jpg]]Bildquelle: Roloff/Matek Powerpoint Präsentation gllag-01Ein 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.
== Belastungsarten ==
Lagerbelastungen eines Gleitlagers im Betrieb sind z.B. Radial- und Axialkräfte, Reibkräfte, Wärme, Drehzahl, Unwucht der Bauteile.
<div style== Verschleiß =="text-align: center;">'''Unter diesem Link finden sie zwei sehr gute Animationen über Lagerdichtungen.'''
Verschiedene Faktoren verursachen mit der Zeit einen Lagerschaden.Mögliche Ursachen für Lagerschäden:=== Wahl von Gleitlagerwerkstoffen ===
- Schmutz
- Ölmangel
- falsches Schmiermittel
- zu hohe/niedrige DrehzahlDie Auswahl der Werkstoffpaarung ist bei Gleitlagern sehr wichtig.
- Anlaufschäden
- nichtbeachtung eventBei falscher Wahl kommst es schnell zu Beschädigungen an Welle und Lager. Einlaufzeiten
- Stöße/Schwingungen
Als <u>Wellenwerkstoff</u> werden meistens <span style="color: RED">'''''unlegierte Einsatzstähle'''''</span> verwendet und nur bei sehr großen Durchmessern <span style="color: RED">'''''Vergütungsstahl''</span>'.
=== Schadensfrüherkennung ===
Einem Lagerschaden gehen bestimmte Symptome vorraus. Bei deren Beachtung kann ein drohender Lagerschaden abgewendet werden.
- untypische Geräusche während des Betriebes
- untypische SchwingungenDer <u>Lagerwerkstoff</u> wird je nach Einsatzgebiet ausgesucht. Dazu werden Tabellen (siehe unten) aufgezeigt.
Es kommen am häufigsten <span style="color: RED">'''''Nichteisenmetall- Druckabfall des SchmierstoffLegierungen'''''</span> vor, z.B. solche mit Kohle, Graphit und Kupfer, da sie eine sehr gute Gleiteigenschaft haben.
- Rückstände im Schmierstoff
- LagerspielHier sehen sie verschiedene Lagerwerkstoffe und eine kurze Beschreibung des Einsatzgebietes.
- zu hohe Lagertemperaturen[[Bild:Lagerwerkstoffe.jpg]]
=== Maßnahmen ===
Durch gewisse Maßnahmen kann man die Symptome eines drohenden Lagerschadens erfassbar machen.
- Einsatz von Schmierstoffiltern=== Fragen Allgemeiner Teil ===
- Sensoren zur Überwachung relevanter Betriebszustände (Temperatur/Schwingungen)
== Einsatzgebiete ==
Gleitlager werden in den verschiedensten Anwendungsbereichen eingesetzt.
Hydrodynamische Gleitlager eignen sich besonders bei hohen Drehzahlen und hohen stoßartigen Belastungen. Sie eignen sich für den Dauerbetrieb da sie verschleißarm sind.
Einsatzbereiche<div style="text-align:center;">
- Getriebe# Nenne die zwei Kriterien wonach man Gleitlager unterscheidet, und die Unterpunkte.# Nenne drei Vorteile von Gleitlagern.# 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, ausreichende Schmierung".</div>
Hydrostatische Hydrodynamische Gleitlager eignen arbeiten nach dem Prinzip der internen Druckerzeugung, durch die Drehfrequenz (Drehzahl n) bildet sich nur bei niedrigen Drehzahlenein tragender Schmierfilm zwischen Welle und Lager. Sie haben einen geringen Reibungsverlust und eignen Die Welle dreht sich besonders für den Dauerbetrieb da sie verschleißfrei sindnun im Mittelpunkt vom Lager.
Einsatzbereiche:
- Werkzeugmaschinen- Axiallager mit hoher Belastung- PräzisionslagerTrockenlauf Gleitlager eignen sich für den wartungsarmen oder wartungsfreien Betrieb.Einsatzbereiche:- Haushaltsgeräte- Baumaschinen === schematischer Aufbau eines Schiffswellenlagers Druckverteilung === 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.
*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
[[Bild:Schiffwellenlager.jpg]]
BildquelleKurze Beschreibung der Bilder: Roloff/Matek Powerpoint Präsentation gllag-01
Text entnommenBild 1: Roloff/Matek Lehrbuch Maschinenelemente 17Die Welle hat keine Bewegung und liegt somit auf der Lagerschale. Auflage Seite 524
== Dimensionierung ==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.
[[Bild3:GleitlagerDie hohe Drehzahl und die Gewichtskraft F<sub>G</sub> sorgen dafür, dass der Mittelpunkt der Welle nach links unten gedrückt wird.jpg]]
Radial-GleitlagerBild 4: Die Drehzahl passt genau auf die Gewichtskraft der Welle (Wunschzustand).
Von der Lagergestaltung hängt Mit diesem Bild möchte ich die Reibungszahl beim Anlaufen 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 Welle und Innendurchmesser dbeim Lauf mit unterschiedlichen* mittleren Drücken P<sub>L</sub> beeinflußt die Tragfähigkeit und Erwärmung des Lagers* dynamischen [[Viskosität]]en η (von Schmierstoffen)in Abhängigkeit von der Drehzahl n optisch zeigen.
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>div style="text-align: center;">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[[Bild:Ausklinkpunkte2.jpg]]
[[Bild:Belastbarkeit.jpg]]n = Drehzahl Einfluss der Lagerbreite auf die Belastbarkeit bei gleichem Lagerspiel </div>
Bildquelle: Roloff/Matek Powerpoint Präsentation gllag-01Beim Anfahren berühren sich die Welle und die 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, 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.
Bei 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.===Einführung Rechnen===
== Vergleich Wälz- und Gleitlager ==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.
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.Siehe auch [[WälzlagerungenBild:Einführung_Rechnen.pdf]] == Berechnung ===== 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>'''Wärmebilanz''' '''Wärmestrom''' P<sub>R</sub>=P<sub>α</sub>+P<sub>c</sub> allgemein P<sub>α</sub>=α*A<sub>G</sub>(δ<sub>m</sub>-δ<sub>U</sub>) P<sub>c</sub>=V*σ*c(δ<sub>a</sub>-δ<sub>e</sub>) '''Natürliche Kühlung''' δ<sub>L</sub>=δ<sub>m</sub>=δ<sub>U</sub>+P<sub>R</sub>/(α*A<sub>G</sub>) '''Rückkühlung des Schmierstoffes''' δ<sub>L</sub>=δ<sub>a</sub>=δ<sub>e</sub>+P<sub>R</sub>/(V*σ*c)'''Schmierstoffdurchsatz''' '''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> '''Förderung durch Zuführdruck''' V<sub>pZ</sub>=V<sub>pZ</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>=== Berechnung Axialgleitlager ==='''Spurlager mit ebenen Spurplatten''' '''mittlere Flächenpressung''' p<sub>L</sub>=F/π(r<sup>2</sup><sub>a</sub>-r<sup>2</sup><sub>i</sub>) '''Schmierstoffvolumenstrom''' V=π*h<sup>3</sup><sub>0</sub>*p<sub>T</sub>/6*η<sub>eff</sub>*ln(r<sub>a</sub>/r<sub>i</sub>)*p<sub>T</sub> '''Reibungsleistung''' P<sub>R</sub>=T<sub>R</sub>*ω<sub>eff</sub> '''Reibungszahl''' μ=4(P<sub>R</sub>+P<sub>P</sub>)/F*ω<sub>eff</sub>(d<sub>a</sub>+d<sub>i</sub>)'''Einscheiben- und Segment-Spurlager''' '''Segmentbreite''' b=0,5(da-di) '''mittlerer Lagerdurchmesser''' dm=1,25*l*z/π '''Segmentdicke''' hseg=0,25√b2+l2 '''Segmentteilung''' lt=1,25*l
'''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
Entnommen Roloff/Matek Lehrbuch Maschinenelemente 17.Auflage Seite 549 Bsp. 15-4 a)
=== Einsatzgebiete ===
Hydrostatische Gleitlager werden eingestezt für:
Für ein Axiallager mit Kippsegmenten für eine senkrechte Welle sind die Segmentbreite b, Segmentlänge l, Segmentdicke h<sub>seg</sub> * verschleißfreie und Segmentteilung l<sub>t</sub> zu berechnenreinigungsarme Lager bei niedriger Drehzahl (z.B.Bekannt ist der Wellenaußendurchmesser d<sub>a</sub>=330mm, der Welleninnendurchmesser d<sub>i</sub>=170mmgroße Antennen, der mittlere Durchmesser d<sub>m</sub>=250mm und die Anzahl der Segmente z=10.Werkzeugmaschinen)
* verschleißfreie Präzisionslager
* niedrige Drehzahlen wo keine hydrodynamische Schmierung entstehen kann
[[Gleitlager: Lösung]]== <u>Quelle</u> ==
==Fragen==
[[Bild:Roloff Matek.jpg|Thumb|60px|left]][[Bild:Roloff MatekFormelsammlung-1.jpg|Thumb|60px|left]][[Bild:Europa Tabellenbuch-1) Erkläre das Prinzip der internen Druckerzeugung in einem hydrodynamischen Gleitlager.jpg|Thumb|60px|left]]
2) Nenne die 4 Betriebsbereiche eines hydrodynamischen Gleitlagers und beschreibe sie.
# Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch, [http://www.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc| Vieweg Verlag ], 18. Aufl. 2007, ISBN 3) Welche Arten von Kräften wirken auf ein Gleitlager während des Betriebes?-834-80262-X , € 36,90.
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- und Gleitlager bei gleicher Baugröße?