Das Lehrbuch von Roloff Matek ist nur mit RM abgekürzt.
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).
Alle Grafiken die nicht mit einer Quellenangabe versehen sind stammen aus denn Drei unten aufgelisteten Büchern von Roloff Matek.
== <u>Was ist ein Gleitlager?</u> ==
== Was ist ein Gleitlager? ==
<div style="text-align: center;">
<span style="color: Red">'''Gleitlager sind lager Lager bei denen die Relativbewegung zweischen zwischen [[Welle ]] und Lagerschale bzw. einem Zwischenmedium eine Gleitbewegung ist.'''</span>
</div>
== <u>Allgemeines</u> ==
== <u>ALGEMEINES</u> ==
=== Funktionen und Wirkungen ===
Man unterscheidet Gleitlager nach zwei Kriterien 1. nach <span style=== Funktion "color: Blue">Art der Tragkrafterzeugung</span> und Wirkung ==2. nach <span style="color: Blue">Anordnung der Gleitflächen</span>.
Man unterscheidet Gleitlager nach zwei kriterien 1. nach <span style="color: Blue">Art der Tagkraft erzeugung</span> und 2. nach <span style="color: Blue">Anordnung der Gleitflächen</span>.
1. Nach Art der Tragkrafterzeugung unterscheidet man:
1* hydrodynamische Gleitlager** diese arbeiten nach aArt der internen Druckerzeugung, d.h.Nach Art der Tragkraft erzeugung unterscheidet man:tragende Schmierfilm wird durch die Relativbewegung zwischen Wellen und Lagerschale erzeugt.
* hydrodynamische Gleitlager
** diese Arbeiten nach Art der internen Druckerzeugung d.h der tragenden Schmierfilm wird durch die Relativbewegung zwischn Wellen und Lagerschale erzeugt.
* hydrostatische Gleitlager
** diese Arbeiten arbeiten nach Art der externen Druck erzeugung Druckerzeugung, d.h. der notwendige Schmierstoffdruck wird außeerhalb der außerhalb des Lagers durch eine Pumpe erzeugt. * TrockenlaufgleutlagernTrockenlaufgleitlager** bei Trocklaufgleitlagern Trockenlaufgleitlagern wird kein Zwischenmedium genutzt , sie gleiten alleine auf Grund der werkstoffpaarungWerkstoffpaarung.
2. nach Anordnung der Gleitflächen unterscheidet man:
Die Verwendung von Gleitlagern ergeben sich aus den Vorteilen die diese Bieten bieten somit kommen wir auf den Schluss das , dass Gleitlager speziell geeignet sind für:
* hohe Belastungen
* für "Dauerläufer"
* bei geringen Platz* Stöße und Erschütterungen* geräuscharmen Lauf* Lagerungen mit hoher Verschmutzungsgefahr* verschleißfreie Lager (Flüssigkeitsreibung oder Magnetlagerungen)* Günstige alternative zu Wälzlager* geteilte Lager Nachteile *hohes Anlaufdrehmoment *hoher Schmierstoffverbrauch*laufende Überwachung
Diese und alle anderen einstazgebiete Einsatzgebiete von Gleitlagern sind sehr stark abhängig von:
* den Reibungszuständen
* Hydrodynamischen hydrodynamischen oder Hydrostatischen hydrostatischen Gleitlagern
* dem Schmierstoff
* Wahl der Gleitlagerwerkstoff des Gleitlagerwerkstoffes und dessen Paarung.* äußere Einflüsse
Genaueres dazu unten.
Was hier aber klar werden soll ist das , dass Gleitlager nicht gleich Gleitlager für jeden Zweck sind.
''' <span style="color: Red">Eine gewissenhafte Berechnung ist nicht zu umgehen!!!</span> '''
=== Vor- und Nachteile von Gleitlagern ===
Vorteile
*unempfindlich gegen Stöße, Erschütterungen*geräuscharmer Lauf*unempfindlich gegen Verschmutzung*unbegrenzte Drehzahlen *kein Verschleiß (Flüssigkeitsreibung)*billig=== Was versteht man unter Reibungszustände? ===
Unter Reibungszuständen versteht man das Reibungsverhalten was mit dem Symbol μ bezeichnet wird.
Nachteile1. μ hängt von der Oberflächenbeschaffenheit ab.
*hohes Anlaufdrehmoment 2. unterschieden werden: *hoher SchmierstoffverbrauchFestkörperreibung (μ sehr hoch und somit eine kurze Lebensdauer möglich; μ hat hier ca. einen wert von 0,3) und *laufende ÜberwachungFlüssigkeitsreibung (μ sehr klein und somit ist eine lange Lebensdauer möglich; μ erreicht einen Wert von 0,005 bis 0,001.
=== Was versteht man unter Reibungszustände? ===
Unter den Reibungszuständen versteht man das Reibungsverhalten was mit dem Symbol μ bezeichnet wird.
1. μ hängt von der Oberflächenbeschaffenheit ab[[Bild:Reibungszustände.jpg]]
2. unterschieder werden:
Festkörperreibung (μ sehr hoch und eine schneller Verschleiß 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.
Flüssigkeitsreibung tritt immer dann auf wenn ein Zwischenmedium zwischen Lagerschale und Lagerwelle ist, dies kann durch hydrodynamische oder hydrostatische Schmierung erzeugt werden.
=== Schmierstoffe / Zwischenmedien ===
[[Bild:Reibungszustände.jpg]]
Schmierstoffe 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)
=== Schmierstoffe / Zwischenmedien ===
Kommen wir jetzt zu den Eigenschaften die ein Schmierstoff ausmacht und diese unterscheiden.
1. [[Viskosität]] (Zähigkeit)
2. wird die Temperatur des Schmierstoffes größer, sinkt die Viskosität (siehe RM TB 15-9)
Kommen wir erstmal zu den Eigenschaften 3. bei steigendem Druck ''p'' (z.B. in bar), steigt die ein Schmierstoff ausmachen und sie unterscheiden.Viskosität
1[[Bild:Schmieröl1.Viskosität (Zähigkeit)2.wird die Temperatur des Schmierstoffes größer sinkt die Viskosität (siehe RM TB 15-9).3. bei steigendem Druck p(z.B. In bar) steigt die Viskositätjpg |right|]]
Als Schmierstoffe werden verwendet:
• Gase<sup>1</sup>
• Öle
• Fette
• Wasser
• Festschmierstoffe
• Magnetfelder
Als Ergänzung ist noch zu sagen das Trockenlager ohne Zwischenmedien (Schmierstoffen) arbeiten und das • Magnetfelder <sup>2</sup> <sup>1</sup> Gas Gleitlager finden immer größerer Beliebtheit da es auch Gleitlager keinen störenden Schmierstoff gibt die ohne Festkörperreibung arbeiten . Sie finden Anwendung in der Pharma-, Nahrungs- und Genussmittel-Industrie aber auch kein Schmierstoff benötigenin der Raumfahrttechnik und bei Turbomaschinen.( <sup>2</sup> Magnetlager)finden derzeitig Anwendung bei Werkzeug- und Turbomaschinen und in der Vakuumtechnik.Sie eignen sich vorzugsweise für [[Bild:Magnetlager1.jpg|right|]]
=== Wahl von Gleitlagerwerkstoffen ===
* berührungslosen Betrieb
* einstellbare Steifigkeit und Dämpfung
* hohe Drehzahlen bei mittlerer Traglast
* hohe Laufgenauigkeit
Die Auswahl der Werkstoffpaarung ist bei Gleitlagern sehr wichtig.
Bei Falscher wahl kommst es schnell zu Beschädigungen an welle und Lager.
Als <u>Wellenwerkstoff</u> wird meistens <span style="color: RED">'''''unlegierte Einsatzstahle'''''</span> verwendet und nur bei sehr großen Durchmessern <span style="color: RED">'''''Vergütungsstahl''''</span>'.
Als <u>Lagerwerkstoff</u> wir je nach einsatzgebiet ausgesucht. Dazu werden Tabellen wie die unten aufgezeigt benutzt.
Es kommen am häufigsten <span style="color: RED">'''''Nichteisenmetal Legierungen'''''</span> vor da welche wie z.B. Kohle, Graphit und mit Kupfer eine sehr gute gleit Eigenschaft haben.
Als Ergänzung ist noch zu sagen das Trockenlager ohne Zwischenmedien (Schmierstoffen) arbeiten.
=== Lagerdichtungen ===
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.
[[Bild:Lagerwerkstoffe.jpg]]
<div style="text-align: center;">
'''Unter diesem Link finden sie zwei sehr gute Animationen über Lagerdichtungen.'''
[[Bild:Tabelle_Gleitlagerwerkstoffe.jpg]]
[http://www.prelon.de/animationen/index.html
</div>
=== Wahl von Gleitlagerwerkstoffen ===
== <u>Hydrodynamische Schmierung</u> ==
Hydrodynamische 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.
=== Druckverteilung ===Die Auswahl der Werkstoffpaarung ist bei Gleitlagern sehr wichtig.
*Die Druckverteilung hängt stark von Drehzahl (n) ab
*Allgemein ist zu sagen das ja größer die Drehzahl, je größer auch der Druck
*Beim Anlaufen durchläuft das Hydrodynamische Lager die Fest-, Misch- und bleibt Idealerweise in der Flüssigkeitsreibung
Bei falscher Wahl kommst es schnell zu Beschädigungen an Welle und Lager.
Kurze beschreibung der Bilder:
Bild 1Als <u>Wellenwerkstoff</u> werden meistens <span style="color: Die Welle hat keine bewegung RED">'''''unlegierte Einsatzstähle'''''</span> verwendet und liegt somit auf der Lagerschalenur bei sehr großen Durchmessern <span style="color: RED">'''''Vergütungsstahl''</span>'.
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.
Bild 3: Die Drehzahl ist zu hoch, dieses und die Gewichtsgraft F<sub>G</sub> sorgt dafür das der Mittelpunkt der Welle nach links und nach unten gedrückt wird.
Bild 4: Die Drehzahl passt ganau auf die Gewichtskraft der Welle Der <u>Lagerwerkstoff</u> wird je nach Einsatzgebiet ausgesucht. Dazu werden Tabellen (Wunsch zustandsiehe unten)aufgezeigt.
Es kommen am häufigsten <span style="color: RED">'''''Nichteisenmetall-Legierungen'''''</span> vor, z.B. solche mit Kohle, Graphit und Kupfer, da sie eine sehr gute Gleiteigenschaft haben.
[[Bild:Druckverteilung.jpg]]
Hier sehen sie verschiedene Lagerwerkstoffe und eine kurze Beschreibung des Einsatzgebietes.
=== Reibungszahl ===[[Bild:Lagerwerkstoffe.jpg]]
Mit diesen Bild will ich die Reibungszahl beim Anlaufen der Welle und beim Lauf selber mit unterschidlichen:
* Mittleren Drucken P<sub>L</sub>
* dynamischen Viskositäten η (von Schmierstoffen)
in abhängigkeit von der Drehzahl n optisch zu zeigen.
[[Bild:Tabelle_Gleitlagerwerkstoffe.jpg]]
<div style="text-align: center;">[[Bild:Ausklinkpunkte2.jpg]]== Fragen Allgemeiner Teil ===
η = dynamische Viskosität
P<sub>L</sub> = mittlerer Lagerdruck
n = Drehzahl
</div>
<div style="text-align: center;">
Im Bereich Stillstand und Anfahren berühren sich # Nenne die Welle zwei Kriterien wonach man Gleitlager unterscheidet, und die Lagerschale. Mit zunehmender Drehzahl wird der Schmierfilm tragfähig und das Gleitlager befindet sich im Übergangsbereich. In diesem Bereich herrscht MischreibungUnterpunkte. Nimmt die Drehfrequenz weiter zu ist der volltragende Bereich erreicht# Nenne drei Vorteile von Gleitlagern. In diesem Bereich # Welche Reibungszustände gibt es nur noch Flüssigkeitsreibung. Ein hydrodynamisches Gleitlager kann ?# Welchen Zweck erfüllt der Schmierstoff?# Wofür werden Lagerdichtungen eingebaut?# Bestimme aus dem Tabellenbuch (Roloff Matek) den tragenden Schmierfilm nur aufbauenLagerwerkstoff für „geringe bis mäßige Belastung, 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 zerstörtausreichende Schmierung".</div>
Hydrodynamische 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.
Hier habe ich eine sehr Übersichtliche einführung in die zu Berechnenden größen für die Hydrodynnamische Schmierung. Wonach sie die Folgende Übungs aufgabe rechnen können.
*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
=== Übungs Aufgabe ===Kurze Beschreibung der Bilder:
Hier können sie eine Dimmensionierung von einen Radial-Gleitlager rechnerisch Prüfen Bild 1: Die Welle hat keine Bewegung und liegt somit die Sicherheit für denn Einbau und die Verwedndung sicherstellenauf der Lagerschale.
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.
Frage Zettel mit HinweisenBild 3:Die hohe Drehzahl und die Gewichtskraft F<sub>G</sub> sorgen dafür, dass der Mittelpunkt der Welle nach links unten gedrückt wird.
[[Bild4:Übung-Radiallager-FragenDie Drehzahl passt genau auf die Gewichtskraft der Welle (Wunschzustand).jpg]]
Bei hydrostatischen Gleitlager muss zuerst ein Schmierfilm zwischen Lager und Welle erzeugt werden. Dies geschied durch eine externe Pumpe. Das Zwischenmedium wird durch den Lagerspalt zugeführt. Die Pumpe drückt das Zwischenmedium über Einlasskanäle in Schmiertaschen (siehe Mit diesem Bild). Das Schmiermittel wird zwischen Lager und möchte ich die Reibungszahl beim Anlaufen der Welle gepresst und trennt diese durch einen dünnen Schmierfilm. Da wir durch denn immer vorhandenen Schmierspalt beim Lauf mit unterschiedlichen* mittleren Drücken P<sub>L</sub>* dynamischen [[Viskosität]]en η (svon Schmierstoffen) nur Flüssigkeitsreibung haben, haben wir eine nahezu unbegentzte Lebensdauerin Abhängigkeit von der Drehzahl n optisch zeigen.
Hier habe ich eine sehr Übersichtliche einführung in dei zu Berechnenden größen für die Hydrodynnamische Schmierung.n = Drehzahl</div>
[[Bild:Hydrodynamische_Schmierung1.pdf]]
== Zwischenüberschrift ==Beim 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.
== Quelle =Einführung Rechnen===[[Bild:Roloff Matek.jpg|Thumb|60px|left]][[Bild:Roloff MatekFormelsammlung-1.jpg|Thumb|60px|left]][[Bild:Europa Tabellenbuch-1.jpg|Thumb|60px|left]]
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.
# Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch, [http[Bild://wwwEinführung_Rechnen.vieweg.de/index.php?sid=672ba60c106180921631e0aeb1dc7fcc| Vieweg Verlag pdf]], 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.
=== Übungsaufgabe ===
Hier können sie eine Dimensionierung von einem Radiallager rechnerisch Prüfen und somit die Sicherheit für den Einbau und die Verwendung sicherstellen.
* [[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.
