Wälzlagerungen: Unterschied zwischen den Versionen
Aus BS-Wiki: Wissen teilen
(→Eigenschaften ausgewählter Wälzlager) |
Dg (Diskussion | Beiträge) |
||
| (35 dazwischenliegende Versionen von 2 Benutzern werden nicht angezeigt) | |||
| Zeile 1: | Zeile 1: | ||
[[Bild:Definition Mikrometer.JPG|right]] | [[Bild:Definition Mikrometer.JPG|right]] | ||
=Hinweise= | =Hinweise= | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
<div style="text-align: center;"> | <div style="text-align: center;"> | ||
| − | <span style="color: red"> Dieser Artikel soll ausschließlich Grundlagen zum Thema Wälzlagerungen vermitteln. Ausführliche Informationen zum Thema sind in zahlreichen Publikationen <br />(Auswahl siehe unten: | + | <span style="color: red"> Dieser Artikel soll ausschließlich Grundlagen zum Thema Wälzlagerungen vermitteln. Ausführliche Informationen zum Thema sind in zahlreichen Publikationen <br />(Auswahl siehe unten: Quellenangaben) bzw. im Internet (z.B.: [http://www.skf.com/portal/skf/home/products?maincatalogue=1&newlink=first&lang=de SKF.de] oder [http://medias.ina.de/medias/ext/hp?lang=de Schaeffler-Gruppe-INA-FAG]) zu finden. |
<br />Es wird keinerlei Haftung für Verluste oder Schäden irgendwelcher Art übernommen, die sich mittelbar oder unmittelbar aus der Verwendung der hierin erhaltenen Angaben ergeben. | <br />Es wird keinerlei Haftung für Verluste oder Schäden irgendwelcher Art übernommen, die sich mittelbar oder unmittelbar aus der Verwendung der hierin erhaltenen Angaben ergeben. | ||
</span> | </span> | ||
| Zeile 14: | Zeile 10: | ||
=Grundlagen= | =Grundlagen= | ||
==Aufgaben== | ==Aufgaben== | ||
| − | * Wälzlager sollen relativ zueinander bewegliche, insbesondere drehbewegliche Teile in | + | * Wälzlager sollen relativ zueinander bewegliche, insbesondere drehbewegliche Teile in [[Maschine]]n und [[Gerät]]en abstützen und möglichst Reibungsarm führen. |
* Sie sollen die wirkenden äußeren Kräfte (quer, längs und/ oder schräg zur Bewegungsachse) aufnehmen und auf Fundamente, Gehäuse oder ähnliche Bauteile übertragen. | * Sie sollen die wirkenden äußeren Kräfte (quer, längs und/ oder schräg zur Bewegungsachse) aufnehmen und auf Fundamente, Gehäuse oder ähnliche Bauteile übertragen. | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| Zeile 25: | Zeile 18: | ||
]] | ]] | ||
</div> | </div> | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
==Wirkprinzip und Aufbau== | ==Wirkprinzip und Aufbau== | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
* Wälzlager werden nach der Art der Belastungsrichtung (Wirkrichtung) eingeteilt. | * Wälzlager werden nach der Art der Belastungsrichtung (Wirkrichtung) eingeteilt. | ||
* Wälzlager bestehen im Allgemeinen aus zwei Ringen und einem Kranz von Rollkörpern, die auf den Laufbahnen der Ringe abrollen. | * Wälzlager bestehen im Allgemeinen aus zwei Ringen und einem Kranz von Rollkörpern, die auf den Laufbahnen der Ringe abrollen. | ||
* Die Rollkörper werden in der Regel in einem Käfig geführt. Der Käfig hält die Rollkörper in gleichmäßigem Abstand und verhindert ihre gegenseitige Berührung. | * Die Rollkörper werden in der Regel in einem Käfig geführt. Der Käfig hält die Rollkörper in gleichmäßigem Abstand und verhindert ihre gegenseitige Berührung. | ||
| − | * Bei Nadellagern und Bord losen Pendelrollenlagern muss der Käfig die Rollkörper außerdem | + | * Bei Nadellagern und Bord losen Pendelrollenlagern muss der Käfig die Rollkörper außerdem Achsparallel führen. |
* Ferner soll der Käfig zerlegbarer Lager den Rollkörperkranz zusammenhalten und dadurch den Einbau des Lagers erleichtern. | * Ferner soll der Käfig zerlegbarer Lager den Rollkörperkranz zusammenhalten und dadurch den Einbau des Lagers erleichtern. | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
<u>'''Einteilung nach Belastungsrichtung in Radiallager und Axiallager'''</u> | <u>'''Einteilung nach Belastungsrichtung in Radiallager und Axiallager'''</u> | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
[[Bild:Belastungsrichtung.GIF|center]] | [[Bild:Belastungsrichtung.GIF|center]] | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
==Bezeichnungen am Rillenkugellager== | ==Bezeichnungen am Rillenkugellager== | ||
| − | |||
| − | |||
[[Bild:Wälzlagerbauteile.JPG|thumb|center|<div style="text-align: center;"> | [[Bild:Wälzlagerbauteile.JPG|thumb|center|<div style="text-align: center;"> | ||
| Zeile 74: | Zeile 42: | ||
==Standardbauformen der Wälzlager (Auswahl)== | ==Standardbauformen der Wälzlager (Auswahl)== | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
[[Bild:Bauformen.GIF|right]] | [[Bild:Bauformen.GIF|right]] | ||
| − | + | * Rillenkugellager (DIN 625) | |
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | *Rillenkugellager (DIN 625) | ||
*Schrägkugellager (DIN 628) | *Schrägkugellager (DIN 628) | ||
*Schulterkugellager (DIN 615) | *Schulterkugellager (DIN 615) | ||
| Zeile 97: | Zeile 55: | ||
*Axial- Pendelrollenlager (DIN 728) | *Axial- Pendelrollenlager (DIN 728) | ||
*Nadellager (DIN 617) | *Nadellager (DIN 617) | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
==Eigenschaften ausgewählter Wälzlager== | ==Eigenschaften ausgewählter Wälzlager== | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| Zeile 128: | Zeile 80: | ||
==Wälzkörper (Auswahl)== | ==Wälzkörper (Auswahl)== | ||
| − | |||
| − | |||
| Zeile 140: | Zeile 90: | ||
Zum Vergrößern ins Bild klicken<br /> Aufgaben des Käfigs | Zum Vergrößern ins Bild klicken<br /> Aufgaben des Käfigs | ||
</div>]] | </div>]] | ||
| − | |||
| − | |||
| Zeile 148: | Zeile 96: | ||
Zum Vergrößern ins Bild klicken<br /> Käfigwerkstoffe | Zum Vergrößern ins Bild klicken<br /> Käfigwerkstoffe | ||
</div>]] | </div>]] | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
==Vorteile von Wälzlagern== | ==Vorteile von Wälzlagern== | ||
| − | + | * Fast reibungsloser Lauf (µ = 0,002….0,01) bei richtigem Einbau | |
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | * Fast | ||
* Anlaufmoment ist nur unwesentlich größer als das Betriebsmoment (wesentlicher Vorteil bei Antrieben) | * Anlaufmoment ist nur unwesentlich größer als das Betriebsmoment (wesentlicher Vorteil bei Antrieben) | ||
* Kein Ruckgleiten (stick slip) | * Kein Ruckgleiten (stick slip) | ||
| Zeile 166: | Zeile 107: | ||
* Sie benötigen keine Einlaufzeit | * Sie benötigen keine Einlaufzeit | ||
* Weitgehende Normung gestattet leichtes Beschaffen und Austauschen von Ersatzlagern | * Weitgehende Normung gestattet leichtes Beschaffen und Austauschen von Ersatzlagern | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
==Nachteile von Wälzlagern== | ==Nachteile von Wälzlagern== | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
* Besonders im Stillstand und bei kleinen Drehzahlen empfindlich gegen Erschütterungen und Stöße | * Besonders im Stillstand und bei kleinen Drehzahlen empfindlich gegen Erschütterungen und Stöße | ||
* Lebensdauer und Höhe der Drehzahl ist begrenzt | * Lebensdauer und Höhe der Drehzahl ist begrenzt | ||
* Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzung erfordert einen hohen Abdichtungsaufwand (Verschleißstellen, Leistungsverlust) | * Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzung erfordert einen hohen Abdichtungsaufwand (Verschleißstellen, Leistungsverlust) | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
==Wälzlagerspiel auf Bauteilen== | ==Wälzlagerspiel auf Bauteilen== | ||
| + | [[Bild:Radial-Axialspiel.GIF|center]] | ||
| − | + | ==Lagerluft== | |
| + | [[Bild:Lagerluft.GIF|center]] | ||
| − | |||
| + | =Gestalten und Entwerfen von Wälzlagerungen= | ||
| + | ==Kriterien für die Auswahl des richtigen Lagers== | ||
| + | <u>'''Bei der Konstruktion:'''</u> | ||
| + | * Zur Verfügung stehender Bauraum | ||
| + | * Berücksichtigung des Ein- und Ausbaus [http://www.mapro.skf.com/mp3000g.htm Hier ist ein guter Link zum Thema Ein- Ausbau und noch mehr] | ||
| + | * Erforderliche Winkelbeweglichkeit | ||
| + | * Erforderliche Sicherheit (nach Art der Anwendung) | ||
| − | |||
| + | <u>'''Nach Art der Betriebsbedingungen:''' | ||
| + | </u> | ||
| + | * Belastung | ||
| + | * Drehzahl | ||
| + | * Anforderungen an Genauigkeit und Starrheit | ||
| + | * Reibung | ||
| + | * Umgebungsverhältnisse (Abdichtung) | ||
| + | * Wartung | ||
| + | * Lebensdauer | ||
| + | <u>'''Höhe der Kosten'''</u> | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
==Lagerauswahl== | ==Lagerauswahl== | ||
| Zeile 216: | Zeile 160: | ||
[[Bild:Lagerkennzeichnung.GIF|center]] | [[Bild:Lagerkennzeichnung.GIF|center]] | ||
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| Zeile 229: | Zeile 170: | ||
* Die Bohrungsdurchmesser 22, 28, 32 und größer als 500 mm werden durch Schrägstrich getrennt an das Zeichen der Lagerreihe angefügt. | * Die Bohrungsdurchmesser 22, 28, 32 und größer als 500 mm werden durch Schrägstrich getrennt an das Zeichen der Lagerreihe angefügt. | ||
| − | + | ||
| + | |||
| + | |||
| + | |||
=Berechnung der Wälzlager= | =Berechnung der Wälzlager= | ||
==Statische Tragfähigkeit== | ==Statische Tragfähigkeit== | ||
| − | + | Ein Wälzlager gilt als nur statisch beansprucht, wenn es unter einer Belastung stillsteht, kleine Pendelbewegungen ausführt oder sich mit einer Drehzahl von weniger als 10<sup>-1</sup> dreht. | |
| − | = | + | |
| − | = | + | |
| − | + | <div style="text-align: center;"> | |
| − | + | '''S<sub>0</sub> = C<sub>0</sub> : P<sub>0</sub>''' | |
| − | + | </div> | |
| − | + | ||
| − | + | S<sub>0</sub>: statische Tragsicherheit<br /> | |
| + | P<sub>0</sub>: statisch äquivalente Belastung des Lagers<br /> | ||
| + | C<sub>0</sub>: Statische Tragzahl | ||
| + | Die statisch äquivalente (= gleichwertige) Belastung P<sub>(0)</sub> ist eine rechnerische, rein radiale Belastung bei Radiallagern bzw. rein axiale und rein zentrische Belastung bei Axiallagern, die an den Wälzkörpern und Rollbahnen die gleiche plastische Verformung bewirkt, wie die tatsächlich wirkende kombinierte Belastung. Sie ergibt sich (außer Axialpendelrollenlager): | ||
| + | [[Bild:Begriffe P.GIF|center]] | ||
| + | ==Dynamische Tragfähigkeit== | ||
| + | *Die dynamische Tragfähigkeit eines Wälzlagers wird vom Ermüdungsverhalten des Lagerwerkstoffes bestimmt. | ||
| + | *Der Zeitraum bis zum Auftreten von Ermüdungserscheinungen ist die Lebensdauer des Wälzlagers. | ||
| + | ==Erreichbare Lebensdauer== | ||
| + | *Die für das Wälzlager einzusetzende Lebensdauer wird erfahrungsgemäß gewählt. | ||
| + | *Bestimmend sind dabei die Art der Maschine, die Dauer ihres Einsatzes und die verlangte Betriebssicherheit. | ||
| + | *Für häufig vorkommende Betriebsfälle gibt die unten stehende Tabelle sowie die Wälzlagerkataloge L<sub>10h</sub>- Werte an. | ||
| + | [[Bild:Tabelle14.7.GIF|thumb|center|<div style="text-align: center;"> | ||
| + | Zum Vergrößern ins Bild klicken<br />Quelle: Roloff/ Matek, Maschinenelemente- Tabellenbuch | ||
| + | </div>]] | ||
| + | [[Bild:Lebensdauergleichung.GIF|thumb|center|<div style="text-align: center;"> | ||
| + | Zum Vergrößern ins Bild klicken<br />Quelle: Roloff/ Matek, Maschinenelemente | ||
| + | </div>]] | ||
| + | =Berechnungsbeispiele= | ||
| + | '''<span style="color: green">Im Bild unten ist die Lagerung der oberen Bandrolle einer Bandsäge zu sehen.</span>''' | ||
| + | Für die Bandrolle sind geeignete Wälzlager zu Bestimmen. | ||
| + | [[Bild:Aufgabe.GIF|center]] | ||
| + | [[Wälzlagerungen: Lösung|Lagerung einer Bandsäge Lösung]] | ||
| Zeile 267: | Zeile 233: | ||
*Roloff/ Matek: Maschinenelemente/ Formelsammlung, 8. Auflage, Vieweg Verlag, ISBN 978-3-8348-0119-7 | *Roloff/ Matek: Maschinenelemente/ Formelsammlung, 8. Auflage, Vieweg Verlag, ISBN 978-3-8348-0119-7 | ||
*Eschmann, Hasbargen, Weigand: Die Wälzlagerpraxis, 2. Auflage 1978, R. Oldenbourg Verlag, ISBN 3-486-31102-6 | *Eschmann, Hasbargen, Weigand: Die Wälzlagerpraxis, 2. Auflage 1978, R. Oldenbourg Verlag, ISBN 3-486-31102-6 | ||
| − | + | *Europa Lehrmittel: Tabellenbuch Metall, 43. Auflage 2005, Verlag Europa Lehrmittel, ISBN 3-8085-1723-9 | |
| − | + | *Arvid Palmgren: Grundlagen der Wälzlagertechnik, 3. Auflage 1964, Franckh'sche Verlagshandlung Stuttgart | |
| + | *W. Hampp: Wälzlagerungen, Springer Verlag 1968 | ||
[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]] | [[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]] | ||
Aktuelle Version vom 18. März 2015, 17:58 Uhr
Inhaltsverzeichnis
- 1 Hinweise
- 2 Grundlagen
- 2.1 Aufgaben
- 2.2 Wirkprinzip und Aufbau
- 2.3 Bezeichnungen am Rillenkugellager
- 2.4 Standardbauformen der Wälzlager (Auswahl)
- 2.5 Eigenschaften ausgewählter Wälzlager
- 2.6 Wälzkörper (Auswahl)
- 2.7 Wälzlagerkäfige
- 2.8 Vorteile von Wälzlagern
- 2.9 Nachteile von Wälzlagern
- 2.10 Wälzlagerspiel auf Bauteilen
- 2.11 Lagerluft
- 3 Gestalten und Entwerfen von Wälzlagerungen
- 4 Berechnung der Wälzlager
- 5 Berechnungsbeispiele
- 6 Quellenangaben
Hinweise
Dieser Artikel soll ausschließlich Grundlagen zum Thema Wälzlagerungen vermitteln. Ausführliche Informationen zum Thema sind in zahlreichen Publikationen
(Auswahl siehe unten: Quellenangaben) bzw. im Internet (z.B.: SKF.de oder Schaeffler-Gruppe-INA-FAG) zu finden.
Es wird keinerlei Haftung für Verluste oder Schäden irgendwelcher Art übernommen, die sich mittelbar oder unmittelbar aus der Verwendung der hierin erhaltenen Angaben ergeben.
Grundlagen
Aufgaben
- Wälzlager sollen relativ zueinander bewegliche, insbesondere drehbewegliche Teile in Maschinen und Geräten abstützen und möglichst Reibungsarm führen.
- Sie sollen die wirkenden äußeren Kräfte (quer, längs und/ oder schräg zur Bewegungsachse) aufnehmen und auf Fundamente, Gehäuse oder ähnliche Bauteile übertragen.
Wirkprinzip und Aufbau
- Wälzlager werden nach der Art der Belastungsrichtung (Wirkrichtung) eingeteilt.
- Wälzlager bestehen im Allgemeinen aus zwei Ringen und einem Kranz von Rollkörpern, die auf den Laufbahnen der Ringe abrollen.
- Die Rollkörper werden in der Regel in einem Käfig geführt. Der Käfig hält die Rollkörper in gleichmäßigem Abstand und verhindert ihre gegenseitige Berührung.
- Bei Nadellagern und Bord losen Pendelrollenlagern muss der Käfig die Rollkörper außerdem Achsparallel führen.
- Ferner soll der Käfig zerlegbarer Lager den Rollkörperkranz zusammenhalten und dadurch den Einbau des Lagers erleichtern.
Einteilung nach Belastungsrichtung in Radiallager und Axiallager
Bezeichnungen am Rillenkugellager
Standardbauformen der Wälzlager (Auswahl)
- Rillenkugellager (DIN 625)
- Schrägkugellager (DIN 628)
- Schulterkugellager (DIN 615)
- Pendelkugellager (DIN 630)
- Axialrillenkugellager (DIN 711, 715)
- Zylinderrollenlager (DIN 5412)
- Kegelrollenlager (DIN 720)
- Tonnen- und Pendelrollenlager (DIN 635)
- Axial- Pendelrollenlager (DIN 728)
- Nadellager (DIN 617)
Eigenschaften ausgewählter Wälzlager
Wälzkörper (Auswahl)
Wälzlagerkäfige
Vorteile von Wälzlagern
- Fast reibungsloser Lauf (µ = 0,002….0,01) bei richtigem Einbau
- Anlaufmoment ist nur unwesentlich größer als das Betriebsmoment (wesentlicher Vorteil bei Antrieben)
- Kein Ruckgleiten (stick slip)
- Geringer Schmierstoffverbrauch
- Anspruchslos in Pflege und Wartung
- Sie benötigen keine Einlaufzeit
- Weitgehende Normung gestattet leichtes Beschaffen und Austauschen von Ersatzlagern
Nachteile von Wälzlagern
- Besonders im Stillstand und bei kleinen Drehzahlen empfindlich gegen Erschütterungen und Stöße
- Lebensdauer und Höhe der Drehzahl ist begrenzt
- Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzung erfordert einen hohen Abdichtungsaufwand (Verschleißstellen, Leistungsverlust)
Wälzlagerspiel auf Bauteilen
Lagerluft
Gestalten und Entwerfen von Wälzlagerungen
Kriterien für die Auswahl des richtigen Lagers
Bei der Konstruktion:
- Zur Verfügung stehender Bauraum
- Berücksichtigung des Ein- und Ausbaus Hier ist ein guter Link zum Thema Ein- Ausbau und noch mehr
- Erforderliche Winkelbeweglichkeit
- Erforderliche Sicherheit (nach Art der Anwendung)
Nach Art der Betriebsbedingungen:
- Belastung
- Drehzahl
- Anforderungen an Genauigkeit und Starrheit
- Reibung
- Umgebungsverhältnisse (Abdichtung)
- Wartung
- Lebensdauer
Höhe der Kosten
Lagerauswahl
Bei der Bezeichnung der Bohrung (Bohrungskennzahl- BKZ) gibt es noch folgendes zu Beachten:
- Die Bohrungskennzahlen 00, 01, 02 und 03 entsprechen in Reihenfolge den Bohrungsdurchmessern 10, 12, 15 und 17 mm.
- Für die Bohrungsdurchmesser 20 bis 480 mm errechnet sich die Bohrungskennzahl wie folgt: Durchmesser der Bohrung geteilt durch 5 (bis Durchmesser 45 mm wird vor die Bohrungskennzahl eine 0 gesetzt).
- Die Bohrungsdurchmesser 0,9 bis 9 mm werden unmittelbar an das Zeichen der Lagerreihe angefügt.
- Die Bohrungsdurchmesser 22, 28, 32 und größer als 500 mm werden durch Schrägstrich getrennt an das Zeichen der Lagerreihe angefügt.
Berechnung der Wälzlager
Statische Tragfähigkeit
Ein Wälzlager gilt als nur statisch beansprucht, wenn es unter einer Belastung stillsteht, kleine Pendelbewegungen ausführt oder sich mit einer Drehzahl von weniger als 10-1 dreht.
S0 = C0 : P0
S0: statische Tragsicherheit
P0: statisch äquivalente Belastung des Lagers
C0: Statische Tragzahl
Die statisch äquivalente (= gleichwertige) Belastung P(0) ist eine rechnerische, rein radiale Belastung bei Radiallagern bzw. rein axiale und rein zentrische Belastung bei Axiallagern, die an den Wälzkörpern und Rollbahnen die gleiche plastische Verformung bewirkt, wie die tatsächlich wirkende kombinierte Belastung. Sie ergibt sich (außer Axialpendelrollenlager):
Dynamische Tragfähigkeit
- Die dynamische Tragfähigkeit eines Wälzlagers wird vom Ermüdungsverhalten des Lagerwerkstoffes bestimmt.
- Der Zeitraum bis zum Auftreten von Ermüdungserscheinungen ist die Lebensdauer des Wälzlagers.
Erreichbare Lebensdauer
- Die für das Wälzlager einzusetzende Lebensdauer wird erfahrungsgemäß gewählt.
- Bestimmend sind dabei die Art der Maschine, die Dauer ihres Einsatzes und die verlangte Betriebssicherheit.
- Für häufig vorkommende Betriebsfälle gibt die unten stehende Tabelle sowie die Wälzlagerkataloge L10h- Werte an.
Berechnungsbeispiele
Im Bild unten ist die Lagerung der oberen Bandrolle einer Bandsäge zu sehen.
Für die Bandrolle sind geeignete Wälzlager zu Bestimmen.
Lagerung einer Bandsäge Lösung
Quellenangaben
- Roloff/ Matek: Maschinenelemente, 18. Auflage, Vieweg Verlag, ISBN 978-3-8348-0262-0
- Roloff/ Matek: Maschinenelemente/ Formelsammlung, 8. Auflage, Vieweg Verlag, ISBN 978-3-8348-0119-7
- Eschmann, Hasbargen, Weigand: Die Wälzlagerpraxis, 2. Auflage 1978, R. Oldenbourg Verlag, ISBN 3-486-31102-6
- Europa Lehrmittel: Tabellenbuch Metall, 43. Auflage 2005, Verlag Europa Lehrmittel, ISBN 3-8085-1723-9
- Arvid Palmgren: Grundlagen der Wälzlagertechnik, 3. Auflage 1964, Franckh'sche Verlagshandlung Stuttgart
- W. Hampp: Wälzlagerungen, Springer Verlag 1968
