Gleitlager

Was ist ein Gleitlager?

Gleitlager sind lager bei denen die Relativbewegung zweischen Welle und Lagerschale bzw. einem Zwischenmedium eine Gleitbewegung ist.

ALGEMEINES

Funktion und Wirkung

Man unterscheidet Gleitlager nach zwei kriterien 1. nach Art der Tagkraft erzeugung und 2. nach Anordnung der Gleitflächen.

1.Nach Art der Tragkraft erzeugung unterscheidet man:

• 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 nach Art der externen Druck erzeugung d.h. der notwendige Schmierstoffdruck wird außeerhalb der Lagers durch eine Pumpe erzeugt.
• Trockenlaufgleutlagern
  • bei Trocklaufgleitlagern wird kein Zwischenmedium genutzt sie gleiten alleine auf Grund der werkstoffpaarung.

2. nach Anordnung der Gleitflächen unterscheidet man:

• Radiallager (a)
• Axiallager (b)

Verwendung von Gleitlagern in der Praxis

Die Verwendung von Gleitlagern ergeben sich aus den Vorteilen die diese Bieten somit kommen wir auf den Schluss das Gleitlager speziell geeignet sind für:

• hohe Drehzahlen
• hohe Belastungen
• für "Dauerläufer"
• bei geringen Platz

Diese und alle anderen einstazgebiete von Gleitlagern sind sehr stark abhängig von:

• den Reibungszuständen
• Hydrodynamischen oder Hydrostatischen Gleitlagern
• dem Schmierstoff
• Wahl der Gleitlagerwerkstoff und dessen Paarung.

Genaueres dazu unten.

Was hier aber klar werden soll ist das Gleitlager nicht gleich Gleitlager für jeden Zweck sind.

                 Eine gewissenhafte Berechnung ist nicht zu umgehen!!! 

Vor- und Nachteile von Gleitlagern

Vorteile

• unempfindlich gegen Stöße, Erschütterungen
• geräuscharmer Lauf
• unempfindlich gegen Verschmutzung
• unbegrenzte Drehzahlen
• kein Verschleiß (Flüssigkeitsreibung)
• billig

Nachteile

• hohes Anlaufdrehmoment
• hoher Schmierstoffverbrauch
• laufende Überwachung

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.

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.

Schmierstoffe / Zwischenmedien

Kommen wir erstmal zu den Eigenschaften die ein Schmierstoff ausmachen und sie unterscheiden.

1.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 Viskosität

Als Schmierstoffe werden verwendet:

• Gase • Öle • Fette • Wasser • Festschmierstoffe • Magnetfelder

Als Ergänzung ist noch zu sagen das Trockenlager ohne Zwischenmedien (Schmierstoffen) arbeiten und das es auch Gleitlager gibt die ohne Festkörperreibung arbeiten und auch kein Schmierstoff benötigen.(Magnetlager)

Wahl von Gleitlagerwerkstoffen

Die Auswahl der Werkstoffpaarung ist bei Gleitlagern sehr wichtig.

Bei Falscher wahl kommst es schnell zu Beschädigungen an welle und Lager.

Als Wellenwerkstoff wird meistens unlegierte Einsatzstahle verwendet und nur bei sehr großen Durchmessern Vergütungsstahl''.

Als Lagerwerkstoff wir je nach einsatzgebiet ausgesucht. Dazu werden Tabellen wie die unten aufgezeigt benutzt.

Es kommen am häufigsten Nichteisenmetal Legierungen vor da welche wie z.B. Kohle, Graphit und mit Kupfer eine sehr gute gleit Eigenschaft haben.

Hydrodynamische Schmierung

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 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

Kurze beschreibung der Bilder:

Bild 1: Die Welle hat keine bewegung und liegt somit auf 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.

Bild 3: Die Drehzahl ist zu hoch, dieses und die Gewichtsgraft F_G 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 (Wunsch zustand).

Reibungszahl

Mit diesen Bild will ich die Reibungszahl beim Anlaufen der Welle und beim Lauf selber mit unterschidlichen:

• Mittleren Drucken P_L
• dynamischen Viskositäten η (von Schmierstoffen)

in abhängigkeit von der Drehzahl n optisch zu zeigen.

η = dynamische Viskosität

P_L = mittlerer Lagerdruck

n = Drehzahl

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.

Einfürung Rechnen

Hier habe ich eine sehr Übersichtliche einführung in die zu Berechnenden größen für die Hydrodynnamische Schmierung. Wonach sie die Folgende Übungs aufgabe rechnen können.

Übungs Aufgabe

Hier können sie eine Dimmensionierung von einen Radial-Gleitlager rechnerisch Prüfen und somit die Sicherheit für denn Einbau und die Verwedndung sicherstellen.

Frage Zettel mit Hinweisen:

Komplette Lösung:

Hydrostatische Schmierung

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 Bild). Das Schmiermittel wird zwischen Lager und Welle gepresst und trennt diese durch einen dünnen Schmierfilm. Da wir durch denn immer vorhandenen Schmierspalt (s) nur Flüssigkeitsreibung haben, haben wir eine nahezu unbegentzte Lebensdauer.

Einfürung Rechnen

Hier habe ich eine sehr Übersichtliche einführung in dei zu Berechnenden größen für die Hydrodynnamische Schmierung.

Quelle

1. Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch, Vieweg Verlag , 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

1. Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,Vieweg Verlag , 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

1. Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. Europa Verlag , ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

--Preuß 12:29, 8. Dez 2007 (CET)