Wälzlagerungen

Dieser Artikel wird zur Zeit bearbeitet von --P.Wiltschek 10:48, 5. Nov 2005 (CET)
Fertigstellung bis zum 28. April 2006

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Aufgabe

Wälzlagerungen dienen der Übertragung von Bewegungen zwischen unterschiedlichen Bauteilen, oder der Abstüzung und Führung von sich bewegenden Bauteilen (bspw.: rotation) zu starren Bauteilen (bspw.: Gehäuse)

Wälzlagerungen müssen im Betrieb Kräfte die sich aus der Bewegung, Bearbeitung, Biegung der gelagerten Welle oder Wärmeausdehnung der gelagerten Bauteile ergeben aufnehmen können.

Somit sind bei der Wälzlagerauswahl viele unterschiedliche Faktoren zu beachten.

Funktion

Wirkung

Die Übertragung der relativ Bewegung der einzelnen Bauteile zueinander wird durch die Verwendung von einzelnen Wälzkörpern (Kugel, Rolle) auf ein minimales Reibmoment gesenkt. Somit lassen sich Leistungsverluste, verursacht durch hohe Reibmomente, nahezu ausschliessen.

Bei heutigen Wälzlagern werden die Wälzkörper mittels eines Käfigs auf definiertem Abstand gehalten, wodurch die Lebensdauer eines Wälzlagers entscheidend gesteigert werden konnte. Bei dem alten Prinzip, mit komplett bestückten Wälzkörpern, tratt erheblicher Verschleiß durch Berührung der Wälzkörper untereinander auf.

Beispiel für die Verwendung des Wälzlager- Prinzips bei translatorischer Bewegung (Kugelumlaufschuh).

Vor-/Nachteile

Vorteile

• Geringes Anlaufmoment
• Reibungsarmer Lauf
• Kein "stick-slip" Effekt (Ruckgleiten)
• Bestimmbare Freiheitsgrade
• Durch Normung meisst leicht Austauschbar
• Wartungsarm
• Meisst geringer Schmierstoffverbrauch

Nachteile

• Drehzahl begrentzt
• Hoher Abdichtungsaufwand bei Ölumlaufschmierung
• Empfindlich gegn Verschmutzung
• Stoss empfindlich im Stillstand und bei geringer Drehzahl

Auswahl der Lagerung

Wälzlager verfügen über unterschiedliche Eigenschaften, die sie untereinander abgrenzen. Diese Eigenschaften sind bei der Auswahl der Lagerung, mit Blick auf die gestellten Ansprüche, zu vergleichen.

Faktoren für die Verwendung eines Lagertyps sind:

• die durch die Konstruktion gegebenen Platzverhältnisse
• die im Betrieb auftretende Belastungsarten (axial, radial oder beide)
• die der Konstruktion gewährten Freiheitsgrade
• die Schiefstellung der Lagerebenen zueinander (Winkelfehler, Durchbiegung der Welle)
• die Laufgenauigkeit des Lagers
• die geforderte Drehzahl
• Geräuscharmer Lauf
• die geforderte Steifigkeit der gelagerten Baugruppe
• die Wartungsfreundlichkeit (Ein-, Ausbaumöglichkeiten)
• die Schmierungsmöglichkeit
• die mögliche Abdichtungsart (Schmiermittelaustritt, Fremdkörpereintritt)

Eine genauere Beschreibung zur Wahl der richtigen Lagerart findet sich hier:

http://www.skf.com/portal/skf/home/products?paf_dm=shared&maincatalogue=1&lang=de&newlink=1_0_2

Tabelle der Lagereigenschaften:

Beispiele für Anwendungsbereiche von Wälzlagern

Hier finden sich Beispiele für Wälzlager Anwendungstechniken der Firma I.N.A.

• Kegelradgetriebe
• Extrudergetriebe
• Kreiselrechwender(Landmaschinen)
• PKW-Lenkungslager
• Bearbeitungszentrum

Kräfte

Belastungsarten

An Wälzlagern wirken unterschiedlichste Kräfte. Punktlast liegt vor, wenn die radial angreifende Kraft statisch auf den feststehenden Lagerring wirkt. Bei Umfangslast wirkt die Radialkraft auf den umlaufenden Lagerring.

Punklast am Innenring, Umfangslast am Außenring

Punklast am Außenring, Umfangslast am Innenring

Normung

Axial- Radialspiel

Das Axial-, bzw. Radialspiel wird im allgemeinen auch als Lagerluft bezeichnet. Hierbei handelt es sich um die jeweils mögliche Verschiebbarkeit des Lagers in axialer oder radialer Richtung.

Unterschieden wird zwischen dem Axial-, Radialspiel eines nicht eingebauten Lagers und der Betriebsluft eines montierten Lagers. Bei Kugellagern versucht man die Lagerluft im Betrieb so nahe wie möglich an 0µm zu führen um einen idealen Rundlauf des Lagers zu erreichen. Bei der Konstruktion ist in jedem Fall zu bedenken das sich Axial- und Radialspiel des Lagers bis zum erreichen der Betriebstemperatur verändern. Einflussfaktoren für das Axial- und Radialspiel sind:

• die Passungsverhältnisse
• die Betriebstemperatur
• elastische Verformungen des Lagers

Bei einstellbaren und geteilten Wälzlagern wie Kegelrollenlagern ist somit bei der Montage der Durchmesser des Aussenringes im demontierten sowie im montierten Zustand im µm Bereich auszumessen um den Wert für das Zusammenfallen des Aussenringes nach dem Einbau zu definieren und somit die nötige Vorspannung auf den Innenring, die für die jeweilige Konstruktion gefordert ist, festzulegen.

Falsch ermittelte Werte haben eine zu hohe oder zu geringe Lagervorspannung zur Folge, welche zu folgenden Symptomen führen kann:

• erhöhter Verschleiss
• geringere Lebensdauer
• erhöte Rollreibung und somit erhöhte Wärmeentwicklung in der Lagerung
• nicht erreichen der geforderten Kraftaufnahme
• nicht erreichen der geforderten Steifigkeit
• Beschädigung anderer Bauteile des Systems

Dimensionierung

Lageranordnung

Hinter diesem Link verbirgt sich eine Tabelle über mögliche Lageranordnungen und deren Aufgabe.

Tabelle Lageranordnung

Berechnung

Um die benötigte Lagergröße auszuwählen bedient man sich der erforderlichen dynamischen Tragzahl "C"

Diese ergibt sich aus der Formel: Datei:Dynamische Tragzahl.jpg

• P= die dynamische Lagerbelastung
• fL= Lebensdauerfaktor (dynamische Kennzahl) Tabellenwert RM TB14-5
• fn= Drehzahlfaktor Tabellenwert RM TB14-4

Beschaffung

Hersteller

zur info:

http://mypage.bluewin.ch/grabher/FHV_lag/Lager.htm http://www.ima.uni-stuttgart.de/studium/wlt/download/waelzlagerkurzzeichen.pdf http://www.slf-fraureuth.de/deutsch/wlager/lager1.html

• Lageranordnung und Vorspannung
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• Uebung Konstruktionslehre
• Uebung Lagerauslegung
• Präsetation Gesamt
• Video Server
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Lieferanten

VDMA-Lagerhersteller Übersicht und Links

Kosten

--P.Wiltschek 10:07, 5. Nov 2005 (CET)