Maschinenelemente Lager

Transkript

1 [Hinweis: Nachfolgende Folien sind das Skelett einer Vorlesung, keine komplette Darstellung des Vorlesungsinhaltes]

2 sind Maschinenelemente, die Kräfte aufnehmen und ableiten Drehbewegung von Wellen und Achsen sichern Die axiale und radiale Führung Wellen sichern

3 Auswahlkriterien Wellendurchmesser (Uhrenindustrie... Kräne) Wirkungsgrad gesamten Baugruppe Richtung Kräfte Größe Kräfte Drehzahl ( U/min)

4 Zu: Wirkungsgrad gesamten Baugruppe P Abtrieb = η ges P Antrieb η = f (Verluste in den n,...) = f (Reibwerte) Gleitlager μ = 0,1... 0,01 Wälzlager μ = 0, ,001 Hydrauliklager μ = 0,001 Aerostatische μ = 0,0001 Kraftfeldlager μ = 0,

5 Zu: Wirkungsgrad gesamten Baugruppe μ 0,1 0,01 Gleitlager Wälzlager 0,001 Hydrostatische 0,0001 Aerostatische Kraftfeldlager

6 Zu: Richtung Kräfte Axiallager Radiallager Axial/Radiallager

7 Zu: Größe Kräfte größe bei annähernd gleicher Radiallast von N

8 Wälzlager

9 Wälzlager

10 Wälzlager - Grundaufbau

11 Wälzlager - Grundaufbau

12 Wälzlager - Grundaufbau Wälzkörpertypen Kugel Zylin Nadel Kegel Tonne DIN 5401 DIN 5402 DIN

13 Wälzlager Grundaufbau Käfig

14 Wälzlager Zubehör - Sicherungselemente

15 Wälzlager-Zubehör Sicherungselement Bohrungssicherungsring

16 Wälzlager-Zubehör Sicherungselement Sicherungsring DIN x 1,

17 Wälzlager-Zubehör Sicherungselement Nutmutter DIN 1804 M 35 x 1,

18 Spannhülse Abziehhülse Wälzlager-Zubehör für konische bohrung

19 Wälzlager-Zubehör Abdichtungen Deckscheibe Dichtscheibe

20 Wälzlager Grundbegriffe Druckwinkel Drucklinien Druckkegelspitze

21 Wälzlager Grundbegriffe Druckkegelspitze und Kraftansatz

22 Wälzlager Grundbegriffe Winkeleinstellbarkeit achse Wellenachse

23 Wälzlager - typen Rillenkugellager DIN x 72 x

24 Wälzlager - typen Außenbord veränt RiKuLa Schulterkugellager (d max =25 mm) DIN

25 Wälzlager - typen Druck-Winkel veränt Schrägkugellager DIN 628 α > 0 (Vierpunktlager )

26 Zu: Einreihige und zweireihige

27 Wälzlager - typen Rollfläche geänt Zulässiger Biegewinkel Wellen im vergrößert min RiKuLa Pendelkugellager DIN

28 Wälzlager typen Wälzkörper veränt Zylinrollenlager DIN

29 Wälzlager - typen Bauarten: Zylinrollenlager DIN

30 Wälzlager - typen Kegelrollenlager DIN 720, DIN ISO

31 Wälzlager - typen Pendelrollenlager DIN 635 Tonnenlager DIN

32 Wälzlager - typen Nadellager DIN 617 DIN ISO

33 Wälzlager - typen Nadellager Kolbenbolzen- (a) und Kurbelzapfenlagerung (b) eines Zweitaktmotors

34 Wälzlager - typen Rollenlager/Nadellager Kreuzgelenkbuchse

35 Axial- Rillenkugellager DIN 711 Axial- Zylinrollenlager DIN

36 Wälzlager-Einbau Position so sichern, dass Krafteinleitung und Kraftweiterleitung garantiert ist Funktion unter Betriebsbedingungen garantiert ist (Toleranzen, luft)

37 Wälzlager-Einbau Fest-/Loslager-Anordnung

38 Wälzlager-Einbau

39 Wälzlager-Einbau

40 Wälzlager-Einbau Stützlager Problem: Sicherung axialen Beweglichkeit

41 Wälzlager-Einbau

42 Wälzlager Einbau Toleranzklassen Wälzlager (z. B. Durchmesserbereich , Radiallager ohne Kegelrollenlager, Innenring) P0 P6 P5 P4 P2 HG SP UP , Normal eingeengt für sehr hohe Drehzahlen hochgenau Spezial- u. Ultrapräzision z. B. für Spindellager

43 Toleranzen für Welle und Gehäuse Übliche Toleranzen: Welle Gehäuse RiKuLa j5...k5 J6 Rollen- und Nadellager k5...m5 K

44 Wälzlager Einbau Radiale luft sichert genaue Führung Welle Darf durch Temperaturschwankungen nicht unzulässig verringert werden Toleranzgruppen (luft in μm z. B. für mm Durchmesser: C2 C0 (normal) C3 C4 C

45 Wälzlager Einbau Radiale luft Fehler, die zu höherem Verschleiß, höherem Geräusch und schlechterer Wellen-Führung führen: Falsche Montage Falsche Passungen (Übermaß Welle Innenring aufgeweitet Übermaß Gehäuse Außenring gedrückt) Kopplung von n mit ungleicher luft (z. B. RiKuLa 14 μm, Zylinrollenlager 25 μm bei gleichem d)

46 Wälzlager Einbau Axiale luft Sichert Verschiebbarkeit bei Loslager Sichert Wärmeausdehnung Realisiert durch Innere beweglichkeit (NU und NUP-) Anstellen eines ringes (bei spiegelbildlich angeordneten Schräglagern) Einstellen luft mit Paßscheiben Schwimmende ung

47 Wälzlager-Einbau axiale luft Angestellte ung Durch Nutmutter wird Innen/Außenring verschoben, bis Axialluft erreicht

48 Wälzlager-Einbau Einstellen axialen luft mit Paßscheiben

49 Werkstoff : Keramik/Stahl

50 Werkstoff : Keramik, z. B. HIPSN (Hochisostatisch gepreßtes Si-Nitrid)

51 Werkstoff : Keramik (HIPSN Eigenschaften (Vergleich zu St) Überragende Härte, stabil bis 800 C schwierige Bearbeitbarkeit, hohe Lebensdauer, da kaum Verschleiß Unempfindlich gegen korrosive Medien und toxische Umgebung aufwendige Dichtungen entfallen, Verwendung Medien zur Schmierung Hohe Temperaturbeständigkeit (bis 1000 C, 100Cr6 < 200 C) Geringe Reibwerte (40 % geringer als St/St) Ölmangelschmierung bis Trockenschmierung möglich, damit Problem Verdampfen bei hohen Temperaturen gelöst, hohe Geschwindigkeiten möglich

52 Fortsetzung Eigenschaften Keramik Geringere Zähigkeit hohe Konsistenz des Gefüges erforlich, um Risse zu vermeiden E-Modul ca. 50 % höher geringere Schwingungsneigung, aber erhöhte Hertzsche Flächenpressung Geringere Bruchzähigkeit schlagempfindlich Niedriges spezifisches Gewicht (60 % geringere Dichte) geringe Bauteilmasse, geringe Fliehkräfte bei hohen Drehzahlen

53 Fortsetzung Eigenschaften Keramik Elektrisch isolierend Geringere Wärmedehnung (2/3 geringer als St) ggf. hohe Innenringspannungen bei Erwärmung Welle Temperaturausgleichsglie erforlich Hoher Preis durch schwierige Bearbeitbarkeit ( x teurer als St)

54 Wälzlagerkurzzeichen 6206.ZR.P52 Vorsetzzeichen reihe 62.. Basiszeichen 6206 Nachsetzzeichen.ZR (mit Deckscheibe) bohrung..06 (6x5= 30 mm).p5 (Toleranz < P6).P52 (+luft C2) bauart 6... (RiKuLa) Maßreihe 2 Breitenreihe (Nicht angegeben) Durchmesserreihe

55 Auslegung von Wälzlagern Nachrechnen Lebensdauer unter Last (DIN ISO 76 und DIN ISO 281) unter Last und Betriebsbedingungen (erweiterte Lebensdauerberechnung DIN ISO

56 Schadensbild durch Überlast (Pressung) Schlecht Maschinenelemente 1, Pearson-Verlag

57 L 10 = C ( ) P p 6 /10 Umdrehungen / Lebensdauer in Mill. Umdrehungen L h10 = C ( ) P p 6 10 n 60 / h / Lebensdauer in Stunden L ha = L h10 a 1 a 23 / h / Erweiterte Lebensdauer in Stunden

58 Erweiterte Lebensdauerberechnung L ha = L h a a f / h t / a 1 Faktor Ausfallwahrscheinlichkeit a 23 Werkstoff- und Betriebsbedingungsfaktor f t Temperaturfaktor

59 a 1 Faktor Ausfallwahrscheinlichkeit Ausfallwahrscheinlichkeit in % Faktor a1 1 0,62 0,53 0,44 0,33 0,21 f t Temperaturfaktor Temperatur in C Faktor f t 1 0,73 0,42 0,

60 Faktor a 23 = f ( vorhandene (Betriebs) Viskosität/ideale(Bezugs) Viskosität, stat. Tragzahl/stat. Last, Wälzlagerbauart, Schmierstoff und seinen Additiven, Einbaubedingungen)