Rillenkugellager. Fachhochschule Pforzheim Studiengang Maschinenbau. Prof. Dr.-Ing. R. Zang Konstruktionslehre I

Transkript

1 Rillenkugellager

2 Zylinderrollenlager

3 Axial-Rillenkugellager

4 Nach dem Lagerkonzept im System: Einteilung der Lager Lager Fest-Los- Lagerung Angestellte Lagerung Schwimmende Lagerung

5 Fest Los-Lagerung

6 Fest-Los-Lagerung Zylinderrollenlager als Los-Lager

7 Angestellte Lagerung O - Anordnung X - Anordnung

8 Schwimmende Lagerung

9 Definitionen Statische Belastung: Das Lager steht still, schwenkt oder läuft langsam um. Dynamische Belastung: Das Lager läuft um. Die Begriffe statisch und dynamisch beziehen sich nicht auf Änderungen der äußeren Belastung.

10 Definitionen Gebrauchsdauer: Laufzeit, während der das Lager in Betrieb bleibt, weil es ausreichend zuverlässig funktioniert obere Grenze: Ermüdungslaufzeit (Lebensdauer dynamisch beanspruchter Wälzlager): Ausfall durch Werkstoffermüdung davor oft Ausfall durch Verschleiß oder Versagen der Schmierung Verschleiß: Ursachen: Fremdkörper, Mangelschmierung oder verbrauchter Schmierstoff Folge: zu großes Lagerspiel

11 Versagensmechanismus Werkstoffermüdung der überrollten Bereiche, mit Rissbildung unter der Oberfläche. Diese Risse setzen sich bis zur Oberfläche hin fort und verursachen letztlich feine Poren an der Oberfläche (Pittings).

12 Lebensdauerberechnung DIN ISO 281 Die Lebensdauer der unter Last umlaufenden Wälzlager ist belastungsabhängig. Die Wälzlager-Lebensdauer unterliegt einer starker statistischen Streuung. Bei gleicher Belastung und gleicher Lagertype kann die Lebensdauer etwa im Verhältnis 1 : 25 schwanken

13 Lebensdauerberechnung DIN ISO 281 L 10 = C P k 6 10 L 10 : nominelle Lebensdauer in Umdrehungen Die nominelle Lebensdauer entspricht der Ermüdungslebensdauer in Mio. Umdrehungen, die von 90% einer größeren Anzahl offensichtlich gleicher Lager erreicht oder überschritten wird.

14 Lebensdauerberechnung DIN ISO 281 L 10 = C P k 6 10 C : Dynamische Tragzahl Die dynamische Tragzahl gibt für ein Wälzlager diejenige in Größe und Richtung unveränderliche äußere Belastung an, die das Lager theoretisch für eine nominelle Lebensdauer von 10 6 Umdreh-ungen aufnehmen kann.

15 Lebensdauerberechnung DIN ISO 281 L 10 = C P k 6 10 P : Dynamisch äquivalente Belastung Die dynamisch äquivalente Belastung ist diejenige in Größe und Richtung unveränderliche Belastung, unter deren Einwirkung ein Wälzlager die gleiche nominelle Lebensdauer erreichen würde wie unter den tatsächlich vorliegenden Bedingungen. P = X F r + Y F a Der Radialfaktor X und der Axialfaktor Y können nach DIN ISO 281 oder Herstellerangaben abhängig von der Lagerbauart und dem Verhältnis F a /F r ermittelt werden

16 Lebensdauerberechnung DIN ISO 281 L 10 = C P k 6 10 K : Konstante k = 3 für Kugellager; k = 10/3 für Rollenlager L h10 = C P k n

17 Beispielrechnung Ermittlung der erforderlichen Lagergröße eines Kugellagers bei: n = 1000 min -1 F r = 4000 N ; F a = 0 N L h = Stunden L 60 n 10 C = F = 10 C = N ; 10 Rillenkugellager nach FAG-Katalog: Typ 6014

18 Passungen für Wälzlagerungen Belastungsfall Bewegungsverhältnisse Beispiel Schema Passung Innenring rotiert Außenring steht still Lastrichtung veränderlich Welle mit Gewichtsbelastung Umfangslast für den Innenring Innenring: feste Passung notwendig Innenring steht still Außenring rotiert Lastrichtung rotiert mit dem Außenring Nabenlagerung mit großer Unwucht Punktlast für den Außenring Außenring: Lose Passung zulässig

19 Passungen für Wälzlagerungen Belastungsfall Bewegungsverhältnisse Beispiel Schema Passung Innenring steht still Außenring rotiert Kfz- Vorderrad Laufrolle Punktlast für den Innenring Innenring: lose Passung zulässig Lastrichtung unveränderlich (Nabenlagerung) Innenring rotiert Zentrifuge Außenring: Außenring steht still Lastrichtung rotiert mit dem Innenring Schwingsieb Umfangslast für den Außenring feste Passung notwendig