Hydrostatische Führungen und Lager

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1 Hydrostatische Führungen und Lager

2 Božina Perović Hydrostatische Führungen und Lager Grundlagen, Berechnung und Auslegung von Hydraulikplänen 2123

3 Prof. Dr.-Ing. Božina Perović Blohmstr Berlin Deutschland b.perovic@yahoo.de ISBN e-isbn DOI / Springer Heidelberg Dordrecht London New York Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2012 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Einbandentwurf: WMXDesign GmbH, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem Papier Springer ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media (

4 Vorwort Dieses Buch befasst sich mit hydrostatischen Führungen und Lagern. Sein Zweck ist es, den Konstrukteur von Werkzeugmaschinen in die Lage zu versetzen, ihre eigenen Führungen und Lager rasch, ohne zusätzliche Literatur und unabhängig von externen Berechnungshilfen zu berechnen, sowie die zu den Führungen passende Hydraulikpläne auszulegen. Neben den Praktikern soll dieses Buch auch Studierenden an Hoch- und Fachschulen als praxisorientiertes und leicht verständliches Lehrbuch dienen. Durch den Einsatz von hydrostatischen Führungen erhält man Werkzeugmaschinen mit über Jahre hinweg gleich bleibend exzellenten Eigenschaften: sie sind spielfrei, arbeiten ohne Verschleiß, ohne ruckendes Gleiten, und weisen eine ausgezeichnete Dämpfung auf. Höchste Präzision, beste Oberflächengüte, höchste Repetierbarkeit der Maschinen, sowie präzise Bearbeitung ohne Korrekturen und ohne Service, sind das Ergebnis. Hydrostatische Führungen und Lager werden in der bisher vorliegenden Literatur in Lehr- und Fachbüchern in prinzipiellen Darstellungen behandelt und dargestellt. In dem vorliegenden Buch werden erstmals für alle wissenschaftlich untersuchten Ölversorgungssysteme mit Kapillardrosseln, Membrandrosseln und Mehrkreispumpen die für die Berechnung und Auslegung erforderlichen Formeln abgeleitet und für alle bekannten Ausführungsformen von Führungen und Lagern vollständig durchgeführte Berechnungsbeispiele und Hydraulikpläne angeboten. Erstmalig werden für das Ölversorgungssystem Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln die vollständigen Berechnungsgrundlagen und die detaillierte Konstruktionszeichnungen zur Verfügung gestellt. Kapitel 1 Grundlagen enthält prinzipielle Darstellungen und Beschreibungen hydrostatischer Führungen und Lager. Kapitel 2 Berechnungen von hydrostatischen Führungen und Lagern stellt vollständige Ausführungen von hydrostatischen Führungen und Lagern dar, die Berechnungsformeln werden abgeleitet, die einzelnen Berechnungsschritte werden angegeben. In Kap. 3 Auslegungen von Hydraulikplänen werden für jedes behandelte Berechnungsbeispiel die Hydraulikpläne der drei oben aufgeführten Ölversorgungssysteme ausgelegt. V

5 VI Vorwort Die Voraussetzungen für dieses Buch ergaben sich durch meine Forschung und der Promotion auf dem Gebiet der hydrostatischen Führungen am Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik der TU Berlin, der Lehre und Forschung an schnelllaufenden hydrostatischen Lagern im Ingenieurwissenschaftlichem Zentrum (IWZ) Köln, und meine Konstruktionspraxis an hydrostatischen Führungen und Lagern in Werkzeugmaschinenfirmen und eigenem Konstruktionsbüro. Großer dank gilt dem Springer-Verlag, besonders Frau Eva Hestermann-Beyerle für die vertrauensvolle und anregende Zusammenarbeit. Für die Durchsicht des Manuskriptes und hilfreiche Anmerkungen zu seiner Verbesserung danke ich meinem Sohn Aleksandar Perović. Berlin, März 2011 Božina Perović

6 Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen Einleitung Prinzipieller Aufbau eines hydrostatischen Lagers Kennlinien und Hydraulikpläne der Ölversorgungssysteme Berechnungen von hydrostatischen Führungen- und Lagern Formelzeichen und Abkürzungen Berechnungsformeln Berechnungstabellen Zentrisch belastete hydrostatische Führung mit Umgriff Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardrosseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Exzentrisch belastete hydrostatische Führung mit Umgriff Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardroseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Kombinierte Radial- und Axiallager Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapilladrosseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche VII

7 VIII Inhaltsverzeichnis Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Zentrisch belastete hydrostatische Radiallagerung Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardrosseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Exzentrisch belastete hydrostatische Radiallagerung Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardrosseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Hydrostatischer Gewindetrieb Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardrosseln Vorgespannte hydrostatische Mittenführung Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung: Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardrosseln Vorgespannte, zentrisch belastete hydrostatische Mittenführung Berechnungsbeispiel mit Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardrosseln Zentrisch belasteter hydrostatischer Schlitten Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardrosseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Schnelllaufende hydrostatische, axial- und radial gelagerte Spindeln Theoretische Grundlagen Berechnungsgrundlagen Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapilladrosseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche

8 Inhaltsverzeichnis IX Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Schnelllaufende hydrostatische, zentrisch belasteten, radial gelagerte Spindeln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapilladrosseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Schnelllaufende hydrostatische, exzentrisch belastete, radial gelagerte Spindeln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardrosseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Schnelllaufende hydrostatische, beidseitig exzentrisch belastete Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardrosseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Hydrostatische Schmierung der Axiallager der Tragbahn eines Rundschalttisches Berechnungsbespiel mit hydrostatischer Schmierung Zentrisch belastete hydrostatische Flachführung ohne Umgriff Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardrosseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Zentrisch belastete hydrostatische offene V-Flachführung Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardrosseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche

9 X Inhaltsverzeichnis Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Zentrisch belastete hydrostatische geschlossene V-Flachführung Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardrosseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Zentrisch belastete hydrostatische geschlossene Dachführungen Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardrosseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Exzentrisch belastete hydrostatische geschlossene Dachführung Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardroseln Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche Berechnungsbeispiel bei Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Zusammenfassung Auslegung von Hydraulikplänen Ölversorgungsaggregat Rückkühlaggregat Ölversorgungssystem Eine gemeinsame Pumpe und Kapillardrosseln Auslegungsbeispiel: Zentrisch belastete hydrostatische Führung mit Umgriff Auslegungsbeispiel: Kombinierte Radial- und Axiallager Auslegungsbeispiel: Zentrisch belastete hydrostatische Radiallagerung Auslegungsbeispiel: Hydrostatischer Gewindetrieb Auslegungsbeispiel: Vorgespannte hydrostatische Mittenführung Auslegungsbeispiel: Vorgespannte, zentrisch belastete hydrostatische Mittenführung Auslegungsbeispiel: Zentrisch belasteter hydrostatischer Schlitten

10 Inhaltsverzeichnis XI Auslegungsbeispiel: Schnelllaufende, hydrostatische axial- und radial gelagerte Spindeln Auslegungsbeispiel: Schnelllaufende hydrostatische, zentrisch belastete, radial gelagerte Spindeln Auslegungsbeispiel: Schnelllaufende hydrostatische, exzentrisch belastete, radial gelagerte Spindeln Auslegungsbeispiel: Schnelllaufende hydrostatische, beidseitig exzentrisch belastete, radial gelagerte Spindeln Auslegungsbeispiel: Zentrisch belastete hydrostatische Flachführung ohne Umgriff Auslegungsbeispiel: Zentrisch belastete hydrostatische offene V-Flachführung Auslegungsbeispiel: Zentrisch belastete hydrostatische geschlossene V-Flachführung Auslegungsbeispiel: Zentrisch belastete hydrostatische geschlossene Dachführung Anwendungsbereiche der Ölversorgung mit Kapillardrosseln Ölversorgungssystem Eine Pumpe pro Tasche Auslegungsbeispiel: Zentrisch belastete hydrostatische Führung mit Umgriff Auslegungsbeispiel: Exzentrisch belastete hydrostatische Führung mit Umgriff Auslegungsbeispiel: Kombinierte Radial- und Axiallager Auslegungsbeispiel: Zentrisch belastete hydrostatische Radiallagerung Auslegungsbeispiel: Exzentrisch belastete hydrostatische Radiallagerung Auslegungsbeispiel: zentrisch belasteter hydrostatischer Schlitten Auslegungsbeispiel: schnelllaufende hydrostatisch axialund radial gelagerte Spindeln Auslegungsbeispiel: schnelllaufende hydrostatische zentrisch belastete radial gelagerte Spindeln Auslegungsbeispiel: schnelllaufende hydrostatische, exzentrisch belastete, radial gelagerte Spindeln Auslegungsbeispiel: schnelllaufende hydrostatische, beidseitig exzentrisch belastete, radial gelagerte Spindeln Auslegungsbeispiel: zentrisch belastete hydrostatische Flachführung ohne Umgriff Auslegungsbeispiel: zentrisch belastete hydrostatische offene V-Flach-führung Auslegungsbeispiel: zentrisch belastete hydrostatische geschlossene V-Flachführung

11 XII Inhaltsverzeichnis Auslegungsbeispiel: zentrisch belastete hydrostatische geschlossene Dachführung Auslegungsbeispiel: Exzentrisch belastete hydrostatische geschlossene Dachführung Anwendungsbereiche der Ölversorgung Eine Pumpe pro Tasche Ölversorgungssystem Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln Theoretische Grundlagen Konstruktion der Membrandrosseleinheit Prüfung der Membrandrossel Auslegungsbeispiel: Zentrisch belastete hydrostatische Führung mit Umgriff Auslegungsbeispiel: Exzentrisch belastete hydrostatische Führung mit Umgriff Auslegungsbeispiel: Kombinierte Radial und Axiallager Auslegungsbeispiel: Zentrisch belastete hydrostatische Radiallagerung Auslegungsbeispiel: Exzentrisch belastete hydrostatische Radiallagerung Auslegungsbeispiel: Zentrisch belasteter hydrostatischer Schlitten Auslegungsbeispiel: Schnelllaufende hydrostatische, axial- und radial gelagerte Spindeln Auslegungsbeispiel: Schnelllaufende hydrostatische, zentrisch belastete radial gelagerte Spindeln Auslegungsbeispiel: Schnelllaufende hydrostatische, exzentrisch belastete, radial gelagerte Spindeln Auslegungsbeispiel: Schnelllaufende hydrostatische, beidseitig exzentrisch belastete, radial gelagerte Spindeln Auslegungsbeispiel: zentrisch belastete hydrostatische Flachführung ohne Umgriff Auslegungsbeispiel: zentrisch belastete hydrostatische offene V-Flachführung Auslegungsbeispiel: zentrisch belastete hydrostatische geschlossene V-Flachführung Auslegungsbeispiel: zentrisch belastete hydrostatische geschlossene Dachführung Auslegungsbeispiel: Exzentrisch belastete hydrostatische geschlossene Dachführung Anwendungsbereiche der Ölversorgung Eine gemeinsame Pumpe und Membrandrosseln

12 Inhaltsverzeichnis XIII Formelverzeichnis Verzeichnis der Hydraulikpläne Firmenverzeichnis Literaturverzeichnis Sachverzeichnis