Gleitlagertechnik Teil 2

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1 Gleitlagertechnik Teil AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Auslegung, Konstruktion, Werkstoffwahl und Schmierung Mit 322 Bildern Autoren: Prof. Dr.-Ing.W.J.Bartz Prof. Dipl.-Ing. G. Basedow o. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. K. Bauer Dipl.-Ing. B. Breunig Prof. Dr.-Ing. J. Fricke Prof. Dr.-Ing. J. Glienicke Dipl.-Ing. W. Hilgers Obering. H. Lamperski Dipl.-Ing. K. Lichtinghagen Dipl.-Ing. P. Lindeckert Dipl.-Ing. K.-R.Meis Prof. Dr. Ir. E.A. Muijderman Dr.-Ing. E. Schöpf Prof. Dr.-Ing. K. Spiegel o. Prof. Dr.-Ing. W. Steinhilper o. Prof. Dr.-Ing. M. Weck Kontakt & Studium Band 163 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz Technische Akademie Esslingen Weiterbildungszentrum Dipl.-Ing. FH Elmar Wippler expertverlag, 7032 Sindelfingen

2 L Inhaltsverzeichnis 1. Grundlagen der Gleitlagertechnik Gestaltung von Lagerungen WJ. Bartz Gleitlagertechnik Aufgaben der Lagerung Definitionen und Begriffe bei Gleitlagern Gleitflächen und Gleitgeschwindigkeit Lagerspiel und Gleitraum Berührungsverhältnisse und Lagergeometrie Kräfte und Drücke im Gleitlager Reibung im Gleitlager Wärmegleichgewicht im Gleitlager Funktion der Gleitlager Voraussetzungen für den Aufbau eines Tragfilmes Hydrodynamischer Tragfilm Hydrostatischer Tragfilm Hydrostatische Axiallager mit hydrodynamischer Druckerzeugung Gleitlager für besondere Aufgaben ,1 Gleitlager für hohe Gleitgeschwindigkeiten bei niedrigen Belastungen Gleitlager für niedrige Gleitgeschwindigkeit bei hohen Belastungen Gleitlager für instationären Betrieb Gleitlager mit hoher Führungsgenauigkeit bei wechselnden Drehzahlen Berechnung hydrodynamischer Radialgleitlager Auswahl des Lagertyps Betriebspunkt des Gleitlagers Berechnung des Lagers Konstruktionshinweise zur Gestaltung von Gleitlagerungen Generelle Zusammenhänge Gestaltung und Anordnung der Gleitflächen Vorkehrungen gegen Verkantungen Schmiernuten, Schmierstoffzuführung und-ableitung Abdichtung des Schmierstoff Stroms Anpassung der Lagerform an die Abstützungsmöglichkeiten 30

3 1.4.7 Festlegung der axialen Wellenlage Forderungen der Montage und Fertigung 1.5 Zusammenfassung Optimierung hydrodynamisch geschmierter Radial-Gleitlager durch konstruktive Maßnahmen P. Lindeckert Berechnungsgrundlagen Forderungen an die konstruktive Ausführung Maßnahmen zur Verwirklichung der Anforderungen und der Berechnungsgrundlagen Auswahlkriterien zur Anpassung an das Lagerproblem Gleitlagertyp Schmierstoff Werkstoff Konstruktive Gestaltung Allgemeine Hinweise Fertigungstoleranzen und kleinste Schmierspalthöhe?chmierstoffversorgung und Dichtungen Lagersteifigkeit Zusammenfassung Optimierung hydrodynamisch geschmierter Axial-Gleitlager durch konstruktive Maßnahmen W. Steinhilper Grundlagen der Berechnung Gesetzmäßigkeiten Annahmen zur Vereinfachung Vereinfachte Berechnungsgleichungen Einflußder Konstruktion Allgemeines Hydrodynamische Vollschmierung Schmierstoffzu- und -abfuhr Geometrie, Neigung und Schrägstellung der Gleitflächen Allgemeines Eingearbeitete Keilflächen Selbsttätig sich einstellende Keilflächen

4 3.3.5 Schrägstellung der Welle Zusammenfassung und Schlußfolgerungen Berechnung und Auslegung von hydrodynamischen Axialgleitlagern J. Fricke Bezeichnungen Spaltgeometrie und Bauformen Belastungsverlauf Einfluß auf die Wahl von Bauart und Auslegung Grenzen der Betriebssicherheit Grundlagen für die Berechnung von Tragfähigkeit, Reibung und Öldurchfluß Ölfilmtemperatur und Ölviskosität Wärmeabfuhr durch natürliche Kühlung Wärmeabfuhr durch Umlaufschmierung Einfluß von Verformungen Rechnungsgang Berechnungsbeispiele Lager mit kippbeweglichen Gleitschuhen Lager mit eingearbeiteten Keilflächen Zusammenfassung Die Sicherheitskennzahl eine Kenngröße für die optimale Auslegung von Gleitlagern K. Bauer Voraussetzungen Voraussetzungen für die geometrische Form des Schmierspaltes Radiallager Axiallager Voraussetzungen für den Schmierstoff Reibungsverhalten von Geitlagern Gesetzmäßigkeiten Betriebsbereich des Gleitlagers Übergangsdrehzahl Ergebnisse der hydrodynamischen Theorie der Schmierstoff reibung

5 Radiallager 122 Axiallager 123 Sicherheitskennzahl 123 Lagerkennlinien 125 Radiallager 125 Axiallager 126 Einfluß der spezifischen Wärme auf die Lagererwärmung 127 Schmierspalt-Deformationen 129 Wärmeabfuhr durch Umlaufschmierung 134 Allgemeine Hinweise 134 Lagertemperatur 135 Anhaltswerte für die Bemessung von Axiallagern 137 Zusammenfassung 137 Berechnungsbeispiele 139 Halbumschließende Radiallager 139 Axiallager mit kippelig gelagerten Tragsegmenten Kurbelwellenlager und Pleuellager für Verbrennungsmotoren E. Schöpf Konstruktiver Aufbau Lagerschalenpreßsitz Lagerwerkstoffe Lagerspiel Schmieröl führung Besonderheiten bei der hydrodynamischen Berechnung Schlußbemerkung Mehrflächen-Gleitlager - Besonderheiten bei der Lagerung schnell drehender Rotoren H. Lamperski 7.1 Begründung für den Einsatz von Mehrflächen-Gleitlagern Geometrie der Zwei-und Vierflächenbohrung Grundlegende Zusammenhänge Grundspiel Gleitflächenspiel Spielverhältnis Maximale Rotorbeweglichkeit Hinweise zur Berechnung von Lagern mit Mehrflächenbohrung 191

6 7.4 Vergleich der Ergebnisse mit jenen für eine zylindrische Bohrung Hinweise auf das Laufverhalten des Rotors Zusammenfassung Folienlager (Aerodynamische Federlager) J. Glienicke und B. Breunig 8.1 in die Problemstellung Statische und dynamische Lagerkennlinien Grundlegende Zusammenhänge Ersatzmodelle Schmierfilm-Eigenschaften Steifigkeit und Dämpfung der äußeren Segmentabstützung Kennlinien der Gesamtlager Dynamik hochtouriger Rotoren mit aerodynamischen Federlagern Charakteristisches Schwingungsverhalten Unwuchtschwingungen Systemdämpfung Verschleißverhalten im Anfahrbereich Zusammenfassung Berechnung und Auslegung hydrostatischer Großlager G. Basedow 9.1 und Abgrenzung Funktionsprinzip Berechnung Abkürzungen und Einheiten Voraussetzungen Grundlagen Eigenschaften des Schmierstoffs Strömungsvorgänge Verhältnisse im ruhenden Spalt Verlustleistung Pumpenleistung Reibleistung Gesamtleistung Schmierstoffzuteilung Grundlegende Zusammenhänge Mengenteiler 226

7 Konstantdrosseln Veränderbare Drosseln Ausführungen Stützquellenlager Radialsegmentlager Hydrostatisches Anheben Zusammenfassung Hydrostatische Führungen und Lager in Werkzeugmaschinen M.Weck Einfuhrung Hydrostatische Führungen Auslegung Systeme ohne Umgriff Systeme mit Umgriff Ausführungen Hydrostatische Lager Bauformen Auslegung Ausführungen Verlustleistung Zusammenfassung Verwendete Kurzzeichen ? Fettgeschmierte Gleitlager WJ.Bartz Abgrenzung zwischen Öl- und Fettschmierung Grundsätzliches Geschwindigkeit Konstruktion Besondere Anforderungen Gesichtspunkte für Fettschmierung Lagerspiel bei Fettschmierung Schmierfettauswahl Schmierfettmenge und Schmierungsintervalle Schmierfettmenge Schmierungsintervalle Verhalten von Gleitlagern bei Fettschmierung Tragfähigkeit

8 Reibung Lagertemperatur Schmierfettverbrauch Berechnung von Gleitlagern bei Fettschmierung Theoretische Grundlagen Allgemeine Hinweise Fließverhalten von Schmierfetten Sommerfeldzahl bei Fettschmierung Reibungszahl und Reibungsleistung Tragfähigkeit Lagertemperatur Berechnungsgang Allgemeine Hinweise Bemessung des relativen Lagerspiels Verlustleistung Lagertemperatur Tragfähigkeit Schmierfettverbrauch Ablaufplan der Berechnung Zusammenfassung Berechnung von fettgeschmierten Radialgleitlagern K. Spiegel, J. Fricke u. K,-R. Meis Verwendete Bezeichnungen Fließverhalten von Fetten Lager mit Mangelschmierung: Tragfähigkeit, Reibung und Schmierstoffverbrauch Rechnungsgang Zusammenfassung Fettgeschmierte Spiralrillenlager neue hydrodynamische Gleitlager E.A. Muijderman 13.1 in die Problematik Erläuterung der Problemstellung Spiralrillenlager eine mögliche Lösung Fettgeschmierte Spiralrillenlager Eigenschaften des Schmierfettes Neuere Massenanwendung fettgeschmierter Spiralrillenlager 321

9 13.7 Rechenbeispiel 1: Radiallager Rechenbeispiel 2: Axiallager Abschließende Bemerkungen zu den Rechenbeispielen Globaler Vergleich unter den Aspekten für konventionelle, wartungsfreie Lager Zusammenfassung Selbstschmierende Chemiewerkstoffe für den technischen Einsatz K. Lichtinghagen Werkstoffwahl unter Berücksichtigung von Belastung und Temperatur Berücksichtigung weiterer Bedingungen Trockenlauf Werkstoffentwicklungen zur Erfüllung bestimmter Anforderungen Polyimid und seine Anwendung Herstellung und Verarbeitung Werkstofftabelle zur Werkstoffauswahl Reibungs- und Verschleißverhalten Verarbeitung und Anwendung Toleranzen Gegenwerkstoff Feuchtigkeit sei nfluß Zusammenfassung Beurteilung von Lagerschäden und ihre Ursachen W. Hilgers Herstellfehler Erkennung von Bindunsgfehlern Erkennung von Schmelz- und Gießfehlern Wasserstoff im Stahl Verschmutzung Verschleiß durch Mischreibung Grundlagen Fressen Überhitzung Ermüdung

10 Ermüdungsschäden Dauerfestigkeit von Lagerwerkstoffen Kavitationserosion Tribochemische Reaktion, Korrosion Elektroerosion 398 Literaturverzeichnis 403 Stichwortverzeichnis 411 Autoren dieses Buches 415