Gleitlagertechnik Teil 1

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1 Gleitlagertechnik Teil 1 Prof. Dr.-Ing. W.J. Bartz Dipl.-Ing. H. Huppmann Ing. (grad.) H. Mauser Prof. Dr.-Ing. G. Noack Prof. Dr.-Ing. H. Peeken Dr.-Ing. H. Rodermund Dr. rer. nat. E. Roemer Dipl.-Ing. K. Spiegel Ing. (grad.) H. Tepper Dr.-Ing. J. Theißen Kontakt & Studium Band 49 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz Technische Akademie Esslingen Fort- und Weiterbildungszentrum Ing. (grad.) Elmar Wippler expert verlag 7031 Grafenau 1/Württ.

2 Inhaltsverzeichnis Herausgeber-Vorwort: Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz Autoren-Vorwort: Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz 1 Grundlegende Zusammenhänge der Tribologie speziell für das Gleitlager 17 Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz 1.1 Reibungszustände und ihre Bedeutung Kennzeichnung der Reibungszustände Einflüsse auf Reibung und Verschleiß Hydrodynamische Gleitlager Betriebspunkt und Tragfähigkeit Beeinflussung des Betriebspunktes Schlußfolgerungen 27 2 Grundlagen der Kraftübertragung durch Lagerungen 29 Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz 2.1 Belastungsarten Formen der Relativbewegung Gleiten und Wälzen Grundbewegungen zwischen Maschinenteilen Lagerbeispiele zur Übertragung der Grundbewegungen Kontinuierliche Relativbewegung Oszillierende Relativbewegung Einsatzgrenzen für die wichtigsten Lagertypen Einsatzgrenzen bei Radiallagern Einsatzgrenzen bei Axiallagern Vergleich der Verhaltensweisen der wichtigsten Lagertypen Vergleichende Bewertung von Radiallagern Kontinuierliche Bewegung 41

3 Besondere Umgebungsverhältnisse Besondere Anforderungen Oszillierende Bewegung Vergleichende Bewertung von Axiallagern Besondere Umgebungsverhältnisse Besondere Anforderungen Auswahl einer Lagerung Zusammenfassung 48 3 Tribologische Gesichtspunkte bei der Wahl zwischen Gleit- und Wälzlagern 49 Dr.-Ing. H. Rodermund 3.1 Einführung Technische Anforderungen an eine Lagerung Die tribologischen Systeme von Gleit-und Wälzlagern Vergleich von Gleit-und Wälzlagern Auslegung von Wälzlagerungen Auslegung von Gleitlagerungen Zusammenfassung 60 4 Berechnung hydrodynamisch geschmierter Gleitlager dargestellt am Beispiel der Radiallager 62 Prof. Dr.-Ing. G. Noack 4.1 Einführung Übersicht der wichtigsten Größen beim Radialgleitlager Grundlagen der hydrodynamischen Schmierung Grenzen der Betriebssicherheit eines Gleitlagers Allgemeine Zusammenhänge Untere Betriebsgrenze Obere Betriebsgrenze Ergebnisse der hydrodynamischen Schmierungstheorie Formeln zur Berechnung hydrodynamischer Radialgleitlager Tragfähigkeit und untere Betriebsgrenze Grundlegende Zusammenhänge Berücksichtigung des Seitenflusses Einfluß elastischer Spalterweiterung Die Reibung der Radialgleitlager Schmierstoffbedarf des Gleitlagers Berechnungsverfahren für Radialgleitlager Vorgehensweise 75

4 Berechnungsformulare und graphische Bestimmung der Lagertemperatur Aufbau des Berechnungsformulares Ermittlung des Lagerspieles Ermittlung der erforderlichen Mindestviskosität Ermittlung der Betriebstemperatur Ermittlung des optimalen Schmieröles Korrektur bei abweichenden Umgebungstemperaturen Rechnungsgang für So = 1 Betriebsdaten Tragfähigkeitsdiagramme: Kontrolle und Optimalauslegung Aufbau der Diagramme Anleitung zum Gebrauch der Tragfähigkeitsdiagramme Programmierte Rechnung mittels Digitalrechner Flußplan für den Programmablauf Näherungsfunktionen für die programmierte Rechnung Ermittlung des optimalen Viskositätsgrades Numerische Ermittlung der Lagertemperatur Zusammenfassung Praxisnahe Gleitlagerberechnung nach heutigem Kenntnisstand Prof. Dr.-Ing. H. Peeken Einführung Grundlagen der Lagerberechnung Hydrodynamischer Tragvorgang Reibungszustände im Gleitlager Berechnung stationärer Radialgleitlager Berechnung der Lagertemperatur Lagerreibung Wärmeabfuhr durch Konvektion Wärmeabfuhr durch den Schmierstoff Erforderlicher Ölbedarf Das relative Lagerspiel Einfluß der Konstruktion auf die Gleitraumgestalt Schmierstoff Versorgung Lagerwerkstoffe Zusammenfassung

5 Konstruktive Fragen des Gleitlagers unter Berücksichtigung der Schmierung Dipl.-Ing. K. Spiegel Druckaufbau und Reibung Gestaltung des Gleitraumes Deformationen des Gleitraumes Schmierstoff Versorgung Der Schmierstoff im Gleitraum Mischreibung und Mangelschmierung Unterteilung der Gleitflächen und Olaustausch Instabilitäten Hydrostatische Radiallager Ausnutzung der Verdrängungswirkung Auslegung von Radialgleitlagern mit ölgekühlten Lagerbuchsen Dr.-Ing. J. Theißen Einführung Grundlagen Lagergeometrie Schmieröleigenschaften Kennzahlen Physikalische Gesetze Thermohydrodynamische Näherungstheorie Lagertragkraft und -reibungsmoment Wärmestrombilanzgleichung Mittlere Temperaturverteilung Wärmestrom durch die Lagerbohrungswand Schmierölvolumenstrom Schmierölseitenflußtemperatur Mittlere Lagertemperatur Praktische Gleitlagerberechnung Formelflußplan Taschenrechnerprogramm Berechnungsbeispiele Gestaltung der Kühlkanäle Wärmeabfuhrwiderstand Kühlölförderleistung Zusammenfassung

6 8 Metallische Gleitlagerwerkstoffe Dr. E. Roemer Einführung Weißmetalle auf Blei- oder Zinngrundlage Kupferlegierungen Aluminiumlegierungen Drei- und Mehrschichtlager Sonderwerkstoffe Belastbarkeit von Gleitlagerwerkstoffen Schmierstoff-Versorgung von Gleitlagern 192 Ing. (grad.) H. Mauser 9.1 Ölschmierung und Fettschmierung Einführung 192, Genormte Schmieröle Viskositätsklassifikationen Genormte Schmierfette Schmiereinrichtungen Einzelschmiergeräte Ölschmierung Fettschmierung Depotschmierung Zentralschmiergeräte Ölschmierung Fettschmierung Mehrleitungssysteme Einleitungssysteme Zweileitungssysteme Progressivsysteme Ölnebelschmierung Flüssige und konsistente Schmierstoffe für Gleitlager 211 Ing. (grad.) H. Mauser) Einführung Mineralöle Rohölverarbeitung Atmosphärische Destillation Vakuumdestillation Raffination Entparaffinierung

7 Zusammensetzung Physikalische Eigenschaften der Mineralöle Viskosität Viskosität-Temperatur-Verhalten Viskosität-Druck-Verhalten Abhängigkeit der Dichte von Temperatur und Druck Abhängigkeit der spezifischen Wärme von Temperatur und Dichte Chemische Eigenschaften der Mineralöle Alterungs (Oxidations) verhalten Thermische Stabilität Richtlinien für die Praxis Wirkstoffe Viskositätsindex-Verbesserer Oxidationsinhibitoren Korrosionsinhibitoren Pourpoint-Erniedriger Schaumdämpfer Polare Zusätze (Reibungs- und Verschleißminderer) Extreme-Pressure-Zusätze Synthetische Flüssigkeiten als Schmierstoffe Ester Silikone Polyglykole Phosphorsäureester Schmierfette Zusammensetzung Kennzeichnung Rheologisches Verhalten Temperatur-Verhalten Prüfung von Schmierstoffen Ungebrauchte Schmierstoffe Gebrauchte Schmierstoffe Schäden an stationären Gleitlagern und ihre Verhütung 231 Dipl.-Ing. H. Huppmann 11.1 Einführung und Schadenstatistik Produktfehler Bindefehler Porenbildung im Lagermetall Wärmespannungsrisse Konstruktionsfehler 242

8 Falsche Toleranz- und Passungswahl Falsche Spielwahl Montage- und Einbaufehler Schrägsitz Falscher Lagereinbau Betriebsfehler Überlastungsschäden Kavitation Strömungskavitation Schwingungskavitation Fremdeinwirkungen Schmierstoff mangel Fremdkörperschäden Stromübergang zwischen Lager und Welle im Betrieb Stromübergang zwischen Lager und Welle im Stillstand Allgemeine Hinweise für Auswahl, Fertigung, Einbau und Inbetriebnahme von Gleitlagern Überwachungs- und Schutzeinrichtungen für Gleitlager Lagermetall-Temperatur Schmierstoff-Temperatur Schmierstoffdruck vor der Lagerstelle Maximaler Schmierstoffdruck Verlagerungsmessung Lagergehäuse- und Wellenschwingungen Belastungsmessung von Axiallagerungen Normen zur Gestaltung, Berechnung, Werkstoffwahl und Qualitätssicherung von Gleitlagern 289 Ing. (grad.) H. Tepper Einführung Die Normung national im DIN und international in der ISO Stand der Gleitlager-Normung heute Terminologie Werkstoffe, Schmierstoffe, Prüfung Maße und Toleranzen Berechnung Qualitätssicherung Tendenzen für die Gleitlager-Normung von morgen Zusammenfassung

9 Literaturhinweise 311 Autorenverzeichn is 315 Stichwortverzeichnis 316