Wälzlager.

Diese Tabelle ist für die Auswahl, Berechnung und Kontrolle der Zollmaß-Wälzlager bestimmt. Das Programm löst folgende Aufgaben:

  1. Auswahl und Kontrolle eines geeigneten Lagers. Die Tabelle umfasst eine Datenbank von etwa 5000 diversen Wälzlagern folgender Typen: Rillenkugellager, Schrägkugellager, Nadellager, Kegelrollenlager, Axial-Rillenkugellager, Axial-Zylinderrollenlager und Axial-Nadellager.
  2. Berechnung der Grundparameter eines Lagers (Lebensdauer, statische Tragsicherheit, ..).
  3. Die Berechnung der modifizierten Lebensdauer eines Lagers nach der neuen ISO-281-Methodik.
  4. Berechnung der Belastung bei einem Paar von Kegelrollenlagern bzw. bei einem Paar von Schrägkugellagern.
  5. Unterstützung der 2D und 3D CAD Systeme.

Außer den oben erwähnten Grundberechnungen enthält die Tabelle einige weitere Hilfsberechnungen (z. B. die Berechnung der Betriebsviskosität des Schmierstoffes, Berechnung der mittleren Belastung für veränderlich belastete Lager, ...).

Im Programm wird von Daten, Verfahren, Algorithmen und Angaben aus der Fachliteratur, den Normen ISO, ANSI, SAE und Katalogen der Wälzlager der Gesellschaft RBC Bearings, Nice Ball Bearing, General Bearing Company, New Hampshire Ball Bearing, NMB USA Inc., MRC Bearing Group, Fafnir Bearings Company, Torrington Company, Timken Company, Barden Precision Bearing, McGill Manufacturing Co. Inc., NTN Bearing Corporation, INA USA Corporation Gebrauch gemacht.

Zusammenhängende Normen: ANSI/ABMA 9-1990, ANSI/ABMA 11-1990, ISO 76, ISO 281, ISO 1132, ISO 5593, ISO 3448, ISO 15312

Tipp: Bei der Auswahl einer geeigneten Lagerart kann Ihnen das Vergleichsdokument "Wahl eines Wälzlagers" behilflich sein.

Steuerung, Struktur und Syntax der Berechnungen.

Die Informationen über die Syntax und die Bedienung der Berechnung finden Sie im Dokument "Steuerung, Struktur und Syntax der Berechnungen".

Projektinformationen.

Die Informationen über den Zweck, die Anwendung und die Bedienung des Absatzes "Projektinformation " finden Sie im Dokument "Projektinformationen".

Theorie - Grundlagen.

Wälzlager werden in einer breiten Skala in diversen Ausführungen und Größen hergestellt. Gewöhnlich bestehen sie aus zwei Ringen, Wälzkörpern und einem Käfig. Nach der inneren Anordnung, Form der Wälzkörper und Richtung der aufgenommenen Kräfte werden die Lager in einige Grundtypen aufgeteilt. Einen Vergleich der einzelnen Arten der Wälzlager können Sie im Dokument "Wahl eines Wälzlagers" finden.

Die Grundtypen und Hauptgrößen der Wälzlager sind international genormt. Im Rahmen jeder Bauart können die Wälzlager in diversen Ausführungen hergestellt werden, die sich mit irgendwelchen Eigenschaften von der Grundkonstruktion unterscheiden. Detaillierte technische Parameter sind in den Katalogen der einzelnen Hersteller angegeben.

Berechnung der Wälzlager.

Für die Wahl der geeigneten Lagergrößen sind Größe, Richtung und Art der auf das Lager wirkenden Belastung und die Frequenz dessen Drehzahl entscheidend. In Abhängigkeit von der Belastungsart, der das Lager im Betrieb ausgesetzt ist, können wir die Wälzlager bei der Berechnung in zwei Gruppen aufteilen:

Nominelle Lebensdauer des Lagers.

Als Lebensdauer eines Wälzlagers betrachten wir die Umdrehungszahl, die das Lager macht (oder die Zeit bei der gegebenen Drehzahl), bevor erste Zeichen der Materialermüdung auf den Wälzkörpern oder Laufbahnen auftreten. Praktische Versuche weisen darauf hin, dass die Lebensdauer der durchaus gleichen Lager unter identischen Betriebsbedingungen erheblich schwankt. Damit es möglich ist, unter diesen Umständen eine einheitliche Weise der Berechnung der Wälzlager zu verwenden, wurde zum Zweck der Beurteilung der Lebensdauer der Lager, die s. g. nominelle Lebensdauer eingeführt.

Die nominelle Lebensdauer der Wälzlager ist die Lebensdauer, die 90% der gleichen Lager unter identischen Betriebsbedingungen erreichen oder überschreiten, wenn üblich angewendetes Material benutzt wird und die übliche Produktionsqualität erreicht ist und das Lager unter normalen Betriebsbedingungen arbeitet. Die nominelle Lebensdauer ist mit folgender Gleichung definiert:

wo:
C ... dynamische Tragzahl des Lagers [N, lb]
P ... äquivalente dynamische Lagerbelastung [N, lb]
n ... Frequenz der Drehzahl des Lagers [1/min]
p ... Exponent (für Kugellager p=3, für andere Lager p=10/3)

Dynamische Tragzahl des Lagers ist als eine dauernde unveränderliche Belastung definiert, bei der das Lager eine nominelle Lebensdauer von einer Million Umdrehungen erreicht. Werte der dynamischen Tragzahlen für jedes Lager sind im zugehörigen Katalog angegeben.

Äquivalente dynamische Lagerbelastung ist definiert als eine ausschließlich radiale Belastung (bei Radiallagern) bzw. ausschließlich axiale Belastung (bei Axiallagern), bei deren Einwirkung das Lager dieselbe Lebensdauer hat, die es unter den Bedingungen der tatsächlichen Belastung erreicht. Die Größe der äquivalenten dynamischen Belastung ist durch folgende Formel beschrieben

wo:
Fr ... Radialkomponente der tatsächlichen Belastung [N, lb]
Fa ... Axialkomponente der tatsächlichen Belastung [N, lb]
X ... Koeffizient der radialen dynamischen Belastung
Y ... Koeffizient der axialen dynamischen Belastung

Die Werte der Koeffizienten X, Y sind von der Art, Ausführung und Größe des Lagers abhängig, bei einigen Lagern auch von der Richtung und Größe der tatsächlichen Belastung. Für jedes Lager sind sie im zugehörigen Katalog angegeben.

Tipp: Richtwerte der Lebensdauer finden Sie im Absatz [1.13].

 

Modifizierte Lebensdauer eines Lagers.

Die nominelle Lebensdauer beurteilt die Lebensdauer der Wälzlager nur in Hinsicht auf einwirkende Belastungen und berücksichtigt nicht weitere Einflüsse, wie es Betriebsbedingungen, Herstellungsqualität oder Eigenschaften der benutzten Werkstoffe sind. Die Bemühungen nach einer Qualitäts- und Zuverlässigkeitserhöhung führten zu Anforderungen an eine weitere Präzisierung der Berechnung der Lagerlebensdauer. Deshalb wurde mit der Norm ISO die modifizierte Gleichung für die Lebensdauer eingeführt

wo:
a1 ... Koeffizient der Lebensdauer für die verlangte Erlebenswahrscheinlichkeit (siehe Tabelle unten)
a2 ... Koeffizient der Lebensdauer für gegebene Werkstoffeigenschaften und gegebenes Technologieniveau der Fertigung
a3 ... Koeffizient der Lebensdauer für gegebene Betriebsbedingungen

Werte des Koeffizienten a1
Erlebenswahrscheinlichkeit [%] 90 95 96 97 98 99
a1 1.00 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21
 

In Hinsicht auf die wechselseitige Abhängigkeit der Koeffizienten a2 und a3 führen die Lagerhersteller gewöhnlich deren gemeinsamen Wert a23 ein. Der Wert dieses Koeffizienten ist vor allem von der Qualität der Schmierung abhängig und nach der Empfehlung ISO 281 ist er in Abhängigkeit vom Lagertyp aus den zugehörigen Graphiken zu bestimmen (siehe Abbildung).

Werte des Koeffizienten a23 für Radialrollenlager

wo:
k ... Viskositätsverhältnis (gibt das Verhältnis zwischen Betriebs- und Bezugsviskosität des Schmierstoffes k=n/n1 an - siehe Kapitel Lagerschmierung)
h ... Verunreinigungsbeiwert des Schmierstoffes (s. Absatz [3.10])
P .... äquivalente dynamische Belastung
PU ... Ermüdungsgrenzbelastung (für jedes Lager im zugehörigen Katalog angegeben)

Wenn der Hersteller die Werte der äquivalenten dynamischen Belastung der Lager nicht angibt, ist es möglich, in der Berechnung die Annäherungswerten, die durch theoretische Beziehungen gegeben sind, anzuwenden:

 

         ... für Kugellager

 

 

     ... für Pendelkugellager

 

 

        ... für sonstige Lager

 

 

Lagerbelastung.

Ein äußeres auf die Auflagerung angreifendes Kraftsystem ist bei der Lagerberechnung in Radial- und Axialkräfte zu zerlegen. Für die Mitte des Kraftangriffes wird der Schnittpunkt der Normalen an den Berührungspunkten der Wälzkörper und Laufbahnen mit der Lagerachse gehalten (s. Abbildung).

Bei den Maschinen im Betrieb wirken üblich auf die Auflagerung noch weitere zusätzliche dynamische Kräfte (Schwingungen, Schläge), die die Lagerbelastung vergrößern. Diese Zusatzkräfte lassen sich meistens nicht genau berechnen oder abmessen. Ihr Einfluss wird deshalb mittels verschiedener empirischer Koeffizienten ausgedrückt, mit denen die berechneten Radial- und Axialkräfte zu multiplizieren sind. Bei den Zahnradgetrieben ist die Größe der Zusatzkräfte von der Genauigkeit der Verzahnung und von den an die Getriebe angeschlossenen Maschinen abhängig, bei den Riemenübersetzungen dann von der Riemenart und dessen Vorspannung. Die Werte der entsprechenden Koeffizienten sind gewöhnlich in den Unterlagen der Riemen- und Verzahnungshersteller angegeben, die Orientierungswerte sind dem Absatz [1.15] zu entnehmen.

Veränderliche Belastung.

Die oben angeführten Berechnungen der Lebensdauer der Wälzlager gehen von der Voraussetzung aus, dass das Lager unter ständigen unveränderlichen Betriebsbedingungen arbeitet. In der Praxis wird diese Voraussetzung oftmals nicht erfüllt. Bei Anwendungen, wo es im Zeitablauf zu Änderungen der Belastungsgröße oder der Belastungsrichtung kommt, eventuell wo sich die Umlaufgeschwindigkeit, Temperatur, Schmierungsbedingungen oder der Verschmutzungsstand ändern, lässt sich die Lagerlebensdauer nicht direkt bestimmen. In diesem Fall ist es unerlässlich den Arbeitszyklus des Lagers in einige Intervalle aufzuteilen, in denen die Betriebsbedingungen annähernd konstant sind (s. Abbildung).

Für jedes solches Intervall ist es nötig, die Lebensdauer des Lagers separat zu berechnen. Die Totallebensdauer resultiert dann aus der Beziehung

wo:
Lmhi ... partielle Lebensdauer des Lagers für einzelne Intervalle mit konstanten Betriebsbedingungen [h]
ti ....... Zeitanteile der einzelnen Intervalle an dem Totalarbeitszyklus des Lagers [%]

Im Bestreben den Entwurf zu beschleunigen, wird oftmals in der Praxis ein vereinfachtes Verfahren der Lebensdauerberechnung für einige Belastungstypen verwendet. Bei dieser Berechnung ist die äußere Belastung durch eine gedachte, mittlere dauernd wirkende ersetzt, die das Lager gleich beeinflusst, wie die tatsächlich wirkende veränderliche Belastung. Die Verfahren für die Festsetzung der mittleren Belastung sind für einige übliche Belastungsarten in einer Tabelle angeführt.

Berechnung der mittleren Lagerbelastung Fm
Veränderliche Belastung mit einer linearen Änderung der Größe, bei einer konstanten Drehzahl

Veränderliche Belastung mit Sinusverlauf, bei einer konstanten Drehzahl
Umlaufende Belastung, bei einer konstanten Drehzahl

Veränderliche Belastungsgröße, bei einer konstanten Drehzahl
Veränderliche Belastungsgröße, bei einer veränderlichen Drehzahl

wo die mittlere Drehzahl ist:

Schwenkbewegung
Eine Schwenkbewegung ersetzt man mit einer gedachten Rotation mit einer Drehzahl, die der Häufigkeit der Schwingungen gleich ist.

 

wo:
Fi ... partielle unveränderliche Belastung [N, lb]
ni ... konstante Drehzahl während der Einwirkung der partiellen Belastungen [1/min]
ti ... Zeitanteile der Einwirkungen der partiellen Belastungen auf den Totalarbeitszyklus des Lagers [%]
p ... Exponent (für Kugellager p=3, für andere Lager p=10/3)
Anmerkung: Die vereinfachte Berechnungsmethode bietet genügend genaue Ergebnisse bei der Berechnung der nominellen Lebensdauer unter Voraussetzung der veränderlichen Belastung mit einer ständigen Richtung. Bei den Belastungen mit einer veränderlichen Größe und Richtung und bei den Berechnungen der modifizierten Lebensdauer, ist die Anwendung der vereinfachten Berechnung nicht geeignet.

 

Der Einfluss der Temperatur auf die Lagertragfähigkeit.

Die üblich hergestellten und gelieferten Wälzlager sind für Betriebstemperaturen bis zu 120 °C (Lager mit Dichtung bis zu 100 °C) bestimmt. Sollte das Lager bei andauernd höheren Temperaturen angewendet werden, ist dieses bei der Herstellung besonders anzupassen, damit dessen Maßstabilität im Betrieb gesichert ist. Die Lager für hohe Temperaturen sind wärmebehandelt, sie verfügen üblich über ein größeres Spiel und eine sonstige Käfigausführung, eventuell werden spezielle Werkstoffe verwendet. Die Wärmestabilisierung der Lager hat die Enthärtung der Laufbahnen zur Folge und damit auch die Verminderung der Tragfähigkeit des Lagers.

Die Anforderungen an den Gebrauch, Herstellung und Lieferung der stabilisierten Lager ist direkt beim Hersteller zu konsultieren, wo Sie auch ausführliche technische Lagerparameter feststellen können. Für die Zwecke eines Vorentwurfs des Lagers kann folgende Orientierungstabelle benutzt werden.

Annähernde Tragfähigkeit der stabilisierten Lager im Vergleich mit üblichen Lagern von übereinstimmenden Maßen
Grenztemperatur [°C] 150 200 250 300 350
Zusatzzeichen S0 S1 S2 S3 S4
Tragzahl [%] 90 - 100 75 - 90 60 -75 50 - 60 45 - 50

 

Sicherheit der Lager bei der statischen Belastung.

Bei einer statischen Belastung ist das Lager bei Stillstand mit einer Kraft belastet, bei einer sehr langsamen Drehung oder bei einer langsamen Pendelung. Die Tragfähigkeit des Lagers ist durch die zulässige Dauerdeformationen der Laufbahnen und der Wälzkörper bestimmt. Das Maß der Sicherheit der statisch beanspruchten Wälzlager ist dann die Tragsicherheit s0 der definierten Beziehung.

wo:
C0 ... statische Tragzahl des Lagers [N, lb]
P0 ... äquivalente statische Lagerbelastung [N, lb]

Statische Tragzahl eines Lagers ist als eine äußere Belastung definiert, die im Berührungspunkt des am meisten belasteten Wälzkörpers eine Dauerdeformation mit einer Größe von 0.0001 des Wälzkörperdurchmessers verursacht. Diese Dauerdeformation hat für die Lagerfunktion gewöhnlich keine schädlichen Auswirkungen. Die Werte der statischen Tragzahlen sind für jedes Lager im zugehörigen Katalog angegeben.

Äquivalente statische Belastung des Lagers ist definiert als eine ausschließlich radiale Belastung (bei Radiallagern) bzw. ausschließlich axiale Belastung (bei Axiallagern), bei deren Einwirkung das Lager dieselbe Lebensdauer hat, die es unter den Bedingungen der tatsächlichen Belastung erreicht. Die Größe der äquivalenten Belastung ist durch folgende Formel beschrieben

wo:
Fr ... Radialkomponente der tatsächlichen Belastung [N, lb]
Fa ... Axialkomponente der tatsächlichen Belastung [N, lb]
X0 ... Koeffizient der radialen statischen Belastung
Y0 ... Koeffizient der axialen statischen Belastung

Die Werte der Koeffizienten X0,Y0 sind von der Art, Ausführung und Größe des Lagers abhängig. Für jedes Lager sind diese im zugehörigen Katalog angegeben.

Tipp: Richtwerte des Sicherheitskoeffizienten finden Sie im Absatz [1.14].

 

Die Reibung in den Lagern und die Lagererwärmung.

Das Reibungsmoment der Wälzlager ist von manchen Faktoren abhängig (Lagerausführung, Schmierungsart, Belastung, Drehzahl ...) und seine genaue Bestimmung ist sehr kompliziert. Deshalb wird in der Praxis bei üblichen Berechnungen oft von einem vereinfachten Modell mit der Anwendung eines geschätzten Reibungskoeffizienten Gebrauch gemacht. Unter der Voraussetzung der normalen Betriebsbedingungen und einer günstigen Schmierungsweise kann man bei denen in mittleren Drehzahlen arbeitenden Wälzlagern den annähernden Wert des Reibungsmoments aus der Gleichung berechnen:

wo:
P ... äquivalente dynamische Lagerbelastung [N]
d ... Durchmesser der Lagerbohrung [mm]
f ... Reibungskoeffizient (in Abhängigkeit von der Lagerart f=<0.0010...0.0050>)

Bei den abgedichteten Lagern ist es notwendig, das Reibungsmoment der Dichtung dem berechneten Reibungsmoment zuzurechnen. Aus dem resultierenden Reibungsmoment lässt sich weiter die Verlustleistung NR bestimmen, die der in der Auflagerung entwickelten Wärme gleich ist.

wo:
n ... Lagerdrehzahl [1/min]

 

Berechnung der Schrägkugel- und Kegelrollenlager.

Wenn die Welle in zwei Schrägkugellagern oder in zwei Kegelrollenlagern gelagert ist, entsteht bei einer Radialbelastung in den Lagern eine wechselseitige innere Axialkraft. Diese Kraft beeinflusst natürlich die Lagertragfähigkeit und ist deshalb in die Berechnung einzubeziehen. Die Größe der Axialbelastung des einen Lagers hängt dabei von dem Berührungswinkel und der gegenseitigen Anordnung der beiden Lager, der Größe der Radialkräfte FrA, FrB und der Größe und der Angriffsrichtung der äußeren Axialkraft Ka ab.

Bei der Berechnung ist die Auflagerung als Komplett zu beurteilen und die beiden Lager gemeinsam zu entwerfen.

 

Betriebsbedingungen.

Erforderliche minimale Lagerbelastung.

Bei einer höheren Drehzahl entsteht bei den unbelasteten Lagern als Folge der Zentrifugalkräfte eine Gefahr der Rutschung der Wälzkörper zwischen den Laufbahnen in den Ringen. Das kann die Lagerabnutzung ungünstig beeinflussen und eine Verminderung der Lagerlebensdauer verursachen. Damit die richtige Wälzbewegung gesichert ist, sollte das Lager im Betrieb immer mit einer bestimmten Minimalkraft belastet sein. Ihre Größe und Richtung hängen von der Lagerart, der Lagerausführung und der Lagergröße und den Betriebsbedingungen ab. Die Beziehungen für die Bestimmung der Minimalbelastung sind gewöhnlich in den Katalogen der einzelnen Hersteller angegeben.

 

Betriebstemperatur.

Damit ein thermisches Gleichgewicht erreicht wird, muss die durch Reibung entwickelte Wärme aus dem Lager abgeführt werden. Die Betriebstemperatur hängt von vielen Faktoren ab, ihre Berechnung ist sehr kompliziert und führt zu einem System von nicht linearen Gleichungen. Für eine schnelle Orientierung kann folgende Beziehung verwendet werden:

wo:
t0 ..... Umgebungstemperatur [°C]
NR .... Verlustleistung [W]
WS ... Kühlungskoeffizient [W/°C]

Der Kühlungskoeffizient gibt die Menge der abgeführten Wärme an die Umgebungsluft bei einem Temperaturgefälle von 1 °C an. Für die im Rahmen der Maschine aufgenommenen Lager kann er annähernd aus der Beziehung

wo:
D ... Außendurchmesser des Lagers [mm]
v ... Luftgeschwindigkeit [m/s] (v~1-2 für Lager innerhalb von Gebäuden, v~2-4 für Lager im Freigelände)

 

Grenzdrehzahl.

Die Drehzahlen der Wälzlager können nicht unbegrenzt erhöht werden. Die Zentrifugalkräfte des Lagers erhöhen seine Belastung, die Ungenauigkeit des Laufes verursacht Schwingungen und die Reibung im Lager führt zu seiner erhöhten Erwärmung. Die Grenzdrehzahl ist von der Art, der Ausführung und Größe des Lagers, dessen Genauigkeit, der Käfigausführung, dem inneren Spiel und von den betrieblichen Verhältnissen in der Auflagerung abhängig. Vor allem sind sie durch die höchste zulässige Schmierstofftemperatur begrenzt.

Eine eindeutig und allgemein gültige Grenze der zulässigen Drehzahl kann für die Wälzlager nicht genau festgelegt werden. Für eine schnelle Orientierung geben die Hersteller in Abmessungstabellen Richtwerte der Grenzdrehzahlen für einzelne Lager an. Diese Werte gehen von den praktischen Erfahrungen aus und gelten für Lager, hergestellt mit einem normalen Spiel in einer normalen Genauigkeitsstufe, unter der Voraussetzung der normalen Betriebsbedingungen und der normalen Kühlung. Die angegebene Drehzahl kann in individuellen Fällen auch überschritten werden, es wird jedoch empfohlen den Hersteller vorher zu konsultieren.

Außer der Grenzdrehzahl geben manche Hersteller in ihren Katalogen neuerdings auch den Wert der s. g. thermischen Referenzdrehzahl an. Die Referenzdrehzahl gibt die zulässige Grenzdrehzahl eines Lagers bei genau definierten Betriebsbedingungen an und dient als ein Ausgangswert für die Bestimmung der zulässigen Drehgeschwindigkeit des Lagers für die gegebenen Betriebsbedingungen.

wo:
nr ... Referenzdrehzahl [1/min]
fp ... Korrekturfaktor für die gegebene Art, Größe und Belastung des Lagers
fv ... Korrekturfaktor für gewählte Schmierungsbedingungen

Das Bestimmungsverfahren der Korrekturfaktoren ist in den Katalogen der einzelnen Hersteller oder in ISO 15312 beschrieben. Die in den Abmessungstabellen angeführten Referenzdrehzahlen sind für folgende Betriebsbedingungen definiert:

 

Schmierung der Wälzlager.

Die Aufgabe der Schmierung der Wälzlager ist die Bildung eines tragenden Schmierfilmes bei der Berührung der Wälzkörper mit den Umlaufbahnen der Ringe. Außerdem schützt der Schmierstoff das Lager gegen Korrosion, verbessert seine Abdichtung, wirkt kühlend und schmiert Lagerstellen mit Gleitreibung.

Die Wälzlager können mit plastischen oder flüssigen Schmierstoffen geschmiert werden. Die Wahl eines geeigneten Schmierstoffes bestimmen vor allem die Drehzahl, die Betriebstemperatur, die Lage der Wellen, das Gesamtkonzept der Auflagerung und die Betriebsökonomie. Wenn die Betriebsbedingungen es erlauben, wird gewöhnlich die Fettschmierung bei den Wälzlagern bevorzugt.

Fettschmierung.

Die Fettschmierung ist besonders mit Hinsicht auf eine einfache Bedienung, Betriebsökonomie und Abdichtung der Lager gegen Schmutz und Feuchtigkeit von Vorteil. Sie macht eine einfachere Anordnung der Auflagerung möglich und eignet sich für hohe- und Stoßbelastungen besser. Schmierfette müssen über gute Schmierfähigkeit und hohe chemische, mechanische und Wärmebeständigkeit verfügen. Auf dem Markt ist ein breites Sortiment von geeigneten Schmierfetten vorhanden. Außerdem bieten die meisten Hersteller einen eigenen Satz von Schmierstoffen an.

Schmierfette
Bezeichnung MIL Viskosität [cSt] Temperatur
[°F]
100 °F 210 °F
Beacon 325 - 13.2 3.3 -65 ... 250
Minapure Grease MIL-G-81937 12.5 3.3 -65 ... 250
Andok C - 110 8.5 -20 ... 250
NYOGEL 7810 - 52 16 -100 ... 450
Versilube G300 - 50 16 -65 ... 350
Aeroshell 7 MIL-G-23827 14.7 3.1 -100 ... 300
Mobil 28 MIL-G-81322 30 5.7 -65 ... 300
Braycote 601EF - 150 45 -112 ... 400
Krytox 240AC MIL-G-27617 260 26 -30 ... 550

Das Schmierfett ist natürlich im Lager nicht unbegrenzt haltbar. Einerseits spritzt er aus dem Lager und andererseits wird er im Laufe der Zeit abgewertet. Deshalb ist es nötig, Schmierstoff nach einem bestimmten Zeitabstand nachzufüllen oder auszuwechseln. Das Nachschmierintervall hängt von der Lagerart und der Lagergröße und den Betriebsbedingungen ab. Die empfohlenen Nachschmierintervalle sind für einzelne Lager in Katalogen der Hersteller angegeben.

Ölschmierung.

Die Ölschmierung der Wälzlager ist weniger vorteilhaft und wird deshalb nur in folgenden Fällen angewendet:

In Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen und der benötigten Auflagerungskonstruktion werden dabei diverse Schmierarten der Lager mit Öl angewendet (Ölbad, Ölzirkulation, Ölberieselung, Ölnebel). Für die Lagerschmierung werden in der Regel Mineralöle verwendet. Eine entscheidende Öleigenschaft ist die kinematische Viskosität, die mit der zunehmenden Temperatur abnimmt. Praktische Erfahrungen zeigen dabei, dass die kinematische Viskosität für übliche Auflagerungen bei der Betriebstemperatur 12 mm2/s nicht unterschreiten sollte. Ein Leitfaden für die Auswahl von Öl mit einer geeigneten Betriebsviskosität ist die in der Abhängigkeit von dem mittleren Lagerdurchmesser und der Lagerdrehzahl bestimmte Bezugsviskosität.

Bezugsviskosität n1

Ein Qualitätskriterium der Schmierung von Wälzlagern ist dann das Viskositätsverhältnis:

wo:
n .... Viskosität des Schmierstoffes bei der Betriebstemperatur [mm2/s]
n1 ... Bezugsviskosität [mm2/s]

Für das Viskositätsverhältnis k<1 wird empfohlen, ein Hochdrucköl mit EP Zusatzstoffen zu verwenden. Eine sehr lange Haltbarkeit gegen Ermüdung wird bei k=3..4 erreicht.

Viskosität der Mineralöle n40 bei einer Referenztemperatur von 40 °C (~100 °F).

Tipp: Für eine schnelle Bestimmung der Schmierstoffviskosität bei einer Arbeitstemperatur können Sie die Hilfsberechnung im Absatz [4.1] anwenden.

 

Herstellungsgenauigkeit und Passung der Wälzlager.

Maß- und Laufgenauigkeit.

Als Genauigkeit der Wälzlager verstehen wir die Genauigkeit deren Maße, Form und Lauf (radialer und axialer Planschlag der Ringe). Gewöhnlich werden Lager in der Normalgenauigkeit hergestellt, die in der Lagerbezeichnung nicht gekennzeichnet ist. Die Lagergenauigkeit ist international genormt, die Kennzeichnung der einzelnen Genauigkeitsstufen ist in der Tabelle zu finden:

Norm Genauigkeitsklasse
GB G E D C B
ISO Normal Class6 Class5 Class4 Class2
ANSI ABEC-1 ABEC-3 ABEC-5 ABEC-7 ABEC-9
DIN P0 P6 P5 P4 P2
JIS 0 6 5 4 2

Eingehende Informationen sind aus dem zugehörigen Katalog der Lager zu entnehmen.

 

Lagerluft.

Die Lagerluft ist ein Wert der freien Verschiebung des einen Ringes gegenüber dem anderen aus der einen Endstellung in die andere. Den entscheidenden Einfluss auf den richtigen Lagerlauf hat vor allem das Radialspiel. Für die normalen Betriebsbedingungen sind Lager mit normalem Radialspiel C0 bestimmt, die in der Lagerbezeichnung nicht gekennzeichnet sind. Für ausdrücklich unterschiedliche Betriebsbedingungen werden kleinere Spiele C2 oder größere C3, C4, C5 gewählt.

Eingehende Informationen sind aus dem zugehörigen Katalog der Lager zu entnehmen.

 

Passung der Wälzlager.

Für die Lebensdauer eines Wälzlagers ist die Wahl der richtigen Passung der Lagerringe auf der Welle und im Körper von großer Bedeutung. Für die Auswahl der geeigneten Toleranzen sind namentlich folgende Punkte entscheidend:

Orientierungswerte für die Toleranzwahl finden Sie in folgenden Tabellen, genaue Angaben für einzelne Typen und Größen der Lager sind im dazugehörigen Katalog.

Toleranzen des Durchmessers der Wellen für Radiallager
Betriebsbedingungen Toleranz
Kugellager Zylinderrollen-,

Kegelrollenlager

Toroidal-,

Pendelrollenlager

Punktlast am Innenring
Normale und kleine Belastungen g6
Große Belastung und Stoßbelastungen h6
Umfangslast für Innenring oder unbestimmte Lastrichtung
Kleine und veränderliche Belastungen (P<0.07*C) j6, k6 j6, k6  
Normale und große Belastungen (P>0.07*C) j5, k5, k6, m5, m6, n6 k5, k6, m5, m6, n6, p6 k5, k6, m5, m6, n6, p6, r6, r7
Große Belastungen, Stoßbelastungen (P>0.15*C)   n6, r6, p6 n6, r6, p6
Hohe Genauigkeit der Lagerung, kleine Belastungen h5, j5, k5 j5, k5  
Reine Axialbelastung
  j6, js6 j6, js6  
 
Toleranzen des Durchmessers der Gehäusebohrungen für Radiallager
Betriebsbedingungen Toleranz
Umfangslast für Außenring
Große Belastungen, Stoßbelastungen (P>0.15*C) P7
Normale und große Belastungen (P>0.07*C) N7
Kleine und veränderliche Belastungen (P<0.07*C) M7
Unbestimmte Lastrichtung
Große Stoßbelastungen M7
Normale und große Belastungen (P>0.07*C) K7
Normale und kleine Belastungen (P<0.07*C) J7
Genauer bzw. geräuscharmer Lauf
Kugellager J6
Andere Wälzlager JS5, K5, K6
Punktlast für Außenring
Alle Belastungen (P<0.15*C) H7, H8
Wärmezufuhr durch die Welle G7
 
Toleranzen des Durchmessers von Wellen und der Gehäusebohrungen für Axiallager
Lagerart Toleranz
Welle Gehäusebohrung
Axial-Kugellager, Zylinderrollenlager j6, h6, h8 H7, H8, H10
Axial-Pendelrollenlager j6, js6, k6, m6, n6 H7, K7, M7

 

Berechnungsverfahren.

Die Auswahl, Berechnung und Kontrolle des Wälzlagers besteht in folgenden Schritten:

  1. Einstellen der gewünschten Berechnungseinheiten (SI / Imperial). [1.1]
  2. Aus der Auswahlliste [1.2] gewünschte Lagerart auswählen. Bei der Auswahl einer geeigneten Lagerart kann Ihnen das Vergleichsdokument "Wahl eines Wälzlagers" behilflich sein.
  3. In der Auswahlliste [1.4] wählen Sie sich den erforderlichen Hersteller der Lager aus.
  4. Wenn Lager der ausgewählten Art in einigen diversen Ausführungen hergestellt werden, die passende Ausführung in den Listen [1.5, 1.6] auswählen.
  5. Im Absatz [1.7] die Belastungsparameter des Lagers eingeben. Bei den mit einer veränderlichen Belastung beanspruchten Lager verwenden sie zur Ermittlung der Mittelbelastung die Hilfsberechnung [5]
  6. Sollte das Lager im Betrieb mit dynamischen Zusatzkräften beansprucht werden, entsprechende Koeffizienten im Absatz [1.15] definieren.
  7. Geforderte Lagerlebensdauer [1.13] und geforderte Tragsicherheit bei der statischen Lagerbelastung [1.14] eingeben.
  8. Automatische Suche nach dem geeigneten Lager durch Betätigung der Schaltfläche "Aufsuchen" in der Zeile [2.1] starten. Sollte für die Berechnung kein geeignetes Lager aufgefunden werden, eine andere Art [1.2] oder Ausführung des Lagers [1.3] wählen und die Berechnung wiederholen.
    Hinweis: Bei den in einem Paar von Kegellagern bzw. bei den in einem Paar von Schrägkugellagern gelagerten Wellen, wenden sie für die Auswahl der Lager die spezielle im Kapitel [6] aufgeführte Berechnung an.
  9. Die Parameter des im Absatz [2] entworfenen Lagers kontrollieren, eventuell für bekannte Betriebsparameter die modifizierte Lagerlebensdauer im Absatz [3] ausrechnen. Wenn irgendwelche empfohlenen Werte bei dem entworfenen Lager überschritten sind, eventuell das Lager Ihre Anforderungen nicht erfüllt, benutzen Sie zur Auffindung eines anderen Lagers auf der Schaltfläche "Weiter". Ein geeignetes Lager kann auch manuell in der Auflistung [2.1] gefunden werden.
  10. Die Tabelle mit einer gerechten Lösung unter einem neuen Namen speichern.

Wahl der Lagerart, Lagerbelastung. [1]

In diesem Absatz die gewünschte Art und Ausführung des Lagers wählen, dessen Belastung definieren und die verlangten Festigkeitskenngrößen des Lagers eingeben.

1.1 Berechnungseinheiten.

In der Auswahlliste das geforderte Einheitssystem für die Berechnung wählen. Bei der Umschaltung der Einheiten werden sofort sämtliche Werte umgerechnet.

Hinweis: Bei Einstellung der Einheiten, die sich von den im zugehörigen Katalog angewendeten Einheiten unterscheiden, werden die tabellarischen Parameter des Lagers bei der Umrechnung abgerundet.

1.2 Lagerart.

In der Auswahlliste die gewünschte Lagerart wählen. Einen Vergleich der grundlegenden Arten der Wälzlager können Sie im Dokument "Wahl eines Wälzlagers" finden.

Hinweis: Wenn die Welle in zwei Schrägkugellagern oder in zwei Kegelrollenlagern gelagert ist, die Hilfsberechnung im Absatz [6] für die Wahl und Kontrolle der Lager anwenden.

1.3 Lagerausführung.

In der Auswahlliste [1.4] wählen Sie sich den erforderlichen Hersteller der Lager aus. Zur schnelleren Orientierung sind in der Auflistung die Bereiche der Innendurchmesser der Lager angeführt, die vom vorgegebenen Hersteller gelieferten werden.

Im Rahmen jeder Bauart können die Wälzlager in diversen Ausführungen hergestellt werden, die sich von einigen Eigenschaften in der Grundkonstruktion unterscheiden. Wenn der Hersteller die Lager in mehreren Ausführungen für die ausgewählte Bauart des Lagers [1.2] liefert, werden in den Zeilen [1.5 .. 1.6] die entsprechenden Auswahllisten des Programms angeboten. Die verlangte Lagerausführung ist als Auswahl aus diesen Auflistungen einzustellen.

Tipp: Informationen über die gegenseitige Austauschbarkeit der maßgleichen Lager der unterschiedlichen Hersteller sind in den Vergleichstabellen im letzten Kapitel der Benutzerhilfe zu finden.

1.7 Lagerbelastung.

In diesem Absatz die Radial- und Axialkomponente der äußeren Belastung des Lagers und seine Drehzahl bei ständigen unveränderlichen Betriebsbedingungen eingeben.

Tipp: Wenn die tatsächliche Lagerbelastung einen veränderlichen Charakter hat, ist die Hilfsberechnung im Absatz [5] zur Ermittlung der mittleren unveränderlichen Belastung anzuwenden. Eingehende Informationen über die bei veränderlichen Bedingungen arbeitenden Lager, finden sie im theoretischen Teil der Hilfe.

1.12 Geforderte Parameter des Lagers.

In diesem Absatz die verlangten Festigkeitskenngrößen des Lagers eingeben. Für die dynamisch belasteten Lager ist ihre Lebensdauer maßgebend, für die statisch belasteten dann ihr Tragsicherheit.

1.13 Lebensdauer des Lagers.

Die verlangte Lebensdauer des Lagers eingeben.

Richtwerte der Lebensdauer der Wälzlager
Lebensdauer [stunden] Maschinenart
300 - 3000 Haushaltsmaschinen, landwirtschaftliche Maschinen, Instrumente, medizinisch-technische Geräte
3000 - 8000 Maschinen für kurzzeitigen oder unterbrochenen Betrieb: Elektro-Handwerkzeuge, Montagekrane, Baumaschinen
8000 - 12000 Maschinen für kurzzeitigen oder unterbrochenen Betrieb mit hohen Anforderungen an die Betriebssicherheit: Aufzüge, Stückgutkrane
10000 - 25000 Maschinen für täglich achtstündigen Betrieb, die nicht stets voll ausgelastet werden: Zahnradgetriebe für allgemeine Zwecke, ortsfeste Elektromotoren, Kreiselbrecher
20000 - 30000 Maschinen für täglich achtstündigen Betrieb, die voll ausgelastet werden: Werkzeugmaschinen, Holzbearbeitungsmaschinen, Maschinen für Fabrikationsbetriebe, Krane für Massengüter, Gebläse Förderbandrollen, Druckereimaschinen, Separatoren und Zentrifugen
40000 - 50000 Maschinen für Tag- und Nachtbetrieb: Walzwerksgetriebe, mittelschwere Elektromaschinen, Kompressoren, Grubenaufzüge, Pumpen, Textilmaschinen
30000 - 100000 Windenergieanlagen einschließlich Hauptwelle, Azimutlager, Blattverstellgetriebe und Generatorenlager
60000 - 100000 Maschinenanlagen in Wasserwerken, Drehöfen, Rohrschnellverseilmaschinen, Getriebe für Hochseeschiffe
> 100000 Groß-Elektromaschinen, Kraftanlagen, Grubenpumpen und -gebläse, Lauflager für Hochseeschiffe

 

Bei Räderfahrzeugen sind die Lebensdauerwerte gewöhnlich in Millionen Betriebskilometern angegeben.

Lebensdauer [106 km] Art des Fahrzeugs
0.1 - 0.3 Straßenfahrzeugen
0.8 Schienenfahrzeugen - Güterwagen
1.5 Schienenfahrzeugen - Nahverkehrsfahrzeuge, Straßenbahnen
3 Schienenfahrzeugen - Reisezugwagen für Fernverkehr
3 - 5 Schienenfahrzeugen - Diesel- und Elektrolokomotiven

Für die Umrechnung ist die Beziehung

zu gebrauchen, wobei ist:
n ... Drehzahl des Lagers [1/min]
D ... Durchmesser des Fahrzeugrades [m]

1.14 Statische Tragsicherheit.

Die geforderte Tragsicherheit bei der statischen Lagerbelastung eingeben.

Minimale zulässige Werte der statischen Tragsicherheit
Betriebsweise Kugellager Andere Wälzlager
Drehbewegung, keine Anforderungen an die Laufruhe
Ruhiger Betrieb, erschütterungsfrei 0.5 1
Normale Betriebsweise 0.5 1
Stark stoßbelastet 1.5 2.5
Drehbewegung, normale Anforderungen an die Laufruhe
Ruhiger Betrieb, erschütterungsfrei 1 1.5
Normale Betriebsweise 1 1.5
Stark stoßbelastet 1.5 3
Drehbewegung, hohe Anforderungen an die Laufruhe
Ruhiger Betrieb, erschütterungsfrei 2 3
Normale Betriebsweise 2 3.5
Stark stoßbelastet 2 4
Nicht umlaufende Lager
Ruhiger Betrieb, erschütterungsfrei 0.4 0.8
Normale Betriebsweise 0.5 1
Stark stoßbelastet 1 2
Schwenkbewegung
Große Schwenkamplitude mit kleiner Frequenz und mit ungefähr konstanter periodischer Belastung 1.5 2
Kleine Schwenkamplitude mit großer Frequenz mit ungleichförmiger Stoßbelastung 2 3

Anmerkung: Bei axialen Pendelrollenlagern wird der Minimalwert der Tragsicherheit s0=4 empfohlen.

1.15 Dynamische Zusatzkräfte.

Bei den Maschinen im Betrieb wirken üblich auf die Auflagerung noch weitere zusätzliche dynamische Kräfte (Schwingungen, Schläge), die die Lagerbelastung vergrößern. Diese Zusatzkräfte lassen sich meistens nicht genau berechnen oder abmessen. Ihr Einfluss wird deshalb mittels verschiedener empirischer Koeffizienten ausgedrückt, mit denen die berechneten Radial- und Axialkräfte zu multiplizieren sind.

In diesem Absatz sind einzelne Koeffizienten in Abhängigkeit von der verwendeten Maschinenbauart festzulegen. Der resultierende Koeffizient der zusätzlichen Kräfte wird in [1.11] errechnet.

1.17 Zusatzkräfte von den Zahnradgetrieben.

Bei den Zahnradübersetzungen wird die Größe der Zusatzkräfte von der Genauigkeit der Verzahnung und den an die Übersetzung angeschlossenen Maschinen abhängig sein.

Der sich aus der Ungenauigkeit der Verzahnung fk ergebende Koeffizient der Zusatzkräfte ist in der Zeile [1.19] einzugeben. Die empfohlenen Werte sind für den ausgewählten Verzahnungstyp [1.18] im grünen Feld angegeben.

Der sich von den angeschlossenen Maschinen fd ergebende Koeffizient der Zusatzkräfte ist in der Zeile [1.21] einzugeben. Empfohlene Werte für den ausgewählten Maschinentyp [1.20] sind im grünen Feld angegeben.

Anmerkung: Nach der Einschaltung der Ankreuzkästchen [1.19, 1.21], werden in die Berechnung die Mittelwerte der Koeffizienten automatisch eingesetzt.

1.22 Zusatzkräfte von den Riemenübersetzungen.

Bei den Riemenübersetzungen hängt die Größe der Zusatzkräfte von der Riemenart und der Riemenvorspannung ab. Der Koeffizient der Zusatzkräfte fp ist in der Zeile [1.24] einzugeben. Die Angaben von seinem Wert sind gewöhnlich in den Unterlagen der Riemenhersteller angeführt. Wenn diese nicht erreichbar sind, sind die empfohlenen Werte anzuwenden, die für den gewählten Riementyp [1.23] im grünen Feld angeführt sind. Höhere Werte aus dem angeführten Bereich sind für kleine Wellenabstände, schlagartige Belastungen oder eine hohe Riemenvorspannung zu benutzen.

Anmerkung: Nach Einschaltung der Ankreuzkästchen [1.24] wird in die Berechnung der Mittelwert des Koeffizienten automatisch eingesetzt.

Bestimmung der Lagergröße. [2]

Dieser Absatz dient der Auswahl des Lagers einer geeigneten Größe. Die Lagergröße ist in der Auswahlliste [2.1] auszuwählen. Festigkeits-, Maß- und Betriebsparameter des ausgewählten Lagers werden in der Realzeit im Absatz [2.2] ausgerechnet.

Tipp: Zur Erleichterung für den Entwurf ist das Programm mit der Funktion 'Automatisches Aufsuchen des Lagers mit einer geeigneten Größe' ausgerüstet. Die automatische Wahl des Lagers ist mit den Schaltflächen in der Zeile [2.1] zu starten.

2.1 Wahl der Lagergröße.

In der Auswahlliste ist ein Lager der erforderlichen Größe auszuwählen. Die einzelnen Lager sind in der Liste aufwärts gemäß der Größe des inneren Durchmessers angeordnet. Tabellarische Parameter des Lagers sind in den Spalten in folgender Rangfolge angeordnet:
- Hauptabmessungen des Lagers (Innen- und Außendurchmesser, Lagerbreite)
- dynamische und statische Tragzahl des Lagers (C, C0)
- Grenzdrehzahl des Lagers bei Öl-. bzw. Fettschmierung (nO, nG)
- Lagerkennzeichnung

Automatische Lagerauswahl

Zur Erleichterung für den Entwurf ist das Programm mit der Funktion 'Automatisches Aufsuchen des Lagers mit einer geeigneten Größe' ausgerüstet. Nach Betätigung der Tastfläche "Aufsuchen" findet das Programm das erste Lager, das die im Absatz [1.12] definierten Anforderungen auf die Lebensdauer und statische Tragsicherheit erfüllt. Wenn irgendwelche Werte beim entworfenen Lager überschritten sind, eventuell das Lager Ihre Anforderungen nicht erfüllt, ist für das Auffinden eines anderen Lagers die Schaltfläche "Weiter" zu betätigen.

Bei der automatischen Suche nach dem geeigneten Lager kontrolliert das Programm auch eine eventuelle Überschreitung der zulässigen Belastung [2.9, 2.10]. Sollte die Berechnung kein geeignetes Lager aufsuchen, ist eine andere Art [1.2] oder Ausführung des Lagers [1.3] zu wählen und die Berechnung ist zu wiederholen.

2.2 Parameter des ausgewählten Lagers.

In diesem Absatz sind Grundparameter eines ausgewählten Lagers in Realzeit berechnet. Im linken Teil sind die Festigkeits- und Betriebsparameter des Lagers angeführt, im rechten Teil dann seine Größe.

Tipp: Die Bedeutung und ausführliche Beschreibung der einzelnen Parameter sind aus dem theoretischen Teil der Hilfe zu entnehmen.

2.9, 2.10 Zulässige Radial- bzw. Axialbelastung.

Nicht alle Typen der Wälzlager ermöglichen, kombinierte Belastungen zu übertragen. Einige Typen sind nur für die Aufnahme der Radialkräfte bestimmt, andere für die Axialbelastung, bei manchen Typen ist es erlaubt, in der gegebenen Richtung nur eine Belastung von einer begrenzten Größe zu übertragen. Die empfohlene Größe der zulässigen Belastungen ist bei einem gegebenen Typ vom Hersteller vorgeschrieben und für das ausgewählte Lager in der Zeile [2.9] bzw. [2.10] errechnet.

Anmerkung: Wenn der Hersteller für einen gegebenen Typ und Ausführung des Lagers keine Begrenzungen für die Übertragung der kombinierten Belastungen angibt, sind in den Zeilen [2.9, 2.10] keine Werte angeführt.

2.13 Verlustleistung.

Bezugswert, der für gegebene Art und Größe des Lagers unter der Voraussetzung der Normalen Betriebsbedingungen, Lagerbelastung P/C≈0.1 und einer günstigen Schmierungsweise gültig ist.

Betriebsparameter, modifizierte Lebensdauer eines Lagers. [3]

In diesem Absatz sind für die gegebenen Betriebsparameter des ausgewählten Lagers (die Lagerschmierung) seine modifizierte Lebensdauer [3.12] errechnet.

3.1 Kinematische Schmierstoffviskosität.

In der Zeile [3.3] ist die kinematische Viskosität des angewandten Schmierstoffes bei Betriebstemperatur einzugeben. Bei einem Schmierfett ist die kinematische Viskosität seines Grundölteils angegeben.

Praktische Erfahrungen zeigen dabei, dass die kinematische Viskosität für übliche Auflagerungen bei der Betriebstemperatur 12 mm2/s nicht unterschreiten sollte. Ein Leitfaden für die Auswahl von Öl mit einer geeigneten Betriebsviskosität ist die in der Abhängigkeit von dem mittleren Lagerdurchmesser und der Lagerdrehzahl bestimmte Bezugsviskosität [3.2]. Ein Qualitätskriterium der Schmierung von Wälzlagern ist dann das Viskositätsverhältnis [3.4]. Für das Viskositätsverhältnis k<1 wird empfohlen, ein Hochdrucköl mit EP Zusatzstoffen zu verwenden. Eine sehr lange Haltbarkeit gegen Ermüdung wird bei k=3..4 erreicht.

Tipp: Für die Bestimmung der Betriebstemperatur ist die Hilfsberechnung [4.1] anzuwenden.
Hinweis: Die üblich hergestellten und gelieferten Wälzlager sind für Betriebstemperaturen bis zu 120 °C (Lager mit Dichtung bis zu 100 °C) bestimmt.
Anmerkung: Eingehende Informationen über die Schmierung der Wälzlager sind aus dem theoretischen Teil der Hilfe und den Herstellerkatalogen zu entnehmen.

3.7 Berechnung der modifizierten Lebensdauer.

Die nominelle Lebensdauer [2.5] beurteilt die Lebensdauer der Wälzlager nur in Hinsicht auf einwirkende Belastungen und berücksichtigt nicht weitere Einflüsse, wie es Betriebsbedingungen, Herstellungsqualität oder Eigenschaften der benutzten Werkstoffe sind. In diesem Absatz ist für die gegebene Belastung, verlangte Zuverlässigkeit und vorausgesetzte Betriebsviskosität und den Verschmutzungsgrad des Schmierstoffes die modifizierte Lebensdauer des ausgewählten Lagers berechnet.

Anmerkung: Die Berechnung der modifizierten Lebensdauer des Lagers wird nach der neuen ISO-281-Methodik durchgeführt.
Tipp: Eingehende Informationen über die Berechnung der Lebensdauer der Wälzlager sind aus dem theoretischen Teil der Hilfe zu entnehmen.

3.9 Erforderliche Erlebenswahrscheinlichkeit.

In der Auswahlliste die verlangte Erlebenswahrscheinlichkeit wählen.

Die Erlebenswahrscheinlichkeit gibt den prozentualen Anteil der Lager aus einer Gruppe von identischen unter gleichen Betriebsbedingungen arbeitenden Lagern an, die im Betrieb tatsächlich die berechnete Lebensdauer erreichen. Die nominelle Lebensdauer der Wälzlager [2.5] ist für eine Erlebenswahrscheinlichkeit von 90% bestimmt.

3.10 Schmierstoffverunreinigung.

In der Zeile [3.11] den Verunreinigungsbeiwert des Schmierstoffes eingeben. Sein Wert bewegt sich im Bereich <0..1>, die empfohlenen Werte sind für gewählte Verschmutzungsstufen [3.10] im grünen Feld angeführt.

Der Verschmutzungsgrad des Schmierstoffes wird in mehrere Stufen aufgeteilt:

Anmerkung: Nach der Einschaltung des Ankreuzkästchens [3.11] wird der Mittelwert des Koeffizienten in die Berechnung in Abhängigkeit von der gewählten Verschmutzungsstufe des Schmierstoffes [3.10] automatisch eingesetzt.

Hilfsberechnungen. [4]

In diesem Absatz sind einige Hilfsberechnungen für annähernde Festlegung verschiedener Betriebsparameter der Wälzlager angeführt (Betriebsviskosität des Schmierstoffes, Länge des Nachschmierintervalls, verlangter Öl-Volumenstrom, ..).

4.1 Berechnung der Betriebsviskosität des Schmierstoffes.

Dieser Absatz ist für die Ermittlung der annähernden kinematischen Viskosität eines ausgewählten Schmierstoffes bei der Betriebstemperatur [4.2] bestimmt. Die Berechnung ist in zwei Teile aufgeteilt:

Anmerkung: Den genauen Wert der Betriebsviskosität stellen Sie aus den Materialblättern des entsprechenden Schmierstoffes fest.

4.11 Schmierung des Lagers.

In diesem Absatz ist für das ausgewählte Lager [2.1] und die ausgewählte Schmierungsart [4.12] der verlangte Öl-Volumenstrom [4.13] berechnet, bzw. die Länge des Nachschmierintervalls [4.14].

4.13 Notwendige Öl-Volumenstrom.

In dieser Zeile ist die benötigte Ölmenge zur Lagerabkühlung für die gegebene Lagererwärmung (Verlustleistung [2.13]) bei Anwendung der Zirkulationsschmierung ermittelt. Der berechnete Volumenstrom ist ein theoretischer tabellarischer Wert, der für eine Differenz der Öltemperaturen am Öleintritt und Ölaustritt von DT=10 °C festgelegt ist.

Anmerkung: Die Berechnung berücksichtigt nicht die äußere Kühlung des Lagers unter Einfluss der Konduktion, Radiation oder Konvektion. Die praktischen Erfahrungen zeigen, dass ein um zirka 20-40% niedrigerer Öl-Volumenstrom bei normalen, bis zu 70% dann bei sehr guten Abkühlungsbedingungen genügt.

4.14 Schmierfrist.

In dieser Zeile ist für die gegebene Belastung und Drehzahl des ausgewählten Lagers die empfohlene Länge des Nachschmierintervalls festgelegt. Der angeführte Wert ist für die Belastungen C/P>4, normale Schmierbedingungen und für eine Betriebstemperatur des Schmierstoffes bis zu 70 °C (~160 °F) gültig. Bei höheren Temperaturen wird das Nachschmierintervall verkürzt.

Veränderliche Lagerbelastung. [5]

Die oben angeführten Berechnungen der Lebensdauer der Wälzlager gehen von der Voraussetzung aus, dass das Lager unter ständigen unveränderlichen Betriebsbedingungen arbeitet. In der Praxis wird diese Voraussetzung oftmals nicht erfüllt.

Die in diesem Absatz angeordnete Hilfsberechnung ist für die Ermittlung der mittleren unveränderlichen Belastung bei den Einsatzfällen bestimmt, wo das Lager einer Belastung mit der veränderlichen Größe und ständigen Richtung ausgesetzt ist, bei einer konstanten oder veränderlichen Drehzahl.

Bei der Berechnung der Mittelbelastung ist in nachfolgenden Schritten vorzugehen:

  1. Der Arbeitszyklus des Lagers ist in mehrere Intervalle aufzuteilen, in denen die Betriebsbedingungen annähernd konstant sind (s. Abbildung).
  2. In der Auswahlliste [5.1] die Anzahl dieser Intervalle eingeben.
  3. In der Eintrittstabelle [5.2] die Betriebsbedingungen für einzelne Intervalle definieren.
  4. Die mittlere unveränderliche Belastung ist im Absatz [5.3] errechnet. Mittels der Schaltfläche "Übertragung" sind die Angaben über die Belastung in die Hauptberechnung zu übertragen.
Hinweis: Diese Berechnung hat einen nur annähernden Charakter und bietet genügend genaue Ergebnisse bei den Berechnungen der nominellen Lebensdauer, unter Voraussetzung der veränderlichen Belastung mit ständiger Richtung. Für Berechnungen der modifizierten Lebensdauer (oder wenn das Lager einer Belastung mit der veränderlichen Größe und auch veränderlichen Richtung ausgesetzt ist) ist es geeigneter, eine mehr komplexe Methode für die Berechnung der Lebensdauer der Wälzlager zu wählen. Eingehende Informationen über Berechnungen der bei veränderlichen Betriebsbedingungen arbeitenden Lager, sind aus dem theoretischen Teil der Hilfe zu entnehmen.

Berechnung der Schrägkugellager und Kegelrollenlager. [6]

Wenn die Welle in zwei Schrägkugellagern oder in zwei Kegelrollenlagern gelagert ist, entsteht bei einer Radialbelastung in den Lagern eine wechselseitige innere Axialkraft. Diese Kraft beeinflusst natürlich die Lagertragfähigkeit und ist deshalb in die Berechnung einzubeziehen. Die Größe der Axialbelastung des einen Lagers hängt dabei von dem Berührungswinkel und der gegenseitigen Anordnung der beiden Lager, der Größe der Radialkräfte FrA, FrB und der Größe und der Angriffsrichtung der äußeren Axialkraft Ka ab.

Bei der Berechnung ist die Auflagerung als Komplett zu beurteilen und die beiden Lager gemeinsam zu entwerfen. Bei dem Entwurf der Lager ist in folgenden Schritten vorzugehen:

  1. Durch Betätigung des zugehörigen Umschalters im Bild [6.1] die entsprechende Anordnung der Lager und die Richtung der Wirkung der äußeren Axialkraft wählen. Die Berechnung setzt die Wirkungsrichtung der äußeren Axialkraft in der Wellenachse voraus. Wenn die äußere Axialkraft auf den Lagerkörper auswirkt, sind die Kräfte in der Welle in der entgegengesetzten Richtung zu betrachten.
  2. In der Auswahlliste [6.2] die geforderte Lagerart wählen.
  3. Die Größe der äußeren Axialkraft [6.3] eingeben.
  4. Aus den Einlageverzeichnissen [6.5, 6.13] die Ausführung der beiden Lager auswählen.
  5. Für die beiden Lager zugehörige Radialbelastungen [6.6, 6.14] eingeben.
  6. Mit dem nächsten Schritt sind beide Lager schrittweise auszuwählen. Wenn die Vergabe eindeutig ist, zeigt das Programm in der Zeile [6.4] bzw. [6.12] eine Empfehlung an, welches Lager geeigneter ist, als erstes entworfen zu werden.
  7. Die automatische Suche nach dem geeigneten Lager durch Betätigung der Schaltfläche "Aufsuchen" in der Zeile [6.7, 6.15] starten. Die nominelle Lebensdauer der beiden Lager wird in den Zeilen [6.10, 6.18] errechnet.
  8. Mittels der Schaltflächen "Übertragung" in den Zeilen [6.11, 6.19] übertragen Sie die ausgewählten Lager in die Hauptberechnung. Hier sind die Parameter des entworfenen Lagers im Absatz [2] zu kontrollieren, eventuell ist für bekannte Betriebsparameter die modifizierte Lebensdauer des Lagers im Absatz [3] zusätzlich zu berechnen.
Hinweis: Die hier durchgeführte Lagerberechnung arbeitet mit folgenden Angaben aus dem Einleitungsabsatz:
- Drehzahl des Lagers [1.8]
- verlangte Lebensdauer [1.13]
- im Absatz [1.15] definierte dynamische Zusatzkräfte
Vor dem eingentlichen Entwurf der Lager sind diese Angaben im Absatz [1] einzugeben.

Grafische Ausgabe, CAD - Systeme.

Die Informationen über die Möglichkeiten der 2D- und 3D-graphischen Ausgabe und die Informationen über das Zusammenwirken mit den 2D- und 3D CAD-Systemen finden Sie im Dokument "Grafische Ausgabe, CAD - Systeme".

Einstellung der Berechnungen, Sprachenänderung.

Die Informationen über die Einstellung der Berechnungsparameter und der Spracheneinstellung finden Sie im Dokument "Einstellung der Berechnungen, Sprachenänderung".

Benutzerspezifische Anpassungen der Berechnung.

Die allgemeinen Informationen darüber, wie man die Berechnungshefte ändern und erweitern kann, sind im Dokument "Benutzerspezifische Anpassungen der Berechnung" aufgeführt.

Austauschbarkeit der Lager.

In diesem Kapitel finden Sie Informationen über gegenseitige Austauschbarkeit der maßgleichen Lager der unterschiedlichen Hersteller.

Rillenkugellager.

1600 Series

R Series - Tabelle 1

R Series - Tabelle 2

XLS Series

Thin section bearings

Aerospace bearings

 

Schrägkugellager.

Schrägkugellager, einreihig

Vierpunktlager

 

Nadellager.

Nadellager mit Innenring

Nadellager ohne Innenring

 

Kegelrollenlager.

Kegelrollenlager - Teil 1

Kegelrollenlager - Teil 2

Kegelrollenlager - Teil 3

Kegelrollenlager - Teil 4

Kegelrollenlager - Teil 5

Kegelrollenlager - Teil 6

 

Axial-Rillenkugellager.

GT, FT Series

EW Series

W, XW Series

 

Axial-Zylinderrollenlager.

RT, RTW Series