BERECHNUNG DER LEBENSDAUER VON WÄLZLAGERN

Das Funktionsprinzip eines Wälzlagers besteht darin, die Reibung zwischen Maschinenteilen zu minimieren, die sich in verschiedenen Verhaltensweisen wie unterschiedlichen Geschwindigkeiten, entgegengesetzten Richtungen oder einer festen Oberfläche, die sich dreht, zeigen.

Obwohl dies mit bloßem Auge nicht sichtbar ist, erfahren die Laufbahnen oder Kugeln innerhalb des Lagers mikroskopische Verformungen, die durch ihre Härte in Abhängigkeit von einer bestimmten Geschwindigkeit und Belastung bestimmt werden. Normalerweise verteilen Kugeln und Laufbahnen, die linear oder punktuell Druck ausüben, diese Kräfte zusammen mit dem Lagerring auf eine größere Fläche, dh einen bestimmten Bereich, anstatt linearen oder punktuellen Kontakt, was die Reibung erzeugt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Kugeln im Lager drehen. Alle Lager müssen mit einer gewissen Kraft betrieben werden.

Es gibt keine festen Regeln für die Auswahl von Lagern; Jeder Konstrukteur kann in denselben Maschinen unterschiedliche Lager verwenden. Die Hauptsache ist, dass das Lager den Anforderungen entspricht.

Dazu sollten die folgenden Merkmale aus den Katalogen berücksichtigt werden:

• Radiale und axiale Lasten
• Betriebsgeschwindigkeit
• Betriebsdauer
• Lagerlebensdauer
• Schmierungsart
• Auswahl der Dichtelemente
• Betriebstemperatur
• Lärmpegel
• Vibrationen während des Betriebs
• Montageart und vieles mehr.

In unserem Land wählen die meisten Designer und Ingenieure Lager aufgrund des Innendurchmessers, des Außendurchmessers und der Belastung. Dies führt zu schwerwiegenden Fehlern. Anstelle von Berechnungen wie Belastung, Lebensdauer und Temperatur können diese Werte jetzt in den Katalogen jedes Unternehmens gefunden werden.

 

ÄQUIVALENTE DYNAMISCHE BELASTUNG (P)

Die aus den radialen und axialen Belastungen resultierende Kraft ist der Hauptfaktor, welcher die Lebensdauer des Lagers bestimmt.

Die resultierende Kraft wird in der Literatur der Lager als „Äquivalente dynamische Belastung (P)“ bezeichnet und ihre Formel lautet: P(N)= Fr *cos β+ Fa * sinβ.

Die Werte sinβ und cos β unterscheiden sich je nach Art und Maß des Lagers und werden im Katalog der Lager als Koeffizient X und Y angegeben. So ergibt sich folgende Formel:

P=X* Fr + Y* Fa

Wenn Fa unterhalb einer bestimmten Größe liegt, wird der zweite Ausdruck als 0 angenommen und die Formel verwandelt sich zu P=X* Fr .

Ob der Wert Fa berücksichtigt werden soll oder nicht, wird durch den im Katalog angegebenen Koeffizienten „e“ bestimmt.

Wenn Fa/Fr > e, so wird die Formel P=X* Fr + Y* Fa verwendet

Wenn Fa/Fr < e, so wird dieFormel P=X* Fr verwendet.

Hier bedeuten Fr: Radiale Belastung (N)

Fa: Axiale Belastung (N)

Die berechnete äquivalente dynamische Belastung (P) ist die Hauptgröße, die bei der Berechnung der Lebensdauer des Lagers verwendet wird.

L10= (C/P)p

L10 : Lebensdauer des Lagers, angegeben in Million Umdrehungen

C : Dynamische Tragzahl, angegeben in Newton

P : Äquivalente dynamische Belastung, angegeben in Newton

p : Dieser Wert beträgt für Kugeln stets 3 und für Rollen stets 10/3.

ÄQUIVALENTE STATISCHE BELASTUNG (P0)

Die „dynamische Tragzahl (C)“ die in der Berechnung der Lebensdauer verwendet wird, wird der Tabelle des entsprechenden Lagers im Katalog entnommen. In den Tabellen wird neben der Größe C auch die „statische Tragzahl (C0)“ angegeben.

Die statische Tragzahl (C0) wird immer dann berücksichtigt, wenn die Umdrehungszahl des Lagers zu niedrig ist, zu langsame Schwingungsbewegungen macht, bei Stillstand unter Belastung steht, und vor allem wenn es Stoßeinflüssen ausgesetzt ist. In diesen Fällen ist bei der Bestimmung der Lagerleistung nicht die Materialermüdung wirksam, sondern die nachhaltige Deformation, welche durch die statische Belastung verursacht wird. Diese Deformation führt bei Lagern zu mehr Geräusch, Vibration und Reibung. Um zu gewährleisten, dass das Lagern funktioniert ohne dass es die Grenze zur leistungsschwachen Funktion gelangt, wird bei den Berechnungen die statische äquivalente Belastung P0 (N), ermittelt aus der folgenden Formel, verwendet.

P0 = X0*Fr+Y0*Fa

C0 = s0*P0, s0 = C0 / P0

C0 : wird dem Lagerkatalog bezüglich der statischen Tragzahl entnommen.

s0 : statischer Sicherheitsfaktor

Die Werte X0 , Y0 werden in den entsprechenden Seiten des Lager-Katalogs angegeben. Der statische Sicherheitsfaktor s0 ergibt sich aus dem Verhältnis zwischen der statischen Tragzahl C0 und der äquivalenten statischen Belastung P0. (Dieser Wert ist bei Kugelrollenlagern kleiner als eins, sofern keine Schock-Belastungen vorhanden sind.) Falls der berechnete S0-Wert kleiner ist als der in der Tabelle angegebene S0-Wert, so muss ein Lager mit einem grösseren C0-Wer gewählt werden.