einteilung nach funktionsprinzip - n.ethz.chn.ethz.ch/~webemarc/download/4. semester/dimensionieren...

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6.4 Gleitlager 6.4 Gleitlager Einteilung nach Funktionsprinzip Festkörperreibungslager Mischreibungslager Hydrodynamische Lager Hydrostatische Lager

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6.4 Gleitlager6.4 Gleitlager

Einteilung nach Funktionsprinzip• Festkörperreibungslager• Mischreibungslager• Hydrodynamische Lager• Hydrostatische Lager

6.4 Gleitlager6.4 Gleitlager

Einteilung nach Funktionsprinzip• Aerodynamische Lager• Aerostatische Lager

6.4 Gleitlager6.4 Gleitlager

Einteilung nach Funktionsprinzip• Magnetlager

6.4 Gleitlager6.4 Gleitlager

Einteilung nach dem Schmierstoff:- Nicht geschmierte Lager,- feststoffgeschmierte Lager,- fettgeschmierte Lager,- ölgeschmierte Lager,- wassergeschmierte Lager und- gasgeschmierte Lager.

Einteilung nach der Kraftrichtung:- Radiallager, Querlager (Traglager): für radiale Kräfte- Axiallager, Längslager (Spurlager): für axiale Kräfte

6.4 Verwendete Materialien6.4 Verwendete Materialien

Werkstoff (-aufbau) der Lagerschale- Monometallische Werkstoffe: Weißmetalle (z. B. Zinn, Zink, Nickel, Blei, Wismut), Rotguss (z. B. Kupferbronze, Sinterbronze, Massivbronze, Zinnbronzen, Bleibronze), Leichtmetalle (z. B. Aluminiumbronze)

- Zweischichtwerkstoffe: Metall-Kunststoff-Verbund (z. B. Stahlrücken mit Gleitschicht aus PVDF, PTFE), Metall-Metall-Verbund (z. B. Stahlrücken mit Gleitschicht aus Bleibronze-Verbundmaterial)

- Mehrschichtwerkstoffe: Metall-Kunststoff-Verbund (z. B. St + Sinterbronze + (PTFE + Pb))

- Thermoplastische Compounds: Bestehen aus einer Kunststoffmatrix, in die Füllstoffe und Festschmierstoffe homogen eingebunden sind. Die Füllstoffe sorgen für die erforderliche mechanische Festigkeit und je nach Typ für eine hohe Verschleißfestigkeit, eine verbesserte Wärmeabfuhr oder für elektrostatische Leitfähigkeit. Die Festschmierstoffzusätze ermöglichen niedrige Reibungszahlen (z. B. PBT + Bronzepulver + PTFE).

- Faserverstärkte Kunststoffverbundwerkstoffe: z. B. verschleißfestes Harz verstärkt mit organischen Fasern und modifizierten Gleitzusätzen.

- Keramik

6.4.2 Festk6.4.2 Festköörperreibungslagerrperreibungslager

Selbstschmierende Sinterbüchsen aus Bronze

6.4.2 Festk6.4.2 Festköörperreibungslagerrperreibungslager

Materialien• Gusseisen (Graphiteinlagerung)• Sintermetalle• Kupferlegierungen• Blei-Zinnlegierungen• Kunststoff

Schmierung• ohne/trockenlaufend (Festschmierstoff)• mit Fett• Sinterlager getränkt mit Schmierstoff

6.4.2 Festk6.4.2 Festköörperreibungslager Auslegung auf rperreibungslager Auslegung auf zulzuläässige Pressung und Verschleissssige Pressung und Verschleiss

6.4.2 Festk6.4.2 Festköörperreibungslager Auslegung auf rperreibungslager Auslegung auf zulzuläässige Pressung und Verschleissssige Pressung und Verschleiss

Vorlesung 9: Wiederholung Vorlesung 8Vorlesung 9: Wiederholung Vorlesung 8

Wälzlager: - Auslegung nach statischer Tragfähigkeit- Auslegung nach Lebensdauer- Schmierung / Dichtung

Gleitlager:- Einteilung (hydrodynamisch, hydrostatisch, Festkörperreibung)

- Materialien- Schmierstoffart

6.4.2 Festk6.4.2 Festköörperreibungslagerrperreibungslager

Anwendung, Eigenschaften:- niedrige Lasten und Geschwindigkeiten- gute Gleiteigenschaften- tiefe Kosten- wartungsfrei- genormte Bauteile erhältlich- Feinwerktechnik, Büromaschinen

Auslegung nach:- Tragfähigkeit- Abrieb- thermische Belastung

6.4.2 Festk6.4.2 Festköörperreibungslagerrperreibungslager

Tragfähigkeit: zulW

pbdFp <=

WdbF Lagerlast

LagerbreiteWellendurchmesser

wenn Spiel klein

Verschleissbeanspruchung:

Lebensdauer:

zulpvpv

)(=ξ

Verschleissrate: ),( Materialfts ξ=

ΔΔ

sΔ Verschleisstiefe in µm

in µm/h aus Tabelle

zulss Δ<ΔVerschleissbedingung Lebensdauer

6.4.2 Festk6.4.2 Festköörperlagerrperlager

1,...,7 verschiedene LagermaterialienVerschleissrate: 0.3 µm/h

ts

ΔΔ

1: Zinnbronze porös, PTFE mit Zusätzen Pb, MoS2, Graphit2: Zinnbronze, porös, Thermoplast, trocken3: wie 2 mit Initialschmierung4: PTFE – Folie mit Zusätzen (Graphit, Zinnbronzegewebe, Glasfaser, MoS25: PTFE, Polyester, Phenolharzmischgewebe

ξ

6.4.2 Festk6.4.2 Festköörperreibungslagerrperreibungslager

Thermische Belastung: NV rFP μω=

)()(

11

ambWW

ambLL

WWWLLLV

KK

bAsAP

ϑϑϑϑϑϑ

λϑλϑ

−=Δ−=Δ

Δ+Δ= −−Leistungsbilanz:

[ ]

2

111

4

02.05.0

,

WW

L

W

L

zulambWWWLLLV

dA

dbAKK

bsbAKsAKP

ππ

ϑϑλλϑ

=

===

<++=−−−

Reibleistung:

Wärmeabgebende Fläche der Lagerbuchse

Leistungsbilanz:

Geometriefaktoren

Hälfte der wärmeabgebenden Fläche der Welle

Wandstärke, Breite der Lagerbuchse

6.4.2 Entwurfsrichtlinien6.4.2 Entwurfsrichtlinien

Gestaltung:

⇒ schmale Lager:—grösserer Schmierstoffverbrauch

—kleinere Lagertemperatur

—kleinere Verkantung

⇒ breitere Lager:—grössere Belastung

w

w

d d0,5‰

d−

ψ = ≅

w

b0,5...0,8...1,2

d=

6.4.3 Hydrodynamische Gleitlager6.4.3 Hydrodynamische Gleitlager

Prinzip: Erzeugung des tragenden Öldrucks intern, Ölspalthöhe wird durch die Relativbewegung zwischen den Reibpartnern und das in einen Keilspalt mitgeschleppte Öl erzeugt. Druck der Ölzufuhr ist für die Tragfähigkeit vernachlässigbar

6.4.3 Hydrodynamische Gleitlager6.4.3 Hydrodynamische Gleitlager

Stribeckkurve

Bei n=0 liegt immerFestkörperreibung vorEin hydrodynamisches Gleitlager startet immermit Festkörperreibung. Daher sind Lager-werkstoffe mit guten Notlaufeigenschaften erforderlich

6.4.3 Hydrodynamische Gleitlager6.4.3 Hydrodynamische Gleitlager

Auswirkungen von Wellenverformungen

KantentragenVorzeitiger VerschleissFressen

6.4.3 Hydrodynamische Gleitlager6.4.3 Hydrodynamische Gleitlager

Konstruktive Massnahmen zur Vermeidung von KantentragenKonstruktion biegeweicher Lagerschilde

6.4.3.2. 6.4.3.2. Hydrodynamische Schmiertheorie, Hydrodynamische Schmiertheorie, ViskositViskositäätt

Die Viskosität ist ein Modell für innere molekulare Reibung

hvdydvs

ητ

ητ

=

=

Viskosität:

),( pTηη =Temperaturabhängigkeit entscheidend

2][mNs

RRR

RRR

AhvvFP

AhvAF

⋅=⋅=

⋅=⋅=

2

η

ητ

Reibkraft

Reibleistung

6.4.3.2 Hydrodynamische 6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, ViskositSchmiertheorie, Viskositäätt

135exp

00018.0ln558.159

95exp

40

40

ba

b

CTba

−=

⋅=

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

°+⋅=

η

η

η

viskose Reibung immer geschwindigkeitsabhängig

ρνη =

6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, Keilspalt6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, Keilspalt

6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, 6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, VoraussetzungenVoraussetzungen

Erzeugung eines Druckes durch KeilspaltVoraussetzungen:Geometrie: ebene Strömungblxhh <<<<= )(

constxpp

dtdv

yxvv

v

i

x

y

==

=

=

=

η)(

0

),(

0

Stationäre Gleitlager

0))(( v ,)0( v:einsetzen RB

21)(

nIntegriere zweimal

0

212

2

2

====

++⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

==

xhyvy

cycydxdpyv

dyvd

dyd

dxdp

η

ητ

Gleitströmung

4. 4. Hydrodynamische Schmiertheorie, GGWHydrodynamische Schmiertheorie, GGW

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−+−⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

)(1])([

21)( 0

2

xhyvyxhy

dxdpyv

η

Gleichgewicht an einem infinitesimalen Volumenelement

Druckströmung

lxfür

hhl

xlhxh

≤≤

−−

+=

0

)()( 010

6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, 6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, VolumenstromVolumenstrom

um.Druckmaxim im Spaltes des Höhe dieist *h

*2

*

*1)(*

:gilt 0) dxdp( umsDruckmaxim desPunkt am

122

)(

:ibel)inkompress (Fluid aussich berechnet mengeDurchfluss Die

0

0

30

)(

0

bhvQ

hyvyv

dxdphhvbQ

dybyvQxh

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −=

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅−=

= ∫

&

&

&

η

)(*)(6 30 xh

hxhvdxdp −

= η

Dimensionslose Schreibweise:

6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, 6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, DruckverteilungDruckverteilung

Kontinuitätsgleichung:

Reynoldssche Differentialgleichung

dxl

dlx 1, == ξξ

00

1 *,1 AhhhhK =−=Keilparameter K:

Spaltkoordinate:

Druckfunktion:lv

phP0

20

6η=

( )

( ) ( )C

KKKA

KKKP

KKAKK

ddP

+−+

−−+

=

−+−−+

=

2

3

1211

11

ξξ

ξξ

ξ

constxQQ == )(* &&

0)1(0)(0)0(0)0(

==⇒====⇒==

ξξ

PlxpPxp

Die Gleichung für dP/dξ und die Randbedingungen

ergeben die Integrationskonstante C und den Faktor A Druckverteilung

Integration des Drucks über die Spaltfläche liefert die Tragfähigkeit

6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, 6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, Druckverteilung, TragfDruckverteilung, Tragfäähigkeithigkeit

( )( )212)1(

ξξξ

KKKKP

−++−

=

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

+−

+Ψ=

Ψ=Ψ= ∫∫

2220

20

1

0020

20

22)1ln(6

6)(

KKKK

hblvF

Pdh

blvdxxpbFl

η

ξη Leckagefaktor:abhängig von: - Keilparameter,- Lagerbreitenverhältnis

Ψ

KKA

++

=2

)1(2

Vorlesung 10: Wiederholung Vorlesung 9Vorlesung 10: Wiederholung Vorlesung 9

Schmiermittel / Dichtungen:- Schmierfette- Schmierverfahren- Schmieranlagen- Progressivverteiler- nicht berührende Dichtungen: Nilos – Ring, Labyrinth - Dichtung- berührende Dichtungen: Radialwellendichtring, Axialgleitringdichtung

Gleitlager:- Hydrodynamische Schmiertheorie:Keilspalt, Druckaufbau

- Berechnung der Tragfähigkeit- Berücksichtigung Leckage- Bauformen Radialgleitlager, Axialgleitlager- Radialgleitlager: 2 – D – Strömungsproblem- Sommerfeldzahl als Zustandsparameter des Gleitlagers

Ψ⋅=Ψ= pmm Kh

blvlbpF 20

206η

6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, 6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, TragfTragfäähigkeithigkeit

für K=1 für K=2

K

6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, 6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, Ergebnisse: GeschwindigkeitsfeldErgebnisse: Geschwindigkeitsfeld

6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, 6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, Ergebnisse: DruckfeldErgebnisse: Druckfeld

6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, 6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, Ergebnisse: TragfErgebnisse: Tragfäähigkeithigkeit

Die Steifigkeit bestimmt sich aus der Verschiebung: )( hd

dFkΔ

=

Bei einer zusätzlichen Kraft ergibt sich Spaltveränderung :hΔFΔ

Ψ

Δ+=

ΨΔ−

ΨΔ−

=Δ+

pm

F

pm

pm

bKvl

FFk

Khhbvl

hddF

KhhbvlFF

2

3

30

2

20

2

6

)(2

)(62

)(

)(6

η

η

η

6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, 6.4.3.2 Hydrodynamische Schmiertheorie, SteifigkeitSteifigkeit

6.4.3.3 Bauart hydrodynamischer Gleitlager6.4.3.3 Bauart hydrodynamischer Gleitlager

Axiallager = Spurlager: Rastflächen vorsehen

Druckaufbau im Lager selbst Druckzufuhr ganz sicher nicht im Druckbereich

6.4.3.3 Bauart hydrodynamischer Gleitlager6.4.3.3 Bauart hydrodynamischer Gleitlager

Zylindrisches Lager mit einfachem Keilspalt

VierkeillagerDreikeillager

Zitronenspiellager Versetztes Zitronenspiellager

6.4.3.3 Bauart hydrodynamischer Radialgleitlager6.4.3.3 Bauart hydrodynamischer Radialgleitlager

Lagerwerkstoff teuer, - Weißmetall: 2–5 mm, abhängig von d.- Bronze: aufgegossen oder gespritzt: 2–5 mm, abhängig von d als Büchse eingepresst: 0,1 bis 0,2 d

- Lagerschale im Lager- bzw. Maschinenkörper gegen Verdrehung und axiale Verschiebung sichern.

- Für Schmierstoff-Zuführung Schmiertaschen und Kanäle vorsehen. Schmiertaschen nie in belastete Zone legen.

- Durchbiegung oder Verlagerung der Welle unter Last muss die Lagerschale selbsteinstellend oder gelenkig sein oder eine elastische Unterstützung bzw. biegeweiche Lagerschale verwendet werden.

6.4.3.3 Bauart hydrodynamischer Gleitlager6.4.3.3 Bauart hydrodynamischer Gleitlager

- Anlaufbund bzw. Stirnfläche mit großer Formgenauigkeit eben und rechtwinklig zur Wellenachse mit geringer Rauhigkeit ausführen.

- Stützfläche in Segmente auflösen und Keilflächen einarbeiten oder Segmente als Kippsegmente ausbilden.

- Drehrichtung beachten, bei Reversierbetrieb –Sondermaßnahmen vorsehen, die unter Umständen die Belast-barkeit nachteilig beeinflussen.

- Bei kleinen Drehzahlen Durchmesser größer wählen.

6.4.3.3 Bauart hydrodynamischer Axialgleitlager6.4.3.3 Bauart hydrodynamischer Axialgleitlager

Axiallager = Spurlager: Rastflächen vorsehen, Wirkung einseitig

a.) Grundaufbau, Feststehende Spurplatte mit radialen Ölzufuhrnuten, Keil – und Rastflächen nur eine Drehrichtung, Arbeitet optimal nur an einer Stelledes F-v-Raumes. Glatte Wellenspurplatte

b.) Federnd abgestützter Tragschuh. Keilwinkel passt sich der Last an. Abstützung am Ort der F – Resultierenden, Abstreifer zum Öltausch

c.) Kippsegmentlager: Segment stellt sich auf optimale Keilspaltverhältnisse ein.Kugel in konischen Segementen

a.) b.) c.)

6.4.3.3 Bauart hydrodynamischer Axialgleitlager6.4.3.3 Bauart hydrodynamischer Axialgleitlager

d.) e.) f.)

d.) Tragbolzen mit balliger Auflagee.) Abstützung über Schraubenfedernf.) Abstützung über Stützkugeln und Rollen

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Auslegungsschritte:1.) Zulässige Lagerlast2.) Dimensionierung Volumenstrom3.) Wärmebilanz, Lagertemperatur4.) Festlegung Betriebslagerspiel, zulässige Spalthöhe

zulW

L pbdFp ≤=

Zulässige Lagerlast

abhängig vom Material der Lagerschalezulp

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Hydrodynamisches Radialgleitlager unter stationärer Last

Mit zunehmender Drehzahl wird mehr Öl in den Keilspalt gefördertdie Welle schwimmt aufdie Exzentrizität immer kleiner ausgehend von

LWL d

sdds =−= ψ,

se2

Lagerspiel / relatives Lagerspiel:

relative Exzentrizität:

1=ε

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Gümbel – Kurve:Polarendiagramm:geometrischer Ort des WellenmittelpunktsVerlagerungswinkel βzwischen Lastrichtung und engstem Spaltabhängig von der Drehzahl

Zustand des Lagers definiert durch Exzentrizität εund Verlagerungswinkel β

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Vernachlässigung der Krümmung der Welle / LagerschaleLds <<

Welle rotiert konzentrisch in der Lagerschale

0=ε

Übertragung Prinzip des Keilspalts auf Radialgleitlager

)cos1(2

)( ϕεψϕ += Ldh

Spaltfunktion, Spalthöhe

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Berücksichtigung des Abströmens in axialer Richtung und der Spaltfunktion Reynoldssche Dgl.

ϕψεηωϕε

ϕϕε

ϕsin12)cos1()cos1( 22

233 −=∂∂

++⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡∂∂

+∂∂

zpp

Achsrichtung

Umfangsrichtung

ηωψ 2p

ψηψρω 3.41

4Re

2

≤= Wdfür laminares Verhalten

KW1

Folie 44

KW1 z ist auf die Lagerbreite bezogen!!!!!daher kommt B/DL schon als PArameter vor.Konrad Wegener; 07.05.2008

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Lagerzustand

LL

L

bdFp

pSo

=

=ηωψ 2

mittlerer Lagerdruck

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Sommerfeldzahl Zustandsparameter für Gleitlager

LL

L

bdFp

pSo

=

=ηωψ 2

mittlerer Lagerdruck

Ölvolumenstrom: num. Lösung der Reynolds Dgl.

( )3

02

00

0

333

33

563.5585.2582.1188.1

ln48)1(

223.04

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛−+=

+=

⎥⎥⎦

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

+=

bt

bt

btq

qp

tbdV

db

dbdV

VVV

T

T

ZWpZ

LL

WD

pZD

ηεπψ

ωψε

&

&

&&& Förderwirkung, Druckwirkung

t0=Breite der Schmiertasche

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Druckverteilung im Gleitlager für Schmiertasche an weitester Stelle

des Spalts t0/b=0.4, b/dL=0.25, ε=0.7,ηωψ 2p

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Lagerreibung

So

FF

pbdFbdF

dv

hv

dydv

R

LWWR

WW

W

πψμ

μ

ψωηπ

ω

ηητ

=

⇒=

==

=

==

,2

gültig für unendlich breite Lager, zentrische RotationPetroffsche Gleichung

ηωψ 2

LpSo =

Vorlesung 10: Wiederholung Vorlesung 9Vorlesung 10: Wiederholung Vorlesung 9

- Gleitlager:- Hydrodynamische Schmiertheorie:Keilspalt, Druckaufbau

- Berechnung der Tragfähigkeit- Berücksichtigung Leckage- Bauformen Radialgleitlager, Axialgleitlager- Radialgleitlger: 2 – D – Strömungsproblem- Sommerfeldzahl als Zustandsparameter des Gleitlagers

- Ölvolumenströme Druck / und Schleppstrom- Abhängigkeit der So von der relativen Exzentrizität- Petroff – Gleichung für Reibung unendlich breiter Lager

LL

L

bdFppSo ==

ηωψ 2

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Lagerreibung

µ/Ψ

βεε

πψμ sin

21 2+

−=

So

Näherung:

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Lp

Übergangsdrehzahl

Mischreibung(Petroff ungültig)

Festkörperreibung

Mischreibung: Festkörperreibung bei Rauhigkeitsspitzen sowie hydrodynamisches Aufschwimmen

Hydrodynamische Reibung

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Reibleistung

ηωψ 2

LpSo =222

2

2

22

2

22

ωηψπωπψ

ωμω

μμ

WWLR

WLRR

WL

WR

dbdbpSo

P

dbpMP

dbpdFM

==

==

==

Elimination von µ über Petroff - Gleichung

und mit

Annahme: Schmierfilm, Welle und Gehäuse haben gleiche Temperatur

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Leistungsbilanz: Reibleistung = Leistungsabgabe an die Umgebung plus Leistungsabgabe an Öl

cR PPP += α

KmWsmww

AP ULG

2][,][,127

)(

==+=

−=

αα

ϑϑαα

( )

2ea

L

eapc cVPϑϑϑ

ϑϑρ+

=

−= &

Konvektion an die Umgebung

bDdDA LLG ππ+−= )(

222

Verschleppung durch Öl:

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Lagerspiel: Einbaulagerspiel Betriebslagerspiel

)()()()(

min

max

WoWLuLE

WuWLoLE

ddddsdddds

Δ+−Δ+=Δ+−Δ+=

Einbaulagerspiel:

Betriebslagerspiel: Erwärmung auf Betriebstemperatur [ ]( )[ ]( )RLWWoWLLuL

RLWWuWLLoL

ddddsdddds

ϑϑααϑϑαα

−Δ+−Δ+=Δ−Δ+−Δ+=Δ

)()()()(

min

max

minminmin

maxmaxmax

ssssss

EB

EB

Δ+=Δ+=

L

BBB d

ss2

minmax +=ψ

smuu WWstartB =⋅= − ][,4.010 43,ψ

Prüfung auf Funktionssicherheit mit mittlerem Lagerspiel

Prädiktorschritt

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Anhaltswerte für - Rauher Betrieb und grobe Oberflächen: 0.3%- Gering belastete Turbinenlager: 0.2%- Allgemeiner Maschinenbau: 0.1%- Werkzeugmaschinenspindeln: 0.05 bis 0.5%

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Lagerspalthöhe

ηωψ 2

LpSo = Lagerzustand

)1(20 εψ −= L

Bdh

min. Spalthöhe: πϕ =

Viskosität bei Betriebstemperatur!!!

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

22)(0

qbfWRh zzul +++=∑

RauhigkeitMittenrauhwertWelligkeitDurchbiegung im LagerVerkantungswinkelq

fWRR

a

z

zulässige Spalthöhe:

∑= azulE Rh0

Einlauf unter verminderter Last, Laststeigerung :

6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager6.4.3.4 Auslegung Radialgleitlager

Anforderungen:- gutes Einlaufverhalten, gute Glättbarkeit- gute Notlaufeigenschaften- hohe Wärmeleitfähigkeit- die relativ zur Last bewegte Oberfläche hat die höhere Härte

Weissmetalle: Hochbleihaltig oder hochzinnhaltig- geringe Tragfähigkeit nur als Verbundkonstruktion- Zinn für die Korrosionsbeständigkeit

Bronzen: Bleibronze: gute Notlaufeigenschaften, nicht sehr verschleissfest. besser: Zinn – Blei.

Rotguss und Messing als Ersatz für Zinn – BleibronzenAl – Bronzen hohe Verschleissbeständigkeit

6.4.3.4 Auslegungsgang6.4.3.4 Auslegungsgang

1.) Annahme Betriebstemperatur2.) Bestimmung des effektiven Lagerspiels 3.) Ermittlung der effektiven dynamischen Viskosität4.) Überprüfung auf laminare Strömung im Lager5.) Bestimmung der minimalen Schmierfilmdicke6.) Bestimmung des Reibmoments (für Antriebsauslegung) und

der Reibleistung7.) Bestimmung des Schmiermitteldurchsatzes (für

Dimensionierung der Pumpe)8.) Berechnung der kleinsten zulässigen Spaltweite, der

minimalen Gleitgeschwindigkeit für hydrodynamische Schmierung und Prüfung auf Betriebssicherheit.

9.) Berechnung der Lagertemperatur

6.4.3.5 Beispiele: 6.4.3.5 Beispiele: ÖÖlerneuerunglerneuerung

Ölerneuerung

6.4.3.5 Beispiele6.4.3.5 Beispiele

Festringschmierung

Hydrodynamische Schleifspindel

6.4.3.5 Beispiele6.4.3.5 Beispiele

6.4.3.5 Beispiele6.4.3.5 BeispieleSpurlager WasserturbineSphärisches Druckstück 2zur WinkeleinstellungDruckring 7Axialgleitlager 8Konusring 5 (nachgiebig)