Gleitlager: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 5. Mai 2006, 21:04 Uhr

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Fertigstellung bis zum 28. April 2006

Aufbau

Ein Gleitlager besteht aus einem beweglichen und einem festen Teil. Der bewegliche Teil, meist eine Welle oder ein Wellenzapfen, gleitet auf den Gleitflächen des festen Teils, meist eine Lagerschale oder eine Lagerbuchse in einem Gehäuse beim Radiallager oder ein mit der Welle drehender Laufring auf einem feststehenden Lagerring beim Axiallager. Bei einem Radiallager wirkt die von dem Lager aufgenommene Kraft senkrecht zur Drehachse. Ein Axiallager nimmt die Kraft Richtung Welle auf.

Radiallager (Gleitlager (links) und Wälzlager)

Datei:Axiallager.jpg Axiallager (Wälzlager)

Dimensionierung

Gleitlager benötigen eine Anfahrdrehzahl um einen ausreichenden Schmierfilm bilden zu können. Bei der Dimensionierung eines Gleitlagers muss darauf geachtet werden, daß sich der optimale Betriebspunkt im volltragenden Bereich befindet. Der Übergang zwischen Anfahrbereich und volltragender Bereich ist instabil und kann bei geringen Drehzahlschwankungen das Lager verschleißen.

Kräfte

Belastungsarten

Lagerbelastungen eines Gleitlagers im Betrieb sind z.B. Radial- und Axialkräfte, Reibkräfte, Wärme, Drehzahl, Unwucht der Bauteile.

Schmierung

In jedem Lager zeigen sich im Betrieb Reibungskräfte. Reibungskräfte setzen der Gleitbewegung einen Widerstand entgegen und erzeugt dabei Wärme, die als Reibungswärme abzuführen ist. Geringes Benetzen der Gleitflächen mit Schmierstoff genügt, um die Reibung beträchtlich zu mindern und so auch den Verschleiß des Gleitlagers zu mindern. Es gibt eine Vielzahl von Schmierstoffen wie z.B. Fette, Gleitlacke, Öle, Wachse, Gase (Dämpfe,Luft).

Aufgaben des Schmierstoffes

Der Schmierstoff in einem Gleitlager übernimmt den Kraftschluss zwischen Lager und Welle und die kinematische Anpassung. Er dient der Kühlung, der Dämpfung von Stößen und Vibrationen und dem Korrosionsschutz.

Eigenschaften flüssigkeitsgeschmierter Gleitlager

Der Schmierfilm wirkt Schwingungs-, Stoß- und Geräuschdämpfend. Es unterliegt keiner Drehzahlbegrenzung und ist konstruktiv sehr anpassungsfähig, da es eine geringe radiale Bauhöhe besitzt.

Hydrodynamische Gleitlager

Hydrodynamische Gleitlager arbeiten nach dem Prinzip der internen Druckerzeugung, es bildet sich ein tragender Schmierfilm, deshalb braucht ein hydrodynamisches Gleitlager eine bestimmte Anlaufzeit bis sich der Schmierfilm voll ausgebildet hat. Der Verschleiß während der Anlaufzeit ist recht hoch. Um diesen zu verringern gibt es z.B. Hybridlager. Diese Lager sind eine Kombination aus hydrodynamischen- und hydrostatischen Gleitlagern. Die besondere Eigenschaft eines hydrodynamischen Gleitlagers ist, daß die Reibung mit steigender Drehzahl geringer wird. Vorteile eines hydrodynamischen Gleitlagers sind der einfache Aufbau, die einfache Herstellung und die unempfindlichkeit gegenüber Schmutz. Nachteilig wirken sich der hohe Anlaufreibwert, die Verlagerung des Wellenmittelpunkts und die erforderliche Einlaufzeit aus. Die Wahl der Werkstoffe des Lagers und der Welle spielen eine entscheidene Rolle.

Hydrostatische Gleitlager

Bei einem hydrostatischen Gleitlager muss vor dem Anlaufen ein Schmierfilm zwischen Lager und Welle vorhanden sein. Dies wird durch eine Pumpe realisiert. Vorteilhaft bei einem hydrostatischen Gleitlager ist, daß es keine Anlaufreibung gibt. Der Werkstoff und die Oberfläche der Welle und des Lagers wirken sich nur geringfügig auf das Gleitverhalten aus. Es ist nur eine geringe Verlagerung des Wellenmittelpunktes zu beobachten und es besteht nahezu eine unbegrenzte Lebensdauer. Die aufwendige Konstruktion, die Empfindlichkeit gegenüber Schmutz und die aufwendige Schmierstoffzuführung zählen definitiv zu den Nachteilen.

Einsatzgebiet

Verwendung

Gleitlager werden in den verschiedensten Anwendungsbereichen eingesetzt.

Hydrodynamische Gleitlager eignen sich besonders bei hohen Drehzahlen und hohen stoßartigen Belastungen. Sie eignen sich für den Dauerbetrieb da sie verschleißarm sind.

Einsatzbereiche:

- Getriebe

- Verdichter

- Haupt- und Pleuellager

- Elektomotoren

Hydrostatische Gleitlager eignen sich nur bei niedrigen Drehzahlen. Sie haben einen geringen Reibungsverlust und eignen sich besonders für den Dauerbetrieb da sie verschleißfrei sind.

Einsatzbereiche:

- Werkzeugmaschinen

- Axiallager mit hoher Belastung

- Präzisionslager

Trockenlauf Gleitlager eignen sich für den wartungs- oder wartungsfreien Betrieb.

Einsatzbereiche:

- Strahltriebwerke

- Haushaltsgeräte

- Baumaschinen

Verschleiß

Verschiedene Faktoren verursachen mit der Zeit einen Lagerschaden. Mögliche Ursachen für Lagerschäden:

- Schmutz

- Ölmangel

- falsches Schmiermittel

- zu hohe/niedrige Drehzahl

- Anlaufschäden

- nichtbeachtung event. Einlaufzeiten

- Stöße/Schwingungen

Schadensfrüherkennung

Einem Lagerschaden gehen bestimmte Symptome vorraus. Bei deren Beachtung kann ein drohender Lagerschaden abgewendet werden.

- untypische Geräusche während des Betriebes

- untypische Schwingungen

- Druckabfall des Schmierstoff

- Rückstände im Schmierstoff

- Spiel

- zu hohe Lagertemperaturen

Maßnahmen

Durch gewisse Maßnahmen kann man die Symptome eines drohenden Lagerschadens erfassbar machen.

- regelmäßige Wartungen/Inspektionen

- Einsatz von Schmierstoffiltern

- Sensoren zur Überwachung relevanter Betriebszustände (Temperatur/Schwingungen)

Werkstoffe

Gleitlager werden aus den verschiedensten Werkstoffen hergestellt, je nach Einsatzgebiet und Anforderungen wird der richtige Werkstoff ausgewählt.

Vergleich Wälz- und Gleitlager

Wälzlager haben gegenüber Gleitlagern den Vorteil, daß sie ein geringes Anlaufreibmoment besitzen und einen geringen Schmierstoffverbrauch haben. Wälzlager sind meist wartungsfrei. Nachteilig wirkt sich die hohe Empfindlichkeit gegenüber Erschütterungen und Stößen aus. Bei einem direkten Vergleich zu einem Gleitlager (gleiche Baugröße) steht eine deutlich kleinere Fläche zur Übertragung der Kräfte zur verfügung.

Siehe auch Wälzlagerungen

Beschaffung

Hersteller

Kolbenschmidt http://www.kolbenschmidt.de

Murtfeldt http://www.murtfeldt.de/

Berechnung

Es ist die mechanische Beanspruchung pL eines Gleitlagers zu berechnen. Als Gleitlagerwerkstoff ist eine Sn- Legierung vorgesehen. Ist pLzul einer Sn-Legierung ausreichend (siehe TB 15-7)?

Gegeben:

dL= 125mm b= 120mm F= 30kN

Gesucht:

pL= ?

Lösung Gleitlager

Fragen

1) Welche Arten von Kräften wirken auf ein Gleitlager während des Betriebes?

2) Welche Aufgaben hat der Schmierstoff?

3) Was ist der Unterschied zwischen einem hydrodynamischen und hydrostatischen Gleitlager?

4) Nenne einige Faktoren die zu einem Lagerschaden führen können.

5) Was unterscheidet sich zwischen einem Wälz- und Gleitlager bei gleicher Baugröße?

Antworten Gleitlager

Quellen