Leistungsgrafiken
Druckstabilität von FLUROGLIDE® | Gebrauchsdauervergleich |
Reibwerte von FLUROGLIDE® bei unterschiedlichen Flächenpressungen |
Leistungsgrafiken
Druckstabilität von FLUROGLIDE® | Gebrauchsdauervergleich |
Reibwerte von FLUROGLIDE® bei unterschiedlichen Flächenpressungen |
Rechenbeispiele |
Auswahl der Lagergröße |
Sie erfolgt im allgemeinen schrittweise, oft wiederholend, durch einen Vergleich zwischen
1. dem vorhandenen Belastungsverhältnis und den dafür üblichen Mindestwerten
2. der auf das Lager wirkenden Kraft und der zulässigen Belastung
3. der vorhandenen und der zulässigen Flächenpressung
4. der vorhandenen und der zulässigen Gleitgeschwindigkeit
5. der vorhandenen spezifischen Lagerleistung und der in der Praxis zulässigen.
zu 1:
Das Belastungsverhältnis (C/F) ist eine Kennzahl für die Ausnutzung einer Lagerung,
wobei nach Formel (5) gilt:
(5) |
(C/F)vorh ≥ (C/F)min |
[kN] |
Mit den nach Tabelle 3 üblichen Mindestwerten für (C/F) bei verschiedenen
Gleitpaarungen lässt sich durch Umformen von (5) die erforderliche dynamische
Tragzahl C nach (5a) überschlägig bestimmen, so dass dann aus den Katalogtabellen
eine passende Lagergröße herausgesucht werden kann.
(C/F)min |
Stahl/Messing | Stahl/Bronze | Stahl/Stahl | Stahl/PTFE- Bronzegewebe |
Stahl/PTFE- Nylongewebe |
2 | 2 | 2 | 1,75 | 1,5 |
Tabelle 3: Übliche Belastungsverhältnisse
(5a) |
Cerf ≥ (C/F)min . Fvorh |
[kN] |
zu 2:
Die auf ein Lager wirkende, vorhandene Kraft kann als statische Last direkt für den Vergleich
benutzt werden, oder sie berechnet sich bei dynamischer Belastung nach Formel (2), (3) oder (4).
Falls gekontert wird mit zwei Muttern, muss die im Außengewinde des Gelenkkopfes oder in der
Verbindungsstange entstehende Zugspannung berücksichtigt werden. Immer aber muss die
vorhandene statische oder dynamische Last kleiner sein als die zulässige Belastung, die sich mit
der Formel (6) errechnet aus der statischen Tragzahl Co des ausgewählten Lagers, die
gegebenenfalls reduziert werden muss durch den Belastungsfaktor fB nach Bild 1 und den
Temperaturfaktor fT nach Tabelle 4.
Temperatur C Temperatur F |
80° 176° |
100° 212° |
150° 302°> |
200° 392° |
250° 480° |
geschmiert | 1 | 1 | 1 | 0,8 | 0,5 |
wartungsfrei | 1 | 1 | 0,8 | 0,5 | 0,3 |
Tabelle 4: Temperaturfaktoren FT
(6) |
Fr, zul = Co . fB . fT |
[kN] |
(6a) |
Fa, zul = a . Fr, zul |
[kN] |
Falls konstruktiv keine Lagergröße vorgegeben ist, kann durch Umstellung von
Formel (6) die erforderliche statische Tragzahl ermittelt und aus den Katalogtabellen
ein Gelenkkopf ausgewählt werden.
(7) |
[kN] |
zu 3:
Die vorhandene Belastung einer Gleitfläche kann nach Formel (8) ermittelt werden.
Sie muss kleiner sein als der in Tabelle 1 für eine gewählte Gleitpaarung in der Praxis
übliche Richtwert für Flächenpressung.
(8) |
Pvorh = Pzul /(C/F)vorh |
[N/mm2] |
Pzul nach Tabelle 1, F nach Formel (2), (3) oder (4)
zu 4:
Die vorhandene, mittlere Gleitgeschwindigkeit vm ergibt sich nach Formel (9) aus der
Drehfrequenz der Kurbel K und dem Gleitweg des Gelenklagers G. (Er entspricht bei einer Umdrehung
von K dem doppelten Bogen b zwischen den Umkehrpunkten 1 und 2 in Bild 5 und
damit dem doppelten Schwenkwinkel ß ).
Bild 5: Schwenkwinkel b im Kurbeltrieb
(9) |
[m/s] |
Innenring-Durchmesser dK [mm] (Tabelle 12) und f [1/min]
Bei vollen Umdrehungen des Schwenklagers ist für ß 180o einzusetzen. Die
vorhandene Gleitgeschwindigkeit muss kleiner als die nach Tabelle 5 zulässige sein.
Vzul [m/s] | Schwenkung | Drehung |
Stahl/Stahl | 0,15 | 0,10 |
Stahl/Bronze oder Messing | 0,25 | 1,00 |
wartungsfrei | 0,25 | 0,35 kurzzeitig |
Tabelle 5: zulässige Gleitgeschwindigkeit
zu 5:
Das Produkt p . v kann als spezifische Lagerleistung PL gedeutet werden, Formel (10).
Damit steht ein Schätzwert für die Wärmeentwicklung pro mm2 Gleitlagerfläche zur
Verfügung, hauptsächlich abhängig von der Gleitpaarung, von der verwendeten
Schmierung/Kühlung sowie von der vorhandenen Flächenpressung und
Gleitgeschwindigkeit.
Bei wartungsfreien Lagern nimmt bei steigender Wärmeentwicklung die zulässige
Flächenpressung ab (siehe Tabelle 1+4).
(10) |
PL, vorh = pvorh . Vvorh |
Gleitgeschwindigkeit v nach (9)
Flächenpressung p nach (8)
Nach der Lagerauswahl muss dann mit Tabelle 6 gelten: PL,vorh ≤ PL, zul
PL, zul |
Stahl/Bronze, (Messing), (Stahl) |
wartungsfrei |
0,5 |
1,3 |
Tabelle 6: zulässige spezifische Lagerleistung
Abschätzung der Gebrauchsdauer |
Abschätzung der Gebrauchsdauer
Bei statischer Belastung ist keine Berechnung der Gebrauchsdauer notwendig. Die
mit 80%iger Ausnutzung der Streckgrenze festgelegte zulässige Beanspruchung
erlaubt eine zeitlich nicht begrenzte Krafteinwirkung.
Bei dynamischer Belastung ist die Gebrauchsdauerberechnung infolge der vielen,
teilweise nur schwer zu berücksichtigenden, manchmal auch in gegenseitiger
Abhängigkeit stehenden Einflüsse problematisch, so dass die Gebrauchsdauer nur
überschlägig ermittelt werden kann. In erster Näherung ist die Einsatzdauer einer
Lagerung um so größer, je größer das vorhandene Belastungsverhältnis und je
kleiner die vorhandene mittlere Gleitgeschwindigkeit ist.
Weitere Einflüsse werden
durch in Formel (11) eingebauten Faktoren berücksichtigt.
(11) |
|
[h] |
fL= Lastrichtungsfaktor nach Tab. 7
fT= Temperaturfaktor nach Tab. 4
fG= Gleitfaktor nach Tab. 8
fV= Verlängerungsfaktor nach Tab. 9
C/F= vorhandenes Belastungsverhältnis
vm= vorhandene mittlere Geschwindigkeit [m/s]
Der Lastrichtungsfaktor nimmt Bezug darauf, ob die Kraftrichtung einseitig, gleichbleibend oder wechselnd, umkehrend ist.
Kraftrichtung | St/St | St/Bz | St/PTFE; |
einseitig | 1 | 1 | 1 |
wechselnd | 2,5 | 2 | 1 |
Tab. 7 Lastrichtungsfaktor fL
Der Gleitfaktorn fG berücksichtigt die aufeinadner gleitenden Werkstoffe eines Lagers, wobei zusammenfassend nur nach wartungsfrei
(ungeschmiert) und wartungspflichtig (geschmiert) unterschieden wird.
(C/F) vorh | 1,5 | 2 | 3 | 4 | 6 | 8 | 10 | 15 | 20 |
wartungsfrei | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 | 4,3 | 4,7 | 5 |
geschmiert | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2,1 | 2,4 | 2,5 |
Tab. 8 Gleitfaktoren fG
Bei wartungspflichtigen Lagern berücksichtigt der Verlängerungsfaktor fV die Vergrößerng der Gebrauchsdauer Gh bei regelmäßiger Nachschmierung.
Sie muss umso häufiger erfolgen, je größer die virhandene Flächenpressung pvorh ist. Falls nur bei Inbetriebsnahme einer Lgerung geschmiert wird, ist f V = 1 einzusetzen.
pvorhanden [n/mm²] | 5 | 10 | 25 | 40 |
Nachscmierung regelmäßig bei wartungspflichtigem Lager | 6 | 4 | 3 | 2 |
Wartungsfreie Lager | 1 | 1 | 1 | 1 |
Tab.9 Verlängerungsfaktor fV
Schmierintervalle sind abhängig vom speziellen Einsatzfall und daher vom Anwender festzulegen.
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