Die funktionelle Zuverlässigkeit und die Gebrauchsdauer von einfachen Lagerfassungen hängt für jede spezielle Lagerkonstruktion von den Eigenschaften des Materialpaars Lager - Welle sowie von den Schmiermitteleigenschaften ab. Je nach Betriebsbedingungen wirkt sich entweder das Material des Gleitpaars oder das Schmiermittel stärker aus.
Die Auswahl des Lagermaterials basiert auf den Konstruktionsparametern, den Betriebsbedingungen und den wirtschaftlichen Anforderungen. Zusätzlich zu den Gleiteigenschaften müssen die Größe und Merkmale der Gleitkraft, der Bereich der Gleitgeschwindigkeit, die hierdurch hervorgerufene Betriebstemperatur, die Art und Menge des Schmiermittels, die Zuverlässigkeit der Schmierung, die Auswirkungen der Umgebungsbedingungen, die gewünschte Lebensdauer und wirtschaftliche Faktoren berücksichtigt werden. Beachten Sie sowohl die Gleiteigenschaften als auch die mechanischen und physikalischen Eigenschaften, um ein geeignetes Lagermaterial auszuwählen.
Die Anforderungen an Gleitlager sind vielfältig; die bekannten Lagermaterialien können daher nicht alle Anforderungen abdecken. Sie müssen daher die wichtigsten Anforderungen für jeden Einzelfall ermitteln und die beste Lösung auswählen. Für hydrostatische Lager oder Lager im Bereich hydrodynamischer Schmierung sollten Sie primär die Lagerkonstruktion und die Schmiermittelauswahl heranziehen, um die erforderliche Festigkeit zu gewährleisten. Bei Lagern im Bereich eingeschränkter Schmierung, die auch für den Bereich mit hydrodynamischer Schmierung berechnet wurden, und bei Gleitlagern ohne Schmierung müssen die Gleiteigenschaften des Materials berücksichtigt werden. Diese Gleiteigenschaften sind das ausschlaggebende Kriterium für den Bereich mit gemischter Reibung.
Hauptkriterien für die Auswahl von Lagermaterial:
Die Bedeutung und Reihenfolge dieser Kriterien hängen von den jeweiligen Bedingungen ab. Anhand dieser Bedingungen können weitere Kriterien berücksichtigt werden, wie die Laufeigenschaft, Notfalleigenschaften, Feuchtigkeit durch Schmiermittel, Härte, Wärmeleitfähigkeit, Wärmedehnbarkeit, Dichte usw.
Zu den wichtigsten Lagermaterialien zählen Zinn- und Bleikompositionen, Kupferlegierungen mit Zinn und Blei, Aluminiumlegierungen und andere Metalle (graues Gusseisen, poröse Metalle usw.) sowie Kunststoffe und andere nichtmetallische Materialien (Graphit, Gummi, Holz usw.). Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Funktionskriterien der wichtigsten Lagermaterialien.
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Lagermaterial |
Widerstandsfähigkeit gegenüber Größenänderungen bei Verwendung einer Stahlwelle |
Anpassungsfähigkeit und Absorption von harten Partikeln |
Korrosionsanfälligkeit bei Kontakt mit Öl |
Ermüdungsfestigkeit |
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Zinnkompositionen |
Exzellent |
Exzellent |
Exzellent |
Sehr schlecht |
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Bleikompositionen |
Exzellent |
Exzellent |
Durchschnittlich |
Sehr schlecht |
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Cu-Sn-Legierungen |
Sehr schlecht |
Sehr schlecht |
Gut |
Exzellent |
|
Cu-Sn-Pb-Legierungen |
Durchschnittlich |
Schlecht |
Schlecht |
Gut |
|
Al-Sn-Legierungen |
Gut |
Gut |
Sehr schlecht |
Durchschnittlich |
|
Cu-Pb-Legierungen |
Schlecht |
Durchschnittlich |
Exzellent |
Exzellent |
|
Graues Gusseisen |
Sehr schlecht |
Sehr schlecht |
Durchschnittlich |
Exzellent |
|
Gemischte Kunststoffe |
Exzellent |
Exzellent |
Exzellent |
- |
|
Graphit |
Exzellent |
Durchschnittlich |
Exzellent |
- |
Je höher der Härtegrad des Lagermaterials ist, umso höher sind Tragfähigkeit und Abriebfestigkeit. Bei weichen Lagermaterialien ist die Möglichkeit, dass die Wellenoberfläche beschädigt wird, geringer. Zudem sind die Anpassungsfähigkeit, die Laufeigenschaften und die Absorption von harten Partikeln besonders gut. Die Regel, der zufolge der Unterschied zwischen den beiden Teilen des Gleitpaars entscheidet, stimmt daher. Achten Sie bei der Auswahl eines Lagermaterials auf Folgendes:
Die folgende Tabelle enthält grobe Werte für die Eigenschaften des Gleitlagermaterials:
|
Material |
Durchschnittlicher Härtegrad (HB) bei 20 °C |
Durchschnittlicher Härtegrad (HB) bei 100 °C |
Zugfestigkeit [MPa] |
Elastizitätsmodul [MPa] |
Maximal zulässige Betriebstemperatur [°C] |
|
Sn-Komposition |
26 |
9 |
80 |
48 000 |
110 |
|
Pb-Komposition |
22 |
8 |
77 |
30 000 |
100 |
|
Cu-Sn-Legierungen |
80 |
60 |
250 |
110,000t |
250 |
|
Cu-Pb-Legierungen |
30 |
25 |
60 |
85 000 |
160 |
|
Cu-Sn-Pb-Legierungen |
60 |
50 |
300 |
98 000 |
220 |
|
Al-Cu-Legierungen |
60 |
40 |
400 |
70 000 |
120 |
|
Al-Sn-Legierungen |
35 |
30 |
150 |
65 000 |
120 |
|
Stahl |
160 |
150 |
550 |
210 000 |
über 250 |
|
Gusseisen |
200 |
190 |
250 |
150 000 |
über 250 |
In den folgenden Abschnitten werden die wichtigsten Eigenschaften, die maximale Tragfähigkeit und geeignete Einsatzmöglichkeiten einzelner Lagermaterialien vorgestellt.