In diesem Abschnitt der Hilfe werden alle Berechnungsbeziehungen vorgestellt, die bei der vollständigen Prüfungsberechnung hydrodynamischer radialer Gleitlager verwendet werden. Die berechneten Beziehungen werden in der Reihenfolge präsentiert, in der sie bei der Lagerberechnung zum Einsatz kommen.
Die Berechnung erfolgt auf der XY- und der XZ-Ebene; hiervon wird die quadratische Summe gebildet.
Winkelgeschwindigkeit des Gleitlagers:
Umfangsgeschwindigkeit des Gleitlagers:
Aktive Lagerbreite
Das Lager wird über eine Schmieröffnung oder eine axiale Schmiernut geschmiert.
L f = L [mm]
Das Lager wird über eine radiale Schmiernut (Umfang) geschmiert.
L f = L - s [mm]
Relative Lagerbreite
Das Lager wird über eine Schmieröffnung oder eine axiale Schmiernut geschmiert.
Das Lager wird über eine radiale Schmiernut (Umfang) geschmiert.
Lagerdruck
Werte zwischen 1 und 5 MPa gelten als geringer spezifischer Druck. Die maximalen Werte liegen bei kurzfristigen Stoßbelastungen zwischen 30 MPa und 70 MPa, jedoch nur bei Auswahl des korrekten Zapfen- und Lagermaterials.
Mindestdicke der Schmierschicht zur Gewährleistung einer vollständigen Trennung der Gleitlagerflächen:
Für Lager unter Berücksichtigung des Einlaufs
h min = 3.4 (R aH + R aL ) + o [μm]
Für Lager ohne Einlauf
h min = 4.5 (R aH + R aL ) + o [μm]
Wenn eine Kondition für die hydrodynamische Schmierung zutrifft, muss die Mindestdicke der Schmierschicht geringer sein als das angegebene Lagerspiel.
Mittleres hydrodynamisch wirksames relatives Lagerspiel:
Für Lager unter Berücksichtigung des Einlaufs
Für Lager ohne Einlauf
Die Berechnung von Änderungen des Lagerspiels durch Drücken der Lagerbuchse Δd p und Änderungen des Lagerspiels durch radiale Temperaturänderung Δd T wird im Dialogfeld für erweiterte Daten vorgenommen.
Das relative Lagerspiel ist ein wichtiger Konstruktionsparameter, welcher sich auf die Lagereigenschaften auswirkt. Der Wertebereich liegt zwischen 0.0005 ~ 0.004. Kleine Werte für das relative Lagerspiel eignen sich für Lager mit einem hohen spezifischen Druck und geringer Gleitgeschwindigkeit sowie umgekehrt.
Je höher das relative Lagerspiel ist, umso niedriger ist die Tragfähigkeit des Lagers. Hierdurch erhöht sich das Risiko der Zapfenvibration und der Kavitation der Lagerauskleidung.
Sommerfeldsche Zahl
Die einheitenlose Sommerfeldsche Zahl ist der Grundwert zur Berechnung der Tragfähigkeit eines Lagers. Der empfohlene Wert liegt zwischen 1 und 15. Aufgrund des geringen spezifischen Drucks bei hohen Gleitgeschwindigkeiten kann es zu einem unregelmäßigen Lagerlauf kommen, wenn die Sommerfeldsche Zahl kleiner als 1 ist. Bei Werten über 15 besteht die Gefahr, dass sich die Gleitflächen berühren.
Relative Exzentrizität des Zapfens:
Der Wert für die relative Exzentrizität wird anhand des Diagramms in Abhängigkeit von der Sommerfeldschen Zahl und der relativen Lagerbreite ermittelt.
Der empfohlene Wert für die relative Exzentrizität des Zapfens liegt zwischen 0.7 und 0.96. Bei niedrigeren Werten kommt es zu unregelmäßigem Zapfeneinsatz. Sollte die Obergrenze überschritten werden, kann es zwischen den Spitzen der Oberflächenrauheit zu maximaler Reibung kommen.
Mindestdicke der hydrodynamisch wirksamen Schmierschicht im Lagerbetrieb:
h o = 0.5 φ d (1 - ε 10 3 [μm]
Wenn die Kondition für die hydrodynamische Schmierung zutreffen soll, muss die berechnete Dicke der Schmierschicht größer als die Mindestdicke der Schmierschicht sein.
Die Wärmebilanz des Lagers wird für spezielle Lagerabmessungen und ausgewählte Schmiermittel ermittelt.
Prüfung des Lagerzapfens auf Biegung:
Maximaler Druck in der Schmiernut:
Dabei gilt: P * cm ist eine spezifische Zahl für den Druck in der mittleren Lagerebene ohne Einheit. Sie basiert auf einem Diagramm mit der spezifischen relativen Exzentrizität des Zapfens und der relativen Lagerbreite.
Der Wert für den maximalen Druck während des Betriebs sowie die Höhe des spezifischen Lagerdrucks beim Anlauf und Auslauf werden für die Konstruktion von Lagerbuchsenmaterial benötigt.
Frequenz der Übergangsdrehzahl an der Grenze der Grenzreibung:
Wenn die Lagerreibung und Abnutzung beim Anlauf und Auslauf des Lagers aufgrund der Betriebsbedingungen ungewöhnlich hoch sind, muss die Frequenz der Übergangsdrehzahl niedriger als die Betriebsfrequenz sein, um die Dauer der unzureichenden Schmierung möglichst gering zu halten.
Maximale Lagerbelastung an der Grenze der Grenzreibung:
Maximale Drehzahlfrequenz an der Grenze der Wirbelbildung:
Dabei gilt:
π t - π 20 - 0.65 (T - 20) [kg m -3 ]
Maximale Drehzahlfrequenz an der Grenze der Zapfenwirbelung:
