Ingenieurbüro Dr.-Ing. Martin Berger
Gleitlagerauslegung +
Stationäre Gleitlager:
In den Regelwerken der DIN 31652-31654 und nach VDI2204 werden Gleitlager im stationären Betriebszustand (mit konstanten Betriebsparametern) aufgeführt. Damit können die folgenden Lagertypen ausgelegt werden.
- kreiszylindrische Radialgleitlager mit diversen Umschließungswinkeln
- Mehrflächenlager
- Radial-Kippsegmentlager
Ziel dieser Richtlinien ist es, eine Gleitlageranwendung betriebssicher auszulegen. Dabei spielt es keine Rolle ob Sie die Lagerstelle mit Öl, Schmierfett, Wasser oder irgend einem anderen Medium versorgen.
Sie erhalten, abgestimmt auf Ihre Betriebsbedingungen, Aussagen über:
- Schmierspalthöhen
- Tragfähigkeiten
- den EHD-Einfluß des Lagerwerkstoffs
- Reibungsverluste
- Schmierstofftemperaturen
- usw.
Auf dieser Basis kann eine Optimierung der Lagerstelle vorgenommen werden und es lassen sich unterschiedliche Einflüsse betrachten. Wie z.B. die Rauheit von Welle und Lager, die Festigkeit des Gegenkörpers, der Elastizitätsmodul des Lagerwerkstoffs oder die Wahl eines benötigten Schmierstoffs. Hier kann individuell auf Ihre Vorstellungen eingegangen werden. Oftmals ist durch geeignete Maßnahmen eine deutliche Verbesserung zu erzielen.
Instationäre Gleitlager:
Wir können Ihnen auch die Berechnung von instationär betriebenen Gleitlagern anbieten. Instationär bedeutet ein dynamisch belastetes Gleitlager, welches zeitlich veränderliche Lasten und Lastrichtungen zu realisieren hat. Dieser Zustand ist Beispielsweise in einem Kurbeltrieb (Kompressor, Kurbelgetriebe, Exzenterpresse etc.) anzutreffen.
Dabei kommt das Holland/Lang-Verfahren der überlagerten Traganteile, wie es in der VDI 2204 Richtlinie beschrieben wird, zum Einsatz. Sie erhalten damit Informationen über die:
- Schwimmbahn der Welle im Lager
- Schmierspalthöhen
- Reibungsverluste
- etc.
Anfertigen einer Datenbasis zur Auslegung hydrodynamischer Gleitlager:
Sollten Sie einmal eine Lagervariante planen welche nicht in der Norm abgebildet wird, z.B. mit besonderer Schmiertaschengeometrie, oder einseitiger Druckbeaufschlagung etc., so können wir Ihnen hier die Erarbeitung einer Auslegungsbasis anbieten. Zum Einsatz kommt hierbei eine eigens entwickelte Software, welche die allgemeine Reynoldssche Differentialgleichung löst und die entsprechenden Kennfelder bzw. Diagramme ermittelt. Sie erhalten dann Unterlagen, speziell für Ihren Lagertyp angefertigt. Damit können Sie dann Ihre individuelle Lagerstelle auslegen oder auf andere Baureihen anwenden und übertragen. Wenn Sie an dieser Stelle Bedarf haben, kommen Sie einfach auf uns zu.
Trockene Reibung+
Hydrodynamik
Das Funktionsprinzip eines geschmierten Radialgleitlagers:
Vereinfacht ausgedrückt ist ein Radialgleitlager ein um seine Achse rotierender Zylinder (Welle), der sich in einem Ring (Gleitlagerbuchse) dreht und von diesem radial geführt wird. Die Welle soll sich innerhalb der Gleitlagerbuchse stets ungehindert drehen können und wird deshalb vom Durchmesser etwas kleiner wie die Buchse angefertigt. Die Differenz der beiden Durchmesser wird als Lagerspiel bezeichnet. Durch den Unterschied der Durchmesser kommt es bei Belastung des Systems zu einer exzentrischen Lage der Welle innerhalb der Lagerbuchse. Dabei ist die Exzentrizität für die Funktion eines hydrodynamischen Gleitlagers von entscheidender Bedeutung. Sie erzeugt eine Lagerspaltgeometrie, bei der sich die Schmierfilmhöhe bis zu einem gewissen Punkt, die engste Lagerstelle, verkleinert und danach wieder größer wird.
Damit das System leichtgängig dreht, wird ein Zwischenstoff (Schmierstoff, meist Öl oder Schmierfett) zwischen die beiden Körper gebracht. Der Schmierstoff benetzt die Oberflächen von Welle und Lagerbuchse und haftet an diesen. Durch die Rotationsbewegung und die Reibungskräfte der Flüssigkeitsteilchen aneinander wird der Schmierstoff mitgenommen und durch den Lagerspalt transportiert.
Wird der Zwischenstoff schnell (dynamisch) durch diese Geometrie befördert, ergibt sich daraus ein Druckanstieg.
Vergleichbar mit einem Wasserskifahrer, der den Winkel seiner Ski zur Wasseroberfläche einstellen kann und dadurch Auftrieb erzeugt. Und da es sich beim Zwischenstoff um eine Flüssigkeit (griechisch, hýdor = Wasser) handelt, wurde der Begriff „Hydrodynamik“ dafür eingeführt. Man spricht dann beim Gleitlager von einer „hydrodynamischen Druckverteilung“.
Wirkt ein Druck auf einer Fläche, ergibt das eine Kraft. Die Tragkraft des Radialgleitlagers. Das System kann bei einer Gleitlagerung auch umgekehrt werden, also der Zylinder steht (Achse) und die Gleitlagerbuchse läuft um. Dabei gilt es dann einige Besonderheiten zu berücksichtigen.
Die Berechnungsgrundlagen zur Bestimmung der hydrodynamischen Druckverteilung sind komplex. Diese können jedoch mathematisch beschrieben werden. Es handelt sich dabei um ein partielle Differentialgleichung, die von O. Reynolds im Jahre 1886 veröffentlicht wurde. Diese Differentialgleichung wird mit numerischen Verfahren gelöst um für unterschiedlichste Lagertypen die Tragfähigkeiten und weitere Verhaltensmerkmale zu bestimmen.
Die Gleitlagertechnik beschäftigt sich hauptsächlich mit der Berechnung und Auslegung dieser Maschinenelemente.
