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Strömungsverluste bei Ölbadschmierung

Das SKF Verfahren zur Berechnung der Strömungsverluste bei Ölbadschmierung berücksichtigt den Widerstand, den das Öl den im Lager umlaufenden Wälzkörpern entgegensetzt, aber auch die Ölviskosität. Die Berechnung ergibt ausreichend genaue Richtwerte, vorausgesetzt:
  • das Ölbecken in der Lagerung ist groß. die Größe und Beschaffenheit des Ölbeckens sowie die Einflüsse von anderen Schmiersystemen, z.B. der von Zahnrädern, bleiben unberücksichtigt.
  • die Welle ist waagerecht angeordnet.
  • der Innenring läuft mit unveränderlicher Drehzahl um. die Betriebsdrehzahl ist kleiner/gleich der zulässigen Referenzdrehzahl.
  • die Ölviskosität liegt innerhalb der Grenzwerte:
    • 500 mm2/s, wenn das Lager bis zur Hälfte in das Ölbad eintaucht (Ölstand H D/2)
    • 250 mm2/s, wenn das Lager tiefer als die Hälfte in das Ölbad eintaucht (Ölstand H > D/2)
Der Ölstand H wird vom niedrigsten Kontaktpunkt zwischen Außenringlaufbahn und Wälzkörper gemessen (Bild 1). Die Lage des niedrigsten Kontaktpunktes kann ausreichend genau geschätzt werden:
  • Bei Kegelrollenlagern: Außendurchmesser D [mm]
  • Bei allen anderen Radial-Wälzlagern: der mittlere Außenringdurchmesser [mm] = 0,5 (D + D1)
Das strömungsverlustabhängige Reibungsmoment kann angenähert ermittelt werden für Kugellager aus:

Mdrag Frictional moment of drag losses for ball bearings

Das strömungsverlustabhängige Reibungsmoment kann angenähert ermittelt werden für Rollenlager aus:

Mdrag Frictional moment of drag losses for roller bearings

Die wälzkörperabhängigen Beiwerte erhält man aus:

Kball Rolling element constant

Kroll Rolling element constant

Beiwerte und Variable, die zur Ermittlung des strömungsverlustabhängigen Reibungsmoments benötigt werden:

Cw Variable for frictional moment of drag loss

lD Variable for frictional moment of drag loss

ft = sin(0,5 t), wenn 0  t  π

ft = 1, wenn π < t < 2 π

Rs Variable for frictional moment of drag loss

t Variable for frictional moment of drag loss 

Für H > 1,2 dm, gilt H = 1,2 dm

fA Variable for frictional moment of drag loss

Hierin sind
Mdrag =Reibungsmoment von Strömungsverlusten [Nmm]
VM =Ölbadwiderstandsvariable VM (Diagramm 1)
B=Lagerbreite [mm]:
  • bei Kegelrollenlagern → Gesamtbreite T
  • bei Axiallagern → Höhe H
dm =

Mittlerer Lagerdurchmesser [mm] 

= 0,5 (d + D), mm 

d=Lagerbohrungsdurchmesser [mm]
D=Außendurchmesser des Lagers [mm]
H=Ölstand (Bild 1) [mm]
irw=Anzahl der Kugellagerreihen
KZ=Designbeiwert für Lagerbauform (Tabelle 1)
KL=Von der Rollenlagerart abhängiger Designbeiwert (Tabelle 1)
n=Drehzahl [U/Min]
ν
=Kinematische Viskosität bei Betriebstemperatur [mm2/s]

Strömungsverluste bei vertikaler Wellenanordnung

Das strömungsverlustabhängige Reibungsmoment ist in diesem Fall entsprechend den Festlegungen für völlig in Öl eingetauchte Lager auf waagerechter Welle zu bestimmen. Der ermittelte Wert für Mdrag ist jedoch um den Faktor zu reduzieren, der sich aus dem Verhältnis „in Öl eingetauchte Lagerbreite/-höhe“ zu „Gesamtlagerbreite/-höhe“ ergibt.
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