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Lebensdauerberechnung bei variablen Betriebsbedingungen

In Einsatzbereichen, bei denen sich Größe und Richtung der Lagerbelastung mit der Drehzahl, der Temperatur, den Schmierbedingungen und dem Verschmutzungsgrad ändern, kann die Lebensdauer des Lagers nicht direkt berechnet werden. Es muss zuerst die äquivalente Belastung für die variablen Lastbedingungen errechnet werden. Auf Grund der Komplexität des Systems ist dieser Zwischenparameter jedoch nicht einfach zu bestimmen und würde die Berechnung nicht vereinfachen.
Bei schwankenden Betriebsbedingungen ist es daher erforderlich, das Belastungsspektrum bzw. die Einschaltdauer der Anwendung auf eine begrenzte Zahl einfacher Belastungsfälle zu reduzieren (siehe Diagramm 1). Bei kontinuierlicher variabler Belastung kann jede einzelne Belastung kumuliert und das Belastungsspektrum auf ein Histogramm mit konstanten Belastungsblöcken reduziert werden, von denen jeder einen bestimmten Prozentsatz bzw. einen bestimmten Zeitanteil der Anwendung beschreibt. Es sei darauf hingewiesen, dass hohe und mittlere Belastungen die Lagerlebensdauer stärker verkürzen als geringere Belastungen. Stoßbelastungen und Belastungsspitzen müssen daher in dem Belastungsdiagramm selbst dann gut repräsentiert sein, wenn mit diesen Belastungen relativ selten und nur für wenige Umdrehungen zu rechnen ist.
In jedem Belastungsintervall bzw. in jeder "Hüllkurve" kann aus der Lagerbelastung und den Betriebsbedingungen ein konstanter Durchschnittswert bestimmt werden. Außerdem ergibt sich aus der Anzahl der Betriebsstunden bzw. Umdrehungen pro Belastungsintervall die anteilige Lebensdauer für diese Belastungsart. Wird beispielsweise mit N1 die Anzahl der erforderlichen Umdrehungen unter der Lastbedingung P1 bezeichnet und mit N die Gesamtnutzungsdauer der Anwendung, dann ist für die Belastungsbedingung P1 der anteilige Lebensdauerzyklus U1 = N1/N; damit ergibt sich eine berechnete Lebensdauer von L10m1. Unter variablen Betriebsbedingungen kann die Lagerlebensdauer mit folgender Gleichung berechnet werden:

Hierin sind
L10m=SKF Lebensdauer (bei 90 %iger Zuverlässigkeit) [in Millionen Umdrehungen]
L10m1, L10m2, ...=die anteilige erweiterte SKF Lebensdauer (bei 90%iger Zuverlässigkeit) unter den konstanten Bedingungen 1, 2 … [in Millionen Umdrehungen]
U1, U2, ...=der Lebenszyklusanteil unter den Betriebsbedingungen 1, 2 … Warnhinweis: U1+ U2 +...... Un=1
Die Verwendung dieses Berechnungsverfahrens hängt stark von der Verfügbarkeit repräsentativer Lastdiagramme des Einsatzbereiches ab. Es sei darauf hingewiesen, dass solche Belastungsdaten auch aus typischen Betriebsbedingungen oder Standardbetriebszyklen dieses Einsatzbereiches abgeleitet werden können.
Zur Berechnung der Lagerlebensdauer unter Berücksichtigung eines Belastungszyklus wird das Programm SKF Bearing Select verwendet.
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