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Erforderliche Größe

Composite-Gleitlager und -Anlaufscheiben

Zur Bestimmung der erforderlichen Größe eines Composite-Gleitlagers oder einer Composite-Anlaufscheibe muss die erforderliche Lebensdauer des Anwendungsfalls bekannt sein. Sie ist abhängig von der Maschinenart, den Betriebsbedingungen und den Anforderungen an die Betriebssicherheit. Zur Bestimmung der erforderlichen Lagergröße wird folgendermaßen vorgegangen: 

  1. Für eine erste Überschlagsrechnung kann anhand des Richtwerts für das Belastungsverhältnis C/P = 2 die erforderliche dynamische Tragzahl C ermittelt und damit eine geeignete Lagergröße aus den Produkttabellen ausgewählt werden. 
  2. Zur Feststellung, ob das Gleitlager oder die Anlaufscheibe unter der effektiven Last p und der Gleitgeschwindigkeit v geeignet ist, dienen die pv-Diagramme.
  3. Die für diese Überprüfung benötigten Kenndaten p (spezifische Lagerbelastung) und v (mittlere Gleitgeschwindigkeit) werden nach den Angaben in den folgenden Gleichungen berechnet.
    • Wenn aus dem pv-Diagramm hervorgeht, dass die Lebensdauergleichung verwendet werden kann, mit Schritt 4 fortfahren.
    • Wenn aus dem pv-Diagramm hervorgeht, dass der pv-Bereich überschritten wird, ist ein Lager mit einer höheren Tragfähigkeit auszuwählen oder der Technische SKF Beratungsservice zu kontaktieren.
  4. Die nominelle Lebensdauer berechnen (Gleichung siehe nachstehend, alternativ XXXX) und wie folgt vorgehen:
    • Wenn die berechnete Lebensdauer kürzer ist als die erforderliche Lebensdauer, ist ein größeres Gelenklager bzw. ein größerer Gelenkkopf auszuwählen und die Berechnung zu wiederholen.
    • Wenn die berechnete Lebensdauer länger ist als die erforderliche Lebensdauer, kann das Gelenklager bzw. der Gelenkkopf für den Anwendungsfall verwendet werden.
Bei Bundbuchsen sind Buchse und Flansch separat auf ihre Eignung zu prüfen. Um die spezifische Belastung des Flanschs zu berechnen, ersetzen Sie in der obigen Gleichung C durch Ca. Die Werte für Ca sind in der Produkttabelle angegeben.

Spezifische Lagerbelastung

Die Größe der spezifischen Lagerbelastung wird wie folgt bestimmt:

p = K F/C

Hierin sind

p=spezifische Lagerbelastung, N/mm2
F=dynamische Lagerbelastung [kN]
C=dynamische Tragzahl [kN]
K=spezifischer Belastungsbeiwert [N/mm2]
= 80 bei PTFE-Composite (Nachsetzzeichen E)
= 120 bei POM-Composite (Nachsetzzeichen M)

Mittlere Gleitgeschwindigkeit

Die mittlere Gleitgeschwindigkeit einer konstanten Bewegung wird wie folgt ermittelt:

v = 5,82×10-7 d β f

Hierin sind

v=Gleitgeschwindigkeit [m/s]
d=Gleitdurchmesser [mm]
= Bohrungsdurchmesser d für Buchsen
= 0,5 (d + D1) für den Flansch von Bundbuchsen
= 0,5 (d + D) oder Abmessung Ja für Anlaufscheiben
f=Schwenkfrequenz [min-1], oder Drehzahl [min-1]
β=Halber Schwenkwinkel (Bild 1) [Grad, °], für Rotation β = 90°

Lebensdauerberechnung

Die Gebrauchsdauer eines Gleitlagers ist von vielen Faktoren abhängig, darunter Belastung, Gleitgeschwindigkeit, Betriebstemperatur, Oberflächenrauheit der Lauffläche, an der die Gleitschicht aus Verbundwerkstoff läuft. Jegliche Berechnung liefert demnach nur Annäherungswerte.
Die mittels der Gleichungen zur Bestimmung der nominellen Lebensdauer ermittelten Werte werden von den meisten Lagern erzielt und häufig noch übertroffen. Dies wurde anhand von Prüfstandsversuchen und Feldrückläufen bestätigt.
Die Lebensdauer von SKF PTFE- und POM-Composite-Gleitlagern kann wie folgt ermittelt werden:

Gh = c1 c2 c3 c4 c5 KM/(p v)n

Berechnung durchführen

Beachten Sie die Grenzwerte für das Produkt (p v) in dieser Lebensdauerberechnung wie folgt:

  • PTFE-Werkstoffe: wenn p v < 0,025, dann sollte 0,025 verwendet werden
  • POM-Werkstoffe: wenn p v < 0,1, dann sollte 0,1 verwendet werden

Hierin sind
Gh=Gebrauchsdauer [Betriebsstunden]
c1=Belastungsbeiwert (Diagramm 3)
c2=Drehzahlkennwert (Diagramm 4)
c3=Temperaturfaktor (Diagramm 5)
c4=Oberflächenrauheitsbeiwert (Diagramm 6)
c5=Faktor für die Art der Belastung
= 1 bei Punktlast (d. h. die Lastzone befindet sich immer an der gleichen Stelle am Lagerumfang)
= 1,5 bei Umfangslast (d. h. die Lastzone bewegt sich um den Lagerumfang)
KM=Faktor abhängig von Werkstoff und Lagertyp
= 480 bei PTFE-Composite-Gleitlagern
= 300 bei PTFE-Composite-Anlaufscheiben
= 1 900 bei POM-Composite-Gleitlagern und -Anlaufscheiben
p=spezifische Lagerbelastung, N/mm2
v=Gleitgeschwindigkeit [m/s]
n=Exponent
= 1 für PTFE-Werkstoffe
= 1 für POM-Werkstoffe, wenn p v ≤ 1
= 3 für POM-Werkstoffe, wenn p v > 1


Bronze-, Polyamid- und Faserverbund-Gleitlager sowie -Bandstreifen

Die auftretenden Lasten und Beanspruchungen sowie die Gleitgeschwindigkeit dürfen die bei den jeweiligen Lagerdaten aufgeführten Richtwerte nicht übersteigen.

Darüber hinaus werden für Faserverbund-Gleitlager (Reihe PWM) in Diagramm 7 geeignete pv-Kombinationen bestimmter Lagerbelastungen und Gleitgeschwindigkeiten für diesen Werkstoff angegeben. Wenn die Werte für die spezifische Lagerbelastung und die Gleitgeschwindigkeit in diesem pv-Diagramm unter der Kurvenlinie liegen, ist die Buchse für den Anwendungsfall geeignet. Unter günstigen Umständen sind auch Betriebsbereiche oberhalb der Kurvenlinie möglich, in diesem Fall ist aber Rücksprache mit unserem technischen Beratungsservice notwendig.

Die für diese Überprüfungen benötigten Kenndaten p (spezifische Lagerbelastung) und v (mittlere Gleitgeschwindigkeit) werden nach den Angaben in den folgenden Gleichungen berechnet.

Spezifische Lagerbelastung

Die Größe der spezifischen Lagerbelastung wird wie folgt bestimmt:

p = F/A

Hierin sind

p=spezifische Lagerbelastung, N/mm2
F=Lagerbelastung, N
A=Belastbarkeitsquerschnitt [mm2]
= d (B - 2) für Faserverbund-Gleitlager (Bild 2)
= d B für Bronze- und Polyamid-Gleitlager
= (D/2)2 - (d/2)2 Π für Anlaufscheiben


Mittlere Gleitgeschwindigkeit

Die mittlere Gleitgeschwindigkeit einer konstanten Bewegung wird wie folgt ermittelt:

v = 5,82×10-7 d β f

Hierin sind

v=Gleitgeschwindigkeit [m/s]
d=Gleitdurchmesser [mm]
= Bohrungsdurchmesser d für Buchsen
= 0,5 (d + D1) für den Flansch von Bundbuchsen
= 0,5 (d + D) oder Abmessung Ja für Anlaufscheiben
f=Schwenkfrequenz [min-1], oder Drehzahl [min-1]
β=Halber Schwenkwinkel (Bild 1) [Grad, °], für Rotation β = 90°


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