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Prognose der Betriebstemperatur des Lagers

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Wenn sich ein Wert für die Wärmeableitung aus der Lagerung annähernd ermitteln lässt, Ws, kann anhand der Formel im SKF Modell der Lagerreibung der Reibungsverlust des Lagers, Plossberechnet werden, um die Betriebstemperatur, Tbearfür ein Lager im thermischen Beharrungszustand, im Dauerbetrieb, annähernd zu ermitteln, mithilfe von

Tbear = (Ploss / Ws) + Tamb

Hierin sind:
Tbeargeschätzte mittlere Betriebstemperatur des Lagers [°C]
PlossReibungsverlust des Lagers [W]
Wsgesamte Wärmeableitung pro Grad über der Umgebungstemperatur [W/°C]
TambUmgebungstemperatur [°C]

Sollte der Wert der geschätzten Betriebstemperatur des Lagers zu hoch für die Anwendungsanforderungen sein – z. B. zu einem zu niedrigen Wert κ oder zu kurzen Schmierfristen führen –, bietet sich als mögliche Lösung die Reduzierung der Betriebstemperatur mithilfe eines Ölumlaufschmiersystems an.

Prognose der Wärmeableitung von SKF Stehlagergehäusen

Für SKF Stehlagergehäuse kann ein auf der Lagergröße basierendes Modell verwendet werden, um die Wärmeableitungswerte annähernd zu ermitteln.
Anhand von Diagramm 1 lässt sich die Wärmeableitung pro Grad über der Umgebungstemperatur Wsfür ein Lager mit mittlerem Lagerdurchmesser dm in einem Stehlagergehäuse annähernd ermitteln, wobei die Welle der Umgebungsluft ausgesetzt ist.
Die Prognose gilt für SKF Stehlagergehäuse, die mit Fett- oder Ölbadschmierung eingesetzt werden und bei denen keine wesentliche Wärmezufuhr von äußeren Quellen auftritt, wie z. B. heißer Dampf von Wellen oder ausgeprägte Abstrahlung von heißen Oberflächen.

Kühlung per Ölumlaufschmierung

Durch umlaufendes Öl lässt sich die Lagerung kühlen und somit Wärme ableiten.
In Diagramm 2 zeigt die gekrümmte Linie den Reibungsverlust des Lagers, Ploss, und die gewinkelte Linie die Wärmeableitung, Ws.
Unter Berücksichtigung der per Ölumlaufschmierung abgeleiteten Wärme ist die Beharrungstemperatur des Lagers (Diagramm 2) im Dauerzustand diese:

Ploss = Ws (Tbear – Tamb) + PÖl 

Hierin sind:
PlossReibungsverlust des Lagers [W]
Wsgesamte Wärmeableitung pro Grad über der Umgebungstemperatur [W/°C]
Tbeargeschätzte erforderliche Betriebstemperatur des Lagers [°C]
TambUmgebungstemperatur [°C]
PÖlgeschätzte in der Ölkühlvorrichtung abgeleitete Wärme [W]

Unter Berücksichtigung der per Ölumlaufschmierung abgeleiteten Wärme lässt sich die Lagerbetriebstemperatur annähernd ermitteln mithilfe von

Tbear = ((Ploss – PÖl) / Ws) + Tamb
Die Wärme, die für eine bestimmte Lagertemperatur mittels Ölkühlung abgeleitet werden muss, lässt sich annähernd ermitteln mithilfe von

PÖl = Ploss - Ws (Tbear – Tamb)
Der erforderliche Öldurchfluss für eine bestimmte Wärmemenge, die abgeleitet werden muss mittels Ölkühlung (PÖl) kann annähernd ermittelt werden mithilfe von

Q = PÖl / (27 (Tout – Tin.))

Hierin sind:
erforderliche Öldurchflussmenge [l/min]
PÖlin der Ölkühlvorrichtung abgeleitete Wärme [W]
ToutÖltemperatur am Ölauslass des Gehäuses [°C]
Tin. Öltemperatur am Öleinlass des Gehäuses [°C]

Wenn keine Werte für Tout oder Tin.vorliegen, kann ein Temperaturunterschied von 5 bis 10 °C veranschlagt werden.
Grenzwerte für die Kühlung, die mittels Ölumlaufschmierung möglich ist, werden anhand des Grads der Wärmeübertragung ermittelt, die von einem bestimmten Lager erreicht werden kann. Als Faustregel gilt, dass sich der maximale Öldurchfluss, über dem keine wesentliche Temperatursenkung erzielt wird, ermitteln lässt mithilfe von

Qmax = (D B) / 12 500

Hierin sind:
Qmaxmaximale Öldurchflussmenge [l/min]
DAußendurchmesser des Lagers [mm]
BLagerbreite [mm]

Weitere Temperaturkontrollen

Nachdem die Betriebstemperatur annähernd ermittelt wurde, ist Folgendes zu prüfen:

  • die Temperaturprognose zur Berechnung der Lagerlebensdauer (Betriebsviskosität) war korrekt
  • die Wahl des Schmierstoffs und die Temperaturgrenzwerte
  • das Fett- oder Ölwechselintervall
  • die Grenzwerte der Käfig- und Dichtungswerkstoffe
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