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Drehzahlgrenzen

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

Das Drehvermögen der Lager hängt in der Regel von ihrer Betriebstemperatur ab. Es kann jedoch bei bestimmten Lagerarten und Lagerungen durch die kinematischen Grenzbedingungen von Lagerbauteilen erheblich beeinflusst werden.

In den Produkttabellen werden im Allgemeinen zwei Drehzahlen angegeben: 

  • die thermische Referenzdrehzahl 
  • die kinematische Grenzdrehzahl 
Beide Drehzahlen geben ungefähre Richtwerte an und sind keine strikten Verbotsgrenzwerte. Die Annäherung an einen der beiden Drehzahlgrenzwerte ist jedoch Anzeichen dafür, dass eine gründlichere Analyse der Betriebsbedingungen erforderlich ist.
Für Lager mit Berührungsdichtungen sind in den Produkttabellen keine Referenzdrehzahlen angegeben. In diesen Fällen steht normalerweise die Grenzdrehzahl für die maximale zulässige Drehzahl eines Lagers.

Ungefähre thermische Referenzdrehzahl entsprechend der ISO-Norm

Die in den Produkttabellen angegebene Referenzdrehzahl basiert auf dem SKF Verfahren zur Berechnung des Reibungsmoments in Wälzlagern und der Wärmebilanz im Wälzlagersystemen unter Bezugsbedingungen nach DIN ISO 15312. Sie erlaubt die schnelle Abschätzung der zulässigen Drehzahl eines Lagers .

Die thermischen Referenzdrehzahlen nach DIN ISO 15312 gelten für offene Lager unter den folgenden Bezugsbedingungen:

  • definierte Wärmeabfuhr aus der Lagerung
  • leichte Belastungen
    • unveränderliche Radialbelastung von P = 0,05 C0 bei Radiallagern
    • unveränderliche Axialbelastung von P = 0,02 C0 bei Axiallagern
  • nomineller Temperaturanstieg von 50 °C über die Bezugs-Umgebungstemperatur von 20 °C
  • Ölbadschmierung mit Mineralöl ohne EP-Zusätzen
    • Öle der Viskositätsklasse ISO VG32 für Radiallager
    • Öle der Viskositätsklasse ISO VG68 für Axiallager
  • saubere Umgebungsbedingungen
  • ausreichendes Betriebsspiel (→ Wahl der Anfangslagerluft)
  • waagerecht angeordnete Wellen, umlaufende Innenringe bzw. Wellenscheiben und feststehende Außenringe bzw. Gehäusescheiben
Die Norm DIN ISO 15312 enthält keine Bezugsbedingungen für abgedichtete Lager.
Die Norm DIN ISO 15312 enthält die Berechnungsgrundlagen für die thermische Referenzdrehzahl von ölbadgeschmierten Wälzlagern. Diese gelten aber auch für fettgeschmierte Wälzlager, vorausgesetzt es kommt ein normales Lithiumseifenfett auf Mineralölbasis zum Einsatz und das Grundöl weist bei 40 °C eine Viskosität zwischen 100 bis 200 mm2/s auf. In fettgeschmierten Lagern ist ein Anstieg der Betriebstemperaturen nach der Inbetriebnahme normal, bis sich am Ende der Einlaufphase die deutlich niedrigere Beharrungstemperatur einstellt.

Anwendungsspezifische Referenzdrehzahl

Die Referenzdrehzahlen entsprechend DIN ISO 15312 gelten für standardisierte Bezugsbedingungen hinsichtlich Betrieb und Wärmestromdichte. SKF empfiehlt daher, die Berechnung der anwendungsspezifischen Referenzdrehzahl für den jeweiligen Anwendungsfall unter Berücksichtigung der tatsächlichen Belastung und Schmierstoffviskosität , z.B. mit Hilfe des SKF Bearing Calculator. Bei der Ermittlung der anwendungsspezifischen Referenzdrehzahl bleiben die Auswirkungen der tatsächliche Wärmeableitung unberücksichtigt. Es wird deshalb empfohlen den ermittelten Drehzahlwert nochmals auf herkömmliche Weise zu überprüfen. Um die Einflüsse der Wärmeableitung miteinzubeziehen, ist eine detaillierte thermische Analyse erforderlich.

Kinematische Grenzdrehzahl

Die in den Produkttabellen angegebenen Grenzdrehzahlen gelten für die jeweils aufgeführten Lager der Standardausführung und sollten nicht überschritten werden. Sie gelten nicht für Lager in Sonderausführung, die für höhere Drehzahlen ausgelegt sind.

Grenzdrehzahlen hängen hauptsächlich ab von den Kriterien:

  • Formstabilität und Festigkeit des Käfigs
  • Schmierung der Käfigführungsflächen
  • Zentrifugal- und Massenkräfte verursacht durch die Wälzkörper
  • Ausführung der Dichtung und die Art des Schmierstoffs

HINWEIS

Bei nicht abgedichteten Radial-Kugellagern übersteigt die Referenzdrehzahl im Normalfall die kinematische Grenzdrehzahl. Die kinematische Grenzdrehzahl sollte nicht für sich allein Berücksichtigung finden. Sie ist auch mit der berechneten anwendungsspezifischen Referenzdrehzahl abzugleichen. Der jeweils niedrigere Wert ist maßgebend für die Grenzdrehzahl.

Drehzahlen oberhalb der Referenz- oder Grenzdrehzahl

Lager können bei Drehzahlen oberhalb der Referenzdrehzahl, der anwendungsspezifischen Referenzdrehzahl oder sogar oberhalb der Grenzdrehzahl eingesetzt werden. Hierfür ist im Vorfeld zunächst eine detaillierte thermische Analyse durchzuführen und müssen die sich daraus ergebenden Maßnahmen ergriffen werden, z.B. der Einsatz von Lagern mit einem speziellen Käfig oder auch von Hochgenauigkeitslagern vorsehen. Hinsichtlich der bei hohen Drehzahlen erforderlichen Korrekturmaßnahmen bieten sich die folgende Optionen an:
  • Dem damit verbundenen Temperaturanstieg im Lager ist durch zusätzliche Kühlung entgegenwirken.
  • Das durch die Temperaturerhöhung verringerte Betriebsspiel ist durch größere Lagerluft auszugleichen.
  • Durch Überprüfung der Einbautoleranzen des Lagersitzes im Gehäuse ist sicherzustellen, dass die axiale Verschiebbarkeit von Außenringen in Loslagerungen auch bei erhöhten Betriebstemperaturen möglich ist.
  • Durch Festlegung der Genauigkeit des Lagers und der Formgenauigkeit der Lagersitze auf der Welle und im Gehäuse das Entstehen von Schwingungen eindämmen.
  • Durch Auswahl eines Lagers mit einem speziellen Käfig den Betrieb bei höheren Drehzahlen sicherstellen, insbesondere dann, wenn die Grenzdrehzahl nahezu erreicht oder überschritten wird.
  • Der Schmierstoff und das Schmierverfahren sind auf die höheren Betriebstemperaturen und die Käfigausführung abzustimmen.
  • Die Schmierfristen sind ebenfalls den Gegebenheiten anzupassen. Dies gilt im Besonderen für fettgeschmierte Lager , möglicherweise kann Schmierung mit Öl erforderlich sein.
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