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7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 1/60
2005 Lager 1
Elementeder
drehenden
Bewegung[Hinweis: Nachfolgende Folien sind das Skelett einer Vorlesung, keine komplette Darstellung des Vorlesungsinhaltes]
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 2/60
2005 Lager 2
Elementeder
drehenden
Bewegung
Lager sind Maschinenelemente, die
• Kräfte aufnehmen und ableiten
• Drehbewegung von Wellen und Achsensichern
• Die axiale und radiale Führung der Wellensichern
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 3/60
2005 Lager 3
Elementeder
drehenden
Bewegung
Auswahlkriterien
• Wellendurchmesser (Uhrenindustrie ... Kräne)
• Wirkungsgrad der gesamten Baugruppe
• Richtung der Kräfte
• Größe der Kräfte• Drehzahl (10 ... 40 000 .... 180 000 U/min)
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 4/60
2005 Lager 4
Elementeder
drehenden
BewegungZu: Wirkungsgrad der gesamten Baugruppe
• Gleitlager μ = 0,1 ... 0,01
• Wälzlager μ = 0,01 ... 0,001
• Hydrauliklager μ = 0,001• Aerostatische Lager μ = 0,0001
• Kraftfeldlager μ = 0,0001
Antriebges Abtrieb PP η =
η = f (Verluste in den Lagern, ....)
= f (Reibwerte)
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 5/60
2005 Lager 5
Elementeder
drehenden
Bewegung
Zu: Wirkungsgrad der gesamten Baugruppe
Gleitlager
Wälzlager
Aerostatische Lager
Kraftfeldlager
Hydrostatische Lager
μ
0,1
0,01
0,001
0,0001
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 6/60
2005 Lager 6
Elementeder
drehenden
Bewegung
Zu: Richtung der Kräfte
Axiallager Radiallager
Axial/Radiallager
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 7/60
2005 Lager 7
Elementeder
drehenden
Bewegung
Zu: Größe der Kräfte
•
Lagergröße bei annähernd gleicher Radiallast von 10 000 N
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 8/60
2005 Lager 8
Elementeder
drehenden
Bewegung
Wälzlager
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 9/60
2005 Lager 9
Elementeder
drehenden
Bewegung
Wälzlager
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 10/60
2005 Lager 10
Elementeder
drehenden
Bewegung
Wälzlager -
Grundaufbau
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 11/60
2005 Lager 11
Elementeder
drehenden
Bewegung
Wälzlager - Grundaufbau
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 12/60
2005 Lager 12
Elementeder
drehenden
Bewegung
Wälzlager - Grundaufbau
Kugel Zylinder Nadel Kegel Tonne
DIN 5401 DIN 5402 DIN 5402
Wälzkörpertypen
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 13/60
2005 Lager 13
Elementeder
drehenden
Bewegung
Wälzlager – Grundaufbau
Käfig
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 14/60
2005 Lager 14
Elementeder
drehenden
Bewegung
Wälzlager –Zubehör - Sicherungselemente
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 15/60
2005 Lager 15
Elementeder
drehenden
Bewegung
Wälzlager-Zubehör SicherungselementBohrungssicherungsring
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 16/60
2005 Lager 16
Elementeder
drehenden
Bewegung
Sicherungsring DIN 471 – 20 x 1,2
Maschinenelemente
Lager
Wälzlager-Zubehör Sicherungselement
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 17/60
2005 Lager 17
Elementeder
drehenden
Bewegung
Nutmutter DIN 1804 – M 35 x 1,5
Maschinenelemente
Lager
Wälzlager-Zubehör Sicherungselement
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 18/60
2005 Lager 18
Elementeder
drehenden
Bewegung
Spannhülse Abziehhülse
Wälzlager-Zubehör für konische
Lagerbohrung
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 19/60
2005 Lager 19
Elementeder
drehenden
Bewegung
Wälzlager-Zubehör Abdichtungen
Deckscheibe Dichtscheibe
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 20/60
2005 Lager 20
Elementeder
drehenden
Bewegung
Wälzlager – Grundbegriffe
Druckwinkel
DrucklinienDruckkegelspitze
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 21/60
2005 Lager 21
Elementeder
drehenden
Bewegung
Wälzlager – Grundbegriffe
Druckkegelspitze undKraftansatz
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 22/60
2005 Lager 22
Elementeder
drehenden
Bewegung
Wälzlager – Grundbegriffe
Winkeleinstellbarkeit
Lagerachse
Wellenachse
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 23/60
2005 Lager 23
Elementeder
drehenden
Bewegung
Rillenkugellager
DIN 625 –6207 –
35 x 72 x 17
Wälzlager - Lagertypen
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 24/60
2005 Lager 24
Elementeder
drehenden
Bewegung
Wälzlager - Lagertypen
Schulterkugellager (dmax =25 mm)
DIN 615
Außenbord
verändert
Maschinenelemente
Lager
RiKuLa
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 25/60
2005 Lager 25
Elementeder
drehenden
BewegungWälzlager - Lagertypen
Druck-Winkel verändert Schrägkugellager DIN 628
α > 0
(Vierpunktlager )
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 26/60
2005 Lager 26
Elementeder
drehenden
Bewegung
Maschinenelemente
Lager
Zu: Einreihige und zweireihige Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 27/60
2005 Lager 27
Elementeder
drehenden
BewegungWälzlager - Lagertypen
Pendelkugellager DIN 630
Rollfläche geändert Zulässiger Biegewinkel der Wellen im Lager vergrößert
2.... 10 min 2 ... 4 °
Maschinenelemente
Lager
RiKuLa
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 28/60
2005 Lager 28
Elementeder
drehenden
Bewegung
Zylinderrollenlager
DIN 5412
Wälzlager – Lagertypen
Wälzkörper verändert
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 29/60
2005 Lager 29
Elementeder
drehenden
Bewegung
Wälzlager - Lagertypen Bauarten: Zylinderrollenlager DIN 5412
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 30/60
2005 Lager 30
Elementeder
drehenden
BewegungWälzlager - Lagertypen Kegelrollenlager DIN 720, DIN ISO 355
Maschinenelemente
Lager
M hi l t
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 31/60
2005 Lager 31
Elementeder
drehendenBewegung
Wälzlager - Lagertypen Pendelrollenlager DIN 635
Tonnenlager DIN 635
Maschinenelemente
Lager
M hi l t
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 32/60
2005 Lager 32
Elementeder
drehendenBewegung
Wälzlager - Lagertypen
Nadellager
DIN 617DIN ISO 1206
Maschinenelemente
Lager
Maschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 33/60
2005 Lager 33
Elementeder
drehendenBewegung
Wälzlager - Lagertypen
Nadellager
Kolbenbolzen- (a) undKurbelzapfenlagerung
(b)
eines Zweitaktmotors
Maschinenelemente
Lager
Maschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 34/60
2005 Lager 34
Elementeder
drehendenBewegung
Wälzlager - Lagertypen
Rollenlager/Nadellager
Kreuzgelenkbuchse
Maschinenelemente
Lager
Maschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 35/60
2005 Lager 35
Elementeder
drehendenBewegung
Axial-Rillenkugellager
DIN 711
Axial-Zylinderrollenlager
DIN 722
Maschinenelemente
Lager
Maschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 36/60
2005 Lager 36
Elementeder
drehendenBewegung
Wälzlager-Einbau
Position so sichern, dass
• Krafteinleitung und Kraftweiterleitunggarantiert ist
• Funktion unter Betriebsbedingungen
garantiert ist(Toleranzen, Lagerluft)
Maschinenelemente
Lager
El tMaschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 37/60
2005 Lager 37
Elementeder
drehendenBewegung
Wälzlager-EinbauFest-/Loslager-Anordnung
Maschinenelemente
Lager
El tMaschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 38/60
2005 Lager 38
Elementeder
drehendenBewegung
Wälzlager-Einbau
Maschinenelemente
Lager
ElementeMaschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 39/60
2005 Lager 39
Elementeder
drehendenBewegung
Wälzlager-Einbau
Maschinenelemente
Lager
ElementeMaschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 40/60
2005 Lager 40
Elementeder
drehendenBewegung
Wälzlager-Einbau
Stützlager – Problem: Sicherung der axialen Beweglichkeit
Maschinenelemente
Lager
ElementeMaschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 41/60
2005 Lager 41
Elementeder
drehendenBewegung
Wälzlager-Einbau
Lager
ElementeMaschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 42/60
2005 Lager 42
Elementeder
drehendenBewegung
Wälzlager – Einbau
Toleranzklassen der Wälzlager (z. B. Durchmesserbereich 18 ... 30, Radiallager ohne Kegelrollenlager, Innenring)
P0 P6 P5 P4 P2 HG SP UP
10 8 6 5 2,5 4 6 5
Normal eingeengt für sehr hohe Drehzahlen hochgenau Spezial- u. Ultrapräzision
z. B. für Spindellager
Lager
ElementeMaschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 43/60
2005 Lager 43
e e eder
drehendenBewegung
Toleranzen für Welle undGehäuse
Übliche Toleranzen:
Welle Gehäuse
RiKuLa j5...k5 J6
Rollen- und
Nadellager k5...m5 K6
Lager
ElementeMaschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 44/60
2005 Lager 44
derdrehendenBewegung
Wälzlager – Einbau
Radiale Lagerluft
• sichert genaue Führung der Welle
• Darf durch Temperaturschwankungen nicht unzulässig verringert
werden
Toleranzgruppen (Lagerluft in μm z. B. für 50... 65 mm Durchmesser:
C2 C0 (normal) C3 C4 C5
1...15 8...28 23...43 38...61 55...90
Lager
ElementeMaschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 45/60
2005 Lager 45
derdrehendenBewegung
Wälzlager – Einbau
Radiale Lagerluft
Fehler , die zu höherem Verschleiß, höherem Geräusch und schlechterer
Wellen-Führung führen:• Falsche Montage
• Falsche Passungen (Übermaß Welle Innenring aufgeweitet
Übermaß Gehäuse Außenring gedrückt)
• Kopplung von Lagern mit ungleicher Lagerluft
(z. B. RiKuLa 14 μm , Zylinderrollenlager 25 μm bei gleichem d)
Lager
ElementeMaschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 46/60
2005 Lager 46
derdrehendenBewegung
Wälzlager – Einbau
Axiale Lagerluft
• Sichert Verschiebbarkeit bei Loslager
• Sichert Wärmeausdehnung
Realisiert durch
• Innere Lagerbeweglichkeit (NU und NUP-Lager)
• Anstellen eines Lagerringes (bei spiegelbildlichangeordneten Schräglagern)
• Einstellen der Lagerluft mit Paßscheiben
• Schwimmende Lagerung
Lager
ElementeMaschinenelemente
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 47/60
2005 Lager 47
derdrehendenBewegung
Wälzlager-Einbau axiale Lagerluft
Angestellte Lagerung
Durch Nutmutter wirdInnen/Außenring verschoben,bis Axialluft erreicht
Lager
Elemented
Maschinenelemente
L
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 48/60
2005 Lager 48
derdrehendenBewegung
Wälzlager-Einbau
Einstellen der axialen Lagerluft mit Paßscheiben
Lager
Elementeder
Maschinenelemente
L
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 49/60
2005 Lager 49
derdrehendenBewegung
Werkstoff :Keramik/Stahl
Lager
Elementeder
Maschinenelemente
L
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 50/60
2005 Lager 50
derdrehendenBewegung
Werkstoff :
Keramik, z. B.HIPSN
(Hochisostatischgepreßtes Si-Nitrid)
Lager
Elementeder
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 51/60
2005 Lager 51
derdrehendenBewegung
• Überragende Härte, stabil bis 800 °C schwierige
Bearbeitbarkeit, hohe Lebensdauer, da kaum Verschleiß
• Unempfindlich gegen korrosive Medien und toxischeUmgebung aufwendige Dichtungen entfallen,
Verwendung der Medien zur Schmierung• Hohe Temperaturbeständigkeit (bis 1000 °C, 100Cr6 < 200°C)
• Geringe Reibwerte (40 % geringer als St/St)
Ölmangelschmierung bis Trockenschmierung möglich, damitProblem Verdampfen bei hohen Temperaturen gelöst, hoheGeschwindigkeiten möglich
Werkstoff : Keramik (HIPSN – Eigenschaften (Vergleich zu St)
Lager
Elementeder
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 52/60
2005 Lager 52
derdrehendenBewegung
Fortsetzung Eigenschaften Keramik
• Geringere Zähigkeit hohe Konsistenz des Gefügeserforderlich, um Risse zu vermeiden
• E-Modul ca. 50 % höher geringere
Schwingungsneigung, aber erhöhte HertzscheFlächenpressung
• Geringere Bruchzähigkeit schlagempfindlich
• Niedriges spezifisches Gewicht (60 % geringere Dichte) geringe Bauteilmasse, geringe Fliehkräfte bei hohen
Drehzahlen
Lager
Elementeder
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 53/60
2005 Lager 53
derdrehendenBewegung
• Elektrisch isolierend• Geringere Wärmedehnung (2/3 geringer als St) ggf. hohe
Innenringspannungen bei Erwärmung der Welle
Temperaturausgleichsglieder erforderlich• Hoher Preis durch schwierige Bearbeitbarkeit (4 ... 10 x teurer
als St)
Fortsetzung Eigenschaften Keramik
Lager
Elementeder
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 54/60
2005 Lager 54
drehendenBewegung
Wälzlagerkurzzeichen6206 .ZR .P52
VorsetzzeichenBasiszeichen
6206 Nachsetzzeichen.ZR (mit Deckscheibe)
.P5 (Toleranz < P6).P52 (+Lagerluft C2)
Lagerreihe
62..
Lagerbohrung
..06 (6x5= 30 mm)
Durchmesserreihe2
Breitenreihe(Nicht angegeben)
Maßreihe2
Lagerbauart6... (RiKuLa)
Lager
Elementeder
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 55/60
2005 Lager 55
drehendenBewegung
Auslegung von WälzlagernNachrechnen der Lebensdauer
• unter Last (DIN ISO 76 und DIN ISO 281)• unter Last und Betriebsbedingungen (erweiterte
Lebensdauerberechnung DIN ISO 281
Lager
Elementeder
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 56/60
2005 Lager 56
drehendenBewegung
Lager
Schadensbild durch
Überlast (Pressung)
Schlecht „Maschinenelemente 1, Pearson-Verlag 2006
Elementeder
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 57/60
2005 Lager 57
drehendenBewegung
//
//60
10)(
/10/)(
23110
6
10
6
10
haa L L
hnP
C L
nUmdrehungeP
C L
hha
p
h
p
=
•
=
=
Lebensdauer in Mill.Umdrehungen
Lebensdauer in Stunden
Erweiterte Lebensdauer inStunden
Lager
Elementeder
d h d
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 58/60
2005 Lager 58
drehendenBewegung
Erweiterte Lebensdauerberechnung
//23110 h f aa L L t hha =
a1 Faktor der Ausfallwahrscheinlichkeit
a23 Werkstoff- und Betriebsbedingungsfaktor
f t Temperaturfaktor
Lager
Elementeder
d h d
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 59/60
2005 Lager 59
drehendenBewegung
a1 Faktor der Ausfallwahrscheinlichkeit
Ausfallwahrscheinlichkeit in % 10 5 4 3 2 1
Faktor a1 1 0,62 0,53 0,44 0,33 0,21
f t Temperaturfaktor
Temperatur in °C 150 200 250 300Faktor f t 1 0,73 0,42 0,22
g
Elementeder
drehenden
Maschinenelemente
Lager
7/23/2019 Wael z Lager
http://slidepdf.com/reader/full/wael-z-lager 60/60
2005 Lager 60
drehendenBewegung
Faktor a23
= f ( vorhandene (Betriebs) Viskosität/ideale(Bezugs)Viskosität,
stat. Tragzahl/stat. Last,
Wälzlagerbauart,
Schmierstoff und seinen Additiven,
Einbaubedingungen)
g
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