C seit 1968 über 35 Jahre Erfahrung - zedex.de · Schmutz und abrassive Partikel Außeneinsatz und Wassereinsatz Chemikalien negatives Lagerspiel möglich Ersatz für Gummi, Elastomere

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Wolf Kunststoff-Gleitlager GmbH • Heisenbergstr. 63 - 65 • 50169 Kerpen-Türnich • Tel. 02237/9749-0 • Fax. 02237/9749-20

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Wartungsfreie Präzisionsbuchsenfür Gleitlager aus

ZEDEX® Kunststoffen

seit 1968über 35 Jahre Erfahrung

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Version 7.0 09/2003

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Inhaltsverzeichnis

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1.Vorwort .................................................................................................................................... 4

2.Materialübersicht ...................................................................................................................... 5-10

3.Gleitlager ................................................................................................................................. 113.1. Gleitlager aus Kunststoff ................................................................................................... 113.1.1. Gleitlager-Werkstoffe......................................................................................................... 113.1.2. Gleitlager-Form und Abmessungen .................................................................................... 11

4.Konstruktionsrichtlinien ............................................................................................................. 124.1. Befestigung der Buchsen zum Einpressen in das Gehäuse .................................................. 124.1.1. Einpressen der Buchsen ................................................................................................... 124.1.2. Übermaß der Buchsen ...................................................................................................... 124.1.3. Aufnahmebohrung ............................................................................................................ 124.1.4. Befestigung bei hohen Temperaturschwankungen ................................................................ 134.2. Geschlitzte Buchse .......................................................................................................... 134.2.1. Befestigung geschlitzter Buchsen ...................................................................................... 134.3. Schwimmende Buchse ..................................................................................................... 144.4. Gekammerte Buchse........................................................................................................ 144.5. Aufgepresste Buchse ....................................................................................................... 144.6. Geklemmte Buchse.......................................................................................................... 144.7. Geteilte Lager .................................................................................................................. 144.8. Einpressen von Bundbuchsen ............................................................................................ 14

5.Auswahl der Geometrie (Abmessung der Gleitlagerbuchse) .......................................................... 155.1. Lagerabmessungen .......................................................................................................... 155.1.1. Lagerwanddicke (sk)......................................................................................................... 15-165.1.2. Buchsenbreite b ............................................................................................................... 165.2. Lagerspiel ........................................................................................................................ 165.2.1. Innendurchmesser der Gleitlagerbuchse nach der Montage .................................................. 165.2.2. Wellendurchmesser .......................................................................................................... 165.2.3. Einbaulagerspiel ............................................................................................................... 165.2.4. Betriebslagerspiel ............................................................................................................. 17

6.Gegenlaufmaterial (Welle, Achse) .............................................................................................. 186.1. Werkstoff ......................................................................................................................... 186.1.1. Metalle ............................................................................................................................ 186.1.2. NE Metalle ...................................................................................................................... 186.1.3. Kunststoffe ...................................................................................................................... 186.1.4. Lackierte Gleitflächen ....................................................................................................... 186.2. Härte des Gegenlaufpartners ............................................................................................. 196.3. Oberflächengüte der Metallgleitfläche ................................................................................. 20

7.Schmierung ............................................................................................................................. 207.1. Einfluß der Schmierung .................................................................................................... 207.2. Einfluss der Temperatur auf die Schmierstoffe ..................................................................... 207.2.1. Viskosität ........................................................................................................................ 207.2.2. Oberflächenspannung ....................................................................................................... 207.2.3. Verdampfung .................................................................................................................... 217.2.4. Alterung .......................................................................................................................... 217.2.5. Fließgrenze von Fetten ..................................................................................................... 217.3. Schmierstoffe ................................................................................................................... 217.3.1. Schmieröle ...................................................................................................................... 21

Schmierstoffadditive .......................................................................................................... 227.3.2. Schmierfette .................................................................................................................... 237.3.3. Festschmierstoffe ............................................................................................................. 237.4. Schmiermittelempfehlung .................................................................................................. 247.5. Schmiernutengestaltung ................................................................................................... 247.5.1. Nuten für hydrodynamisch betriebene Gleitlager .................................................................. 24

8.Schmutz und abrasive Partikel .................................................................................................. 24

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Inhaltsverzeichnis

9.Dämpfung ................................................................................................................................ 25

10.Umwelteinflüsse ..................................................................................................................... 2510.1. Chemikalien ..................................................................................................................... 2510.2. Spannungsrissbildung ....................................................................................................... 2510.3. Hydrolysebeständigkeit ..................................................................................................... 25

11.Abhängigkeiten beim Betrieb eines Gleitlagers .......................................................................... 26-27

12.Auslegung und Werkstoffauswahl eines Radiagleitlagers ............................................................ 2812.1. Berechnung mit EDV ........................................................................................................ 2812.2. Berechnung durch den Konstrukteur .................................................................................. 28

Flussdiagramm zur Gleitlagerberechnung Teil 1................................................................... 29Flussdiagramm zur Gleitlagerberechnung Teil 2................................................................... 30Flussdiagramm zur Gleitlagerberechnung Teil 3................................................................... 31

12.2.1. Nachprüfung des pv Wertes .............................................................................................. 32-3512.2.2. Abschätzung der auftretenden Temperaturen für übliche Konstruktionen ................................ 36-3712.2.3. Abschätzung der Lebensdauer .......................................................................................... 38-3912.2.4. Sekantendruckmodul für Belastungszeiten < 0,01h ............................................................. 4012.2.5. Sekantendruckmodul für Belastungszeiten < 100h .............................................................. 4112.2.6. Sekantendruckmodul für Belastungszeiten < 10000h ........................................................... 42

13.Berechnungsbeispiel ............................................................................................................... 43-51

14. Reibwerte ............................................................................................................................. 52-67

15.Verschleißkurven von Werkstoffen der ZEDEX-Serie ................................................................... 68

16.Kurzzeit Spannungs-Dehnungs-Funktionen ............................................................................... 69-71

17.Temperaturentwicklung von Radialgleitlagern ............................................................................. 72

18.Temperaturverlauf .................................................................................................................... 73

19.Einbaubedingungen ................................................................................................................ 74

20.Abmessungsliste Buchsen für Gleitlager (zylindrisch) ................................................................ 75-115

21.Abmessungsliste Buchsen für Gleitlager (mit Bund) ................................................................... 116-128

22.Index ..................................................................................................................................... 129-133

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Die Abmessungen der ”Buchsen für Gleitlager aus ZEDEX-Kunststoffen" sind in Anlehnung an folgendeNormen festgelegt:

DIN 1494 Teil 1DIN 1498 Form F (ohne Schlitz)DIN 1552 Teil 1DIN 1850 Teil 1,3,4,5

Alle aufgeführten Buchsen werden in vier verschiedenen Lagerspielklassen angeboten.

Lagerspiel-klasse

Kurz-zeichen

empfohleneGehäuse-bohrung)*

ISO Toleranz derBohrung d1 nachdem Einpressen

Kurzzeichen inder

ArtikelnummerAnwendung / Einschränkungen

Grob C H5 C8 C08höchste Tragfähigkeit bei hohen

Umgebungstemperaturen

Standard D H5 D8 D08 volle Tragfähigkeit

Fein F H5 F8 F08hohe Präzision

Bei hoher Gleitgeschwindigkeitverminderte Belastung

Negativ N H5 N8 N08höchste Präzision

max. Gleitgeschwindigkeit bis10m/min

Tab.1: Lagerspielklassen )* = siehe Kap. 4.1.

Die Größt- und Kleinstdurchmesser für die eingepresste Buchse (d1max und d1min) für die Standardausführungsind in den Abmessungslisten angegeben. Für andere Lagerspielklassen sind die Werte aus der ISO Toleranz-tabelle zu entnehmen.

Abb.1: Artikelschlüssel

Gleitlagerbuchsen können auch nach Kundenwunsch gefertigt bzw. nachbearbeitet werden.Ä Nehmen Sie die kostenlose Beratung unserer Anwendungstechnik in Anspruch. Ä Senden Sie den beigefügten Fragebogen an uns ausgefüllt zurück. ÄWir legen für Sie die Lagerung kunststoffgerecht aus, und liefern Ihnen eine Tragfähigkeits- und Lebensdauerberechnung.

1. Vorwort

Vor

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t

Beispiel:

Aufbau der Artikelnummer:

Z 1A D08 001003001

Lagerspielklasse:} }

Materialkürzel:ZX-100A 1AZX-100EL63 1GZX-100K 1KZX-100MT 1TZX-324 3AZX-324V1T 3HZX-324V2T 3FZX-324V3T 3JZX-324V11T 3LZX-324VMT 3B

}Grob C08Standard D08Fein F08Negativ N08

Form:Zylindrisch ZZylindrisch mit Bund B

Z 5D 001003001D08

hierbei bedeuten:Z = zylindrische Form5D = Material ZX-530D08 = Standard Lagerspielklasse ISO D8

ZX-410 4AZX-530 5DZX-550 5LZX-720 7AZX-750V1T 9AZX-750V2T 9CZX-750V3 9BZX-750V3T 9FZX-750V4T 9D

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2. Materialübersicht

ZX-100A

ZX-100EL63

ZX-100K

ZX-100MT

ZX-324

Standard-Werkstoff

Standard-Werkstoff

Standard-Werkstoff

Standard-Werkstoff

Sonder-Werkstoff

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -100°C bis +55°C (+70°C)Gleitgeschwindigkeit 0 bis 100m/minFlächenpressung bis 20N/mm2 (60 N/mm2 kurzzeitig)Stöße und VibrationenSchmutz und abrassive PartikelAußeneinsatz und Wassereinsatznegatives Lagerspiel möglichErsatz für Bronze, POM, PA

budget-priced

- wartungsfrei- verschleißfest- niedrige Reibung- große Dämpfung- verminderte Präzision- schlagfest- vibrationsfest- Lebensmittelfreigabe- preisgünstig

vibration damper- wartungsfrei- verschleißfest- elastisch, biegsam- Shore Härte 63D- sehr große Dämpfung- hoch schlagfest- vibrationsfest

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -50°C bis +55°C (+70°C)Gleitgeschwindigkeit 0 bis 10m/minFlächenpressung bis 3N/mm2 (10 N/mm2 kurzzeitig)Stöße und VibrationenSchmutz und abrassive PartikelAußeneinsatz und WassereinsatzChemikaliennegatives Lagerspiel möglichErsatz für Gummi, Elastomere

allrounder- wartungsfrei- verschleißfest- niedrige Reibung- schlagfest- vibrationsfest- preisgünstig

allrounder-high quantity- wartungsfrei- verschleißfest- niedrige Reibung- geringe stick-slip Gefahr- große Dämpfung- schlagfest- vibrationsfest- Lebensmittelfreigabe- preisgünstig

high static stress- wartungsfrei- niedrige Reibung- hohe Festigkeit bei Temperaturen bis 250 °C- hoch schlagfest- vibrationsfest- gute Chemikalien- beständigkeit- hydrolysebeständig

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -150°C bis +70°C (+90°C)Gleitgeschwindigkeit 0 bis 100m/minFlächenpressung bis 25N/mm2 ( 75N/mm2 kurzzeitig)Kantenpressung bzw. Geometriefehler zulässigStöße und VibrationenSchmutz und abrassive PartikelAußeneinsatz und WassereinsatzChemikaliennegatives Lagerspiel möglichErsatz für Bronze, POM, PA,DU

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -30°C bis +80°C (+100°C)Gleitgeschwindigkeit 0 bis 100m/minFlächenpressung bis 28N/mm2 (85 N/mm2 kurzzeitig)Stöße und VibrationenSchmutz und abrassive PartikelAußeneinsatz und WassereinsatzChemikaliennegatives Lagerspiel möglichErsatz für Bronze, POM, PA

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -100°C bis +180°C (+220°C)Gleitgeschwindigkeit 0 bis 5m/minFlächenpressung bis 50N/mm2 (125 N/mm2 kurzz.)Kantenpressung bzw. Geometriefehler zulässigStöße und VibrationenSchmutz und abrassive PartikelAußeneinsatz und Wassereinsatzaggressive Chemikaliennegatives Lagerspiel möglichErsatz für Bronze, POM, PA ,PEEK

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ZX-324V1T

ZX-324V2T

ZX-324V3T

ZX-324VMT

ZX-410

Standard-Werkstoff

Standard-Werkstoff

Sonder-Werkstoff

Sonder-Werkstoff

Standard-Werkstoff

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -50°C bis +160°C (+200°C)Gleitgeschwindigkeit 0 bis 5m/minFlächenpressung bis 40N/mm2 (120N/mm2 kurztg.)Kantenpressung bzw. Geometriefehler zulässigStöße und VibrationenSchmutz und abrassive PartikelAußeneinsatz und Wassereinsatzaggressive Chemikaliennegatives Lagerspiel möglichErsatz für Bronze, POM, PA ,PEEK

budget-priced high tech- wartungsfrei- verschleißfest- geringer Verschleiß bei Temperaturen bis 250°C- niedrige Reibung- geringe stick-slip Gefahr- geringe Temperatur- entwicklung- hohe Festigkeit bei Temperaturen bis 250 °C

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -50°C bis +170°C (+210°C)Gleitgeschwindigkeit 0 bis 40m/minFlächenpressung bis 45N/mm2 (125 N/mm2 kurzztg)Kantenpressung bzw. Geometriefehler zulässigStöße und VibrationenSchmutz und abrassive PartikelAußeneinsatz und Wassereinsatzaggressive Chemikaliennegatives Lagerspiel möglichErsatz für Bronze, POM, PA , PEEK

low speed- wartungsfrei- verschleißfest- fallender Verschleiß bei steigenderTemperatur- niedrige Reibung- hohe Festigkeit bei Temperaturen bis 250 °C

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -50°C bis +180°C (+240°C)Gleitgeschwindigkeit 0 bis 100m/minFlächenpressung bis 43N/mm2 (130 N/mm2 kurzztg.)Stöße und VibrationenAußeneinsatz und Wassereinsatzaggressive ChemikalienErsatz für Bronze, POM, PA , PEEK

low speed, high temperature

- wartungsfrei- verschleißfest- niedrige Reibung- fallende Reibung mit steigender Temperatur- hohe Festigkeit bei Temperaturen über 100 °C

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -50°C bis +210°C (+250°C)Gleitgeschwindigkeit 0 bis 100m/minFlächenpressung bis 50N/mm2 (150 N/mm2 kurzztg.)Außeneinsatz und WassereinsatzChemikalienErsatz für Bronze, POM, PA , PEEK

high static stress, high temperature

- wartungsfrei- verschleißfest- geringer Verschleiß bei Temperaturen bis 250°C- niedrige Reibung- fallende Reibung mit steigender Temperatur- hohe Festigkeit bei Temperaturen bis 250 °C

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -50°C bis +150°C (+190°C)Gleitgeschwindigkeit 0 bis 100m/minFlächenpressung bis 50N/mm2 (140 N/mm2 kurzztg.)Schmutz und abrassive PartikelAußeneinsatz und Wassereinsatznegatives Lagerspiel möglichErsatz für Bronze, POM, PA ,PEEK

high pv-value- wartungsfrei- niedrige Reibung- geringe Temperatur- entwicklung- hohe Festigkeit bei Temperaturen bis 150 °C- hydrolysebeständig

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ZX-530

ZX-550

ZX-720

ZX-750V1T

ZX-750V2T

Lager-Werkstoff

Standard-Werkstoff

Standard-Werkstoff

Sonder-Werkstoff

Sonder-Werkstoff

high speed- wartungsfrei- verschleißfest- geringer Verschleiß bei Temperaturen bis 200°C- niedrige Reibung- geringe stick-slip Gefahr- sehr geringe Temperatur- entwicklung- sehr gute Chemikalien- beständigkeit

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -30°C bis +110°C (+130°C)Gleitgeschwindigkeit 0 bis 200m/minFlächenpressung bis 30N/mm2 (80 N/mm2 kurzzeitig)Außeneinsatz und Wassereinsatzaggressive Chemikaliennegatives Lagerspiel möglichErsatz für Bronze, POM, PA. , PEEK, PTFE-Compunds

agressive chemicals- wartungsfrei- verschleißfest- sehr geringer Verschleiß- sehr niedrige Reibung- geringe stick-slip Gefahr- geringe Temperatur- entwicklung- extrem gute Chemikalien- beständigkeit- hydrolysebeständig

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -100°C bis +110°C (+130°C)Gleitgeschwindigkeit 10 bis 200m/minFlächenpressung bis 8N/mm2 (20 N/mm2 kurzzeitig)Schmutz und abrassive PartikelAußeneinsatz und Wassereinsatzaggressive Chemikaliennegatives Lagerspiel möglichErsatz für Bronze, POM, PA , PEEK, PTFE-Compounds

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -100°C bis +110°C (+130°C)Gleitgeschwindigkeit 10 bis 200m/minFlächenpressung bis 10N/mm2 (20 N/mm2 kurzzeitig)Schmutz und abrassive PartikelAußeneinsatz und WassereinsatzChemikaliennegatives Lagerspiel möglichErsatz für Bronze, POM, PA ,PEEK, PTFE-Compound

low friction- wartungsfrei- verschleißfest- sehr niedrige Reibung- geringe stick-slip Gefahr- sehr geringe Temperatur- entwicklung- gute Chemikalien- beständigkeit- hydrolysebeständig

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -50°C bis +220°C (+260°C)Gleitgeschwindigkeit 40 bis 150m/minFlächenpressung bis 60N/mm2 (170 N/mm2 kurzztg.)Ersatz für Bronze, POM, PA , PEEK

high temperature, high rigidity

- wartungsfrei- verschleißfest- geringer Verschleiß bei Temperaturen bis 200°C- niedrige Reibung- hohe Festigkeit bei Temperaturen bis 250 °C

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -50°C bis +220°C (+260°C)Gleitgeschwindigkeit 0 bis 100m/minFlächenpressung bis 50N/mm2 (150 N/mm2 kurzztg.)Ersatz für Bronze, POM, PA , PEEK

high temperature,high workinglife

- wartungsfrei- verschleißfest- konstante Reibung mit steigender Temperatur und Flächenpressung- extrem hohe Festigkeit

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CC

C

C

CC



ZX-750V3T

ZX-750V4Sonder-Werkstoff

Sonder-Werkstoff

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -50°C bis +230°C (+270°C)Gleitgeschwindigkeit 10 bis 250m/minFlächenpressung bis 70N/mm2 (180 N/mm2 kurzztg.)Außeneinsatz und WassereinsatzErsatz für Bronze, POM, PA , PEEK

high temperature, high rigiditiy

- wartungsfrei- verschleißfest- geringer Verschleiß bei Temperaturen bis 200°C- geringe stick-slip Gefahr- hohe Festigkeit bei Temperaturen bis 270 °C

Einsatzbereiche:Umgebungstemperatur: -50°C bis +210°C (+250°C)Gleitgeschwindigkeit 0 bis 200m/minFlächenpressung bis 35N/mm2 (120 N/mm2 kurzztg.)Außeneinsatz und WassereinsatzErsatz für Bronze, POM, PA , PEEK

high temperature, high speed

- wartungsfrei- verschleißfest- sehr niedrige Reibung- geringe stick-slip Gefahr- geringe Temperatur- entwicklung

9Wolf Kunststoff-Gleitlager GmbH • Heisenbergstr. 63 - 65 • 50169 Kerpen-Türnich • Tel. 02237/9749-0 • Fax. 02237/9749-20

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2.Materialübersicht

Tab. 2: Materialeigenschaften

Festigkeit physikalisch elektrisch

E

igen

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Dic

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m2 ]

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eldr

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m²]

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ZX-

324V

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90 270 -

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V-0 43 - - - - - - -

ZX-

410

1,33 - 96 - - 30 2800

130 -

146 - -

159 - -

110 - - - - -

534

64 195 - - - - - - - - - - - -

ZX-

530

1,51

1380

61 66 - 4 3200

92 - 74 - - 136 - - - - - - - - - 30 - - - - - - - - - - - - -

ZX-

550

1,7

800

49 - - 9 2590

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70 - - - - - - - - - - - - -

ZX-

720

1,86 - 12 14 - 200 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

ZX

-75

0 V

0

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ZX

-75

0V1T

-

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0

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0

- - - - - - - - - - - - - - -

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ZX

-75

0V2T

1,45 -

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0

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ZX

-75

0V3

1,41 -

233 - - 2

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110 - - - - - - - - - - - - -

ZX

-75

0V4T

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ien

2.Materialübersicht

Tab. 2: Materialeigenschaften

Gleitlager tribologisch Reibung Verschleiß Präzision Umgebungseinflüsse sonst. Ersatz für ...

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ZX

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ZX-

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ZX-

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0,13 0,2

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ZX-

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ZX-

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ZX-

324V

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0,05 - 250

250

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ZX-

410

20 11 0,35 36 35 45 0,2

0,16 -

0,22

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0,32

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ZX-

530

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ZX

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ZX

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0

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ZX-

750

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ZX-

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ZX

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ZX

-75

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ZX

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C

C

CC

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3.Gleitlager

Gleitlager nehmen die Laufzapfen von Achsen oderWellen auf. Man unterscheidet Radiallager für Quer-kräfte und Axiallager für Längskräfte. Außerdem kenntman noch Führungslager, die die Welle lediglich inihrer Lage führen und keine definierbaren Kräfte auf-zunehmen haben.Die Lagerzapfen laufen mit Gleitreibung unter Öl, Fett,Wasser oder sogar ohne Schmierung (d.h.im Trocken-lauf) in den Lagerbuchsen um.

3.1.Gleitlager aus Kunststoff

Aufgrund der großen Kontaktfläche der Gleitlager (zw.Welle und Gleitlagerbuchse) und aufgrund der großenDämpfung von Kunststoffen, laufen unsere Gleitlagerim allgemeinen ruhiger und sind unempfindlichergegen Kantenpressung, Stöße und Erschütterungenals Wälz-lagerungen. Gleitlager benötigen keine Dicht-ungen, da sie unempfindlich gegen Schmutz sind.Gleitlager sind einfach aufgebaut und können ohneSchwierigkeiten auch geteilt hergestellt werden(Abb.9).Bei reiner Flüssigkeitsreibung erreichen sie eine fastunbegrenzte Lebensdauer und können mit höchstenDrehzahlen laufen.Im allgemeinen sind sie billiger als Wälzlager.

3.1.1.Gleitlager-Werkstoffe

Alle in diesem Katalog aufgeführten Buchsen für Gleit-lager werden nur aus Kunststoffen der WOLF–ZEDEX-Serie -siehe Kap. 2- angeboten.

3.1.2.Gleitlager-Form und Abmessungen

In dieser Broschüre werden Gleitlager aus Kunststoffangeboten, deren Abmessungen nachfolgenden DIN -Normen entsprechen.Dadurch wird erreicht, dass metallische Gleitlagernach DIN durch solche aus Kunststoff ersetzt werdenkönnen, ohne die Abmessungen und Toleranzen derAnschlussteile ändern zu müssen.

- DIN 1850 Massivbuchsen als Einpress-Buchsen in Gehäuse

- DIN 1552 zum Aufpressen auf Zapfen

- DIN 1494 gerollte Buchsen als Einpress-Buchsen

- DIN 1498 wesentlich dickwandiger als Einpress-Buchsen

Gleitlager

Die aufgeführten Buchsen werden standardmäßig ohneSchmiernuten, Schmiertaschen, Ölbohrung und ohneSchlitz angeboten.Falls diese erforderlich sind, sollten Sie dies gesondertanfragen.


CC

C

C

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htlin

ien

4. Konstruktionsrichtlinien

4.1. Befestigung der Buchsen zumEinpressen in das Gehäuse

4.1.1. Einpressen der Buchsen

Generell werden die Gleitlager-Buchsen durch einfachesEinpressen (kostengünstigste Befestigungsart) in derGehäusebohrung fixiert.

4.1.2. Übermaß der Buchsen

Da die Kunststoff-Legierungen der ZEDEX-Reihe einengeringeren Elastizitätsmodul als metallische Werkstoffeaufweisen, muss das Einpress-Übermaß des Buchsen-außendurchmessers größer gewählt werden als beigleichartigen Metall-Gleitlagern.Bei der Verwendung von Kunststoffen mit einem Zug E-Modul größer als 10000 N/mm² sollte das Einpress-übermaß eine Stufe geringer gewählt werden.Bei der Verwendung von Kunststoffen mit einem Zug E-Modul kleiner als 1000 N/mm² sollte das Einpressüber-maß eine Stufe größer gewählt werden.

Außendurchme-sser ¢d

2v (mm)

Übermaßminimal (mm)

Übermaßmaximal (mm) Stufe

6 bis 10 0,05 0,08 1

12 bis 20 0,08 0,12 2

22 bis 50 0,10 0,15 3

55 bis 100 0,15 0,20 4

105 bis 150 0,20 0,28 5

160 bis 230 0,25 0,35 6

Tab.3 : Standard Einpressübermaße

4.1.3. Aufnahmebohrung

4.1.3.1. Standardaufnahmebohrung

Alle Gleitlager-Buchsen sind für eine Press-Passung füreiner Aufnahmebohrung mit ausreichender Wanddickeund mit einer ISO-Toleranz von H5 ausgelegt.Alle Buchsen werden mit dem in der Tabelle 3 (Ein-pressübermaße) aufgeführten erforderlichen Übermaßengeliefert.

4.1.3.2. Spezielle Aufnahmebohrungen

Grundsätzlich ist die Verwendung von einer Aufnahme-bohrung mit einer von 5 abweichenden Qualität möglich(z.B. H6 oder H7).

In diesen Fällen vergrößert sich nur das obere Abmaßder Bohrung ø d1 - siehe Formel [2) - der Buchsen nachdem Einpressen.Die Einbaulagerspielvergrößerung, durch Verwendungeiner von H5 abweichenden ISO Toleranz, entnehmenSie bitte der Tab. 4 .

Einbaulagerspielvergrößerung Sv bei Verwendung einerAufnahmebohrung mit einer ISO Toleranz von

H6[µm]

H7[µm]

H8[µm]

H9[µm]

Gehäuseinnendurchmesser bis 3mm 2 6 10 21

Gehäuseinnendurchmesser über 3mm bis 6mm 3 7 13 25










Tabelle 4: Einbaulagerspielvergrößerung

d1 = Sv + ød1 [2]max

wobei:d1 = Oberes Abmaß der Gleitlager-

buchse bei Verwendung einesGehäuses mit einer von H5 ab-weichenden ISO Toleranz [mm]

Sv = Einbaulagerspielvergrößerung [mm]aus Tab. 4

ød1 ssmax = Oberes Abmaß der eingepre tenGleitlagerbuchse in ein Gehäusemit einer ISO Toleranz von H5aus Abmessungslisten [mm]( )

ISO Toleranzder

Aufnahne-bohrung

oberesAbmaß

(ø 30mm)[µm]

Differenzder

oberenAbmaße

[µm]

oberes Abmaßder Bohrung d1

nach demEinpressen

ausAbmessungsliste

[µm]

unteres Abmaßder Bohrung d1

nach demEinpressen

[µm]

H5 9 0 98 65

H6 13 4 98+4 =102 65

H7 21 12 98+12=110 65

H8 33 24 98+24=122 65

H9 52 43 98+43=141 65

Beispiel für eine Buchse mit Durchmesser d1= 30mm

Befestigung der Buchsen


CC

C

C

CC

Vor

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Zylin

der-

buch

sen

Bun

dbuc

hsen

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xK

onst

rukt

ions

-ric

htlin

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4.1.4. Befestigung bei hohen Temperatur-schwankungen

Da die durch das Einpress-Übermaß erreichte Tangential-spannung im Gleitlagerquerschnitt durch Spannungs-relaxation, hervorgerufen durch Temperatureinwirkung,verringert wird und sich so der Presssitz lockern kann,müssen beim Überschreiten der zulässigen Temp-eraturen (Abb.2) zusätzliche Sicherungs-und Komp-ensationsmaßnahmen vorgesehen werden.

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

zul.

Geh

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°C]

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24V

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-324

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ZX-3

24V

MT

ZX-4

10ZX

-530

ZX-5

50ZX

-720

ZX-7

50V

1TZX

-750

V2T

ZX-7

50V

3ZX

-750

V4T

Abb.2: Maximal zulässige Gehäusetemperatur

Die Sicherungsmaßnahmen können auf Formschlussbasieren (z.B. durch den Einbau der Buchse in eine Ring-nut (Abb.6a), oder durch Verwendung von Sicherungs-ringen) oder auch auf Kraftschluss (z.B.durch Einklebender Buchse in das Gehäuse, Abb.4).Diese Sicherungsmaßnahmen erfordern einegeschlitzte Buchse.

Als Kompensationsmaßnahme empfehlen wir dasSchlitzen der Buchse, damit sichergestellt wird, dassauch bei Veränderung der Umgebungstemperatur dieBuchse nicht klemmt.

4.2. Geschlitzte Buchse

Werden Gleitlagerbuchsen großen Temperaturschwank-ungen ausgesetzt,sollte die Gleitlagerbuchse zusätzlichzu den oben genannten Sicherungsmaßnahmen miteinem axialen Schlitz versehen werden, um damit dieGefahr der Spannungsrelaxation und der damit ver-bundenen Betriebslagerspielveränderung zu vermindern.Geschlitzte Buchsen können mit geringerem Betriebs-lagerspiel als ungeschlitzte Buchsen verwendet werden.

β

Abb. 3: geschlitzte zylindrische Buchse mit Bund

Der Schlitzwinkel β sollte je nach Breite der Buchsezwischen 15 bis 45° ausgeführt werden.Die Mindest- Schlitzbreite bs lässt sich mit der Formel[3] berechnen.

wobei:

bs = Schlitzbreite [mm]

[3]bs (d • 0,024) +0,22

d = Wellendurchmesser [mm]

Wenn die Buchse eingeklebt werden soll und der Wellen-durchmesser 100 mm überschreitet, sollte die Buchseals Segmentlagerung ausgeführt werden.

4.2.1. Befestigung geschlitzter Buchsen

4.2.1.1. Einkleben von geschlitzten Buchsen

Eingeklebte, geschlitzte Buchsen werden dann einge-setzt, wenn die zulässige Gehäusetemperatur aus Abb.2überschritten wird, und sich der Innendurchmesser derBuchse und das Betriebslagerspiel der Lagerung beigroßen Temperaturschwankungen nur gering veränderndarf.

Je nach Gleitlagerwerkstoff erfährt der Innendurch-messer der geschlitzten,geklebten Buchse bis zuTemperaturbereichen von -50°C bis +120°C keine Maß-veränderung.

Für das Einkleben empfehlen wir den "Klebstoff 100" ,welcher direkt von uns bezogen werden kann. DieserKlebstoff kann im Temperaturbereich von -40°C bis 80°C eingesetzt werden.Für Temperaturen oberhalb 80 °C empfehlen wir uns-eren "Klebstoff 200", welcher kurzzeitig bis zu 120°Cverwendet werden kann.Die Buchsen sollten am Außendurchmesser mit einerWendelnut und mit einem Untermaß versehen werden,damit der Klebstoff bei der Montage nicht abgestreiftwird. Siehe Abb. 4.

Nach Aushärtung des Klebstoffes muss die Bohrungder Buchse zum Erreichen der endgültigen Toleranzennachbearbeitet werden.

Klebstoff

Abb. 4: eingeklebte Gleitlagerbuchse

Befestigung bei hohen Temperaturschwankungen


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dbuc

hsen

Inde

xK

onst

rukt

ions

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htlin

ien

4.3. Schwimmende Buchse

Bei einer schwimmend gelagerten Buchse wird die Buch-se ohne Vorspannung in eine Metallhülse eingebracht.Die geschlitzte Buchse kann sich im eingebauten Zu-stand entweder im Gehäuse oder auf der Wellebewegen.Um eine mögliche axiale Verschiebung zu vermeidenkann die Buchse, wie in Abb. 5 dargestellt, eingebautwerden.

Abb. 5: schwimmend gelagerte Gleitlagerbuchse

4.4. Gekammerte Buchse

Buchsen werden gekammert eingebaut, um die Druck-belastbarkeit zu erhöhen und um die Verformungen(Welleneinsenkung siehe Kap.12.2.3.2.) bei lang-fristiger Belastung zu reduzieren.

Die Buchse wird in radialer Richtung mit Vorspannungund zusätzlich in axialer Richtung, je nach Werkstoffund Belastung, spielfrei oder mit Vorspannung montiert.

Abb. 6a: gekammert Abb. 6b: nicht gekammert

4.5. Aufgepresste Buchse

1,0

4bi

s1,

06

xd

jena

chW

erks

toff

Abb.7: aufgepresste Gleitlagerbuchse

4.6. Geklemmte Buchse

Abb. 8: eingeklemmte Gleitlagerbuchse

4.7. Geteilte Lager

Geteilte Lager werden meist aus montagetechnischenGründen eingesetzt.Der gesammte Lagerblock besteht aus Kunststoff.Damit die durch die Schraubenverbindung entstehendenDruckspannungen kein Kriechen des Lagerblocks ver-ursachen, sollte in den Kunststofflagerblock eine Stahl-hülse eingesetzt werden, von der die Schraubenkraftaufgenommen wird. (Siehe Abb. 9).

Abb.9: geteiltes Lager

4.8. Einpressen von Bundbuchsen

Beim Einpressen von Bundbuchsen weisen wir daraufhin, dass der Bund nicht mit eingepresst werden darf, daes im Bundbereich zu einer Lagerspielverengungkommen kann.

falsch richtig richtig und preiswerter

Abb.10: eingepresste Bundbuchse

Befestigung der Buchsen


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5. Auswahl der Geometrie(Abmessung der Gleitlager-Buchse)

5.1. Lagerabmessungend ød

1

sk

b

øD

1

øD

Abb. 11: Benennung des Radialgleitlagers

5.1.1. Lagerwanddicke (sk)

Je nach Beanspruchung des Gleitlagers ist eine dickeoder dünne Ausführung der Wanddicke bessergeeignet.

Ausführung DIN

extrem dünnwandig 1494 Teil 1

dünnwandig

1498 Form F1850 Teil 11850 Teil 51552 Teil 1

dickwandig1850 Teil 31850 Teil 4

Tab. 5: Wanddicken-Einteilung

5.1.1.1. Lagerwanddicke (sk) für hohestatische Belastung

Bei hoher statischer Belastung tritt in der Regel eineelastische und unter Umständen (bei längerer Ein-wirkungszeit) auch eine plastische Verformung der be-anspruchten Gleitflächen auf .

Diese Verformungen sind proportional zu der Wanddickeder Kunststoffbuchse, so daß die Präzision der Buchsemit zunehmender Wanddicke abnimmt.Bei statisch hoch beanspruchten Gleitlagern ohne star-ke Stoßbeanspruchung sollte deshalb eine möglichstdünnwandige Buchse verwendet werden, oder dieGleitlagerbuchse gekammert eingebaut werden.(SieheKap 4.4.).

5.1.1.2. Lagerwanddicke (sk) für hohe Stoß-beanspruchung bzw.Vibrationsbeanspruchung

Für diese Beanspruchung sollte eine möglichst großeDämpfung erreicht werden.Da mit zunehmender Material-dicke die Dämpfung der Kunststoffbuchse zunimmt,sollte bei Stoßbeanspruchung eine dickwandigere Buch-se bevorzugt werden. (siehe Kap.9.)

5.1.1.3. Lagerwanddicke (sk) für hohedynamische Belastung

Um eine thermische Überbelastung des Gleitlagers zuvermeiden, sollte die bei hoher dynamischer Belastungentstehende Reibwärme möglichst schnell von der Gleit-fläche des Gleitlagers abgeleitet werden.Da in den meisten Fällen die Welle metallisch mithoher Wärmeleitfähigkeit ausgeführt ist, erfolgt dieWärmeableitung im wesentlichen über die Welle.Die Wärmeableitung durch das Gleitlager ist wegen derschlechten Wärmeleitfähigkeit der Kunststoffe sehrgering.Weiterhin ist die Wärmeableitung durch das Gleitlagerantiproportional zur Wanddicke, so dass bei dünn-wandigen Gleitlagerbuchsen die Wärmeableitung durchdas Gleitlager größer ist.Das Verhältnis, zu welchen Teilen die Wärme über dasGehäuse bzw. über die Welle abgeführt wird, ist ab-hängig von der Masse der Welle, also bei gegebenerDichte und gegebenem Wellendurchmesser nur nochvon der Länge der Welle.Zum Beispiel wird bei dünnwandigen Buchsen mit ei-nem Durchmesser von 12mm bei einer Wellenlänge vonca.10mm 30% der Wärme über die Welle abgegebenund bei 50mm Wellenlänge wird ca. 50% der Wärmeüber die Welle abgeführt.Bei Wellenlängen ab 200mm wird 70% der Wärme überdie Welle abgeführt.Daraus folgt, dass Gleitlagerungen mit kurzen Wellen(Länge kleiner 50mm) und dickwandigen Gleitlager-buchsen schnell thermisch überbeansprucht werden.Diese Gefahr besteht insbesondere bei der Verwendungvon dickwandigen Buchsen mit kleinem Innendurch-messer.Weiterhin folgt daraus, dass bei sehr langen Wellen(Länge größer 200mm) in Kombination mit dickwand-igen Gleitlagerbuchsen diese Gefahr wesentlichgeringer ist, so daß dickwandige Buchsen in Kombi-nation mit langen Wellen durchaus bei hoher dyn-amischer Belastung eingesetzt werden können.Ist ein Einsatz von dickwandigen Buchsen (z.B.wegender viel besseren Dämpfung ) erforderlich, muss berück-sichtigt werden, dass eine dickwandige Gleitlagerbuchseein größeres Einbaulagerspiel (hervorgerufen durch diegrößere Wanddickendehnung und die schlechtereWärmeableitung) als ein dünnwandiges Gleitlager er-fordert.

Auswahl der Geometrie


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5.1.1.4. Lagerwanddicke (sk) bei Kanten-pressung

Ist bei einer Konstruktion einer Lagerstelle mit Geo-metrie- und Fluchtungsfehlern zu rechnen, sollten mög-lichst dickwandige Buchsen verwendet werden, damitdie Wand der Gleitlagerbuchse, die in diesem Fall auchals Feder-Dämpfer- Element wirkt, eine flachere Feder-konstante erhält.Dadurch werden größere Verformungen (Anpassung derBuchse an die fehlerhafte Geometrie) möglich und so-mit die auftretenden Spannungen reduziert und die Lebensdauer wesentlich erhöht.

5.1.2. Buchsenbreite b

Die in der Praxis am häufigsten verwendeten Buchsensind nicht breiter als ca. 0,8 bis 1,2 x Wellendurch-messer. Die Gründe dafür liegen in den Produktions-kosten (in der Regel kostet eine breite Lagerbuchse mehrals zwei halbe Buchsen) und in der spez. dynamischenTragfähigkeit.Je größer das Verhältnis b/d wird, desto kleiner wird diespez. dynamische Tragfähigkeit einer Gleitlagerbuchse(siehe Abb.26), da die Gefahr der Überhitzung (durchWärmestau in der Mitte der Gleitlagerbuchse) mit zu-nehmender Buchsenbreite ansteigt.

5.2. Lagerspiel

5.2.1. Innendurchmesser der Gleitlager-buchse nach der Montage

Die Gleitlagerbuchsen werden in vier verschiedenenLagerspielklassen angeboten.

Je nach Belastung und Präzisionsanforderung der An-wendung kann ein großes (D), kleines (F) oder sogarnegativ(N) (mit Vorspannung) ausgeführtes Einbaulager-spiel gewählt werden.

Alle Gleitlagerbuchsen der Standardausführung (Kurz-zeichen "C") besitzen nach dem Einpressen in das Ge-häuse mit der Toleranz H5 den Innendurchmesser mitder ISO Toleranz D8.In der Abmessungsliste sind jeweils für diese Lager-spielklasse die Größt- und Kleinstdurchmesser (d1minbzw. d1max) angegeben.

Für andere Lagerspielklassen sind die Werte aus derISO Toleranz-Tabelle zu entnehmen.

Bei Verwendung von Gehäusen mit größeren Toleranz-feldern vergrößert sich die Bohrung der eingepresstenGleitlagerbuchsen entsprechend. (Siehe Seite 12).

5.2.2. Wellendurchmesser

Die Toleranz des Wellendurchmessers darf das Nenn-maß nicht überschreiten, damit das Mindest einbaulager-spiel nicht unterschritten wird.Somit sind nach ISO die Lagen des Toleranzfeldes "a"bis "h" für die Welle zulässig.Für die Qualität der Welle empfehlen wir ISO Toleranz-klasse 6 bis 7 .Als Standardtoleranz der Welle empfehlen wir eine ISOToleranz von h6 oder h7.

Bei anderen Abmaßen der Welle kann der Innendurch-messer der Gleitlagerbuchse angepasst werden, um dasgewünschte Spiel zu erreichen. (Siehe Vorwort).

5.2.3. Einbaulagerspiel

Das Einbaulagerspiel wird durch die Abmaße derGleitlagerbohrung ød1 im eingebauten Zustand und durchdie Toleranz des Wellendurchmessers festgelegt.Das Einbaulagerspiel wird gemessen bei Normklima(20°C und 50% rF), nach dem Einpressen der Gleitlager-buchsen in den Lagersitz mit einer ISO Qualität von H5,im betriebsfertigen Zustand.

Das minimale und maximale Einbaulagerspiel ergibt sichnach folgenden Formeln:

Se = ød1 - Ao 4min Wellemin [ ]

Se = ød1 - Au [5]max Wellemax

wobei:Se = EinbaulagerspielAu = unteres AbmaßAo = oberes Abmaßød1max = aus Formel [2]ød1 = Abmessungslistenmin

Ob Gleitlagerbuchsen mit vermindertem Einbaulagerspielfür Ihre Anwendung geeignet sind, ist von der Belastungabhängig und wird im Verlauf der Gleitlagerberechnunggeklärt. (Siehe Kap. 12.2.)

Lagerspiel


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5.2.4. Betriebslagerspiel

Wird die eingebaute Buchse unter Betriebsbedingungenbetrieben, stellt sich das Betriebslagerspiel ein.Es unterscheidet sich vom Einbaulagerspiel im wesent-lichen durch Maßveränderungen, hervorgerufen durchdie Belastung des Gleitlagers und den Einfluß derUmgebungstemperatur .

5.2.4.1. Lagerspielveränderungen durchFeuchtigkeit

Die Gleitlager aus den Kunststofflegierungen der ZX -Serie erfahren durch Luftfeuchtigkeit keine wesentlicheLagerspielveränderung.Selbst bei einem Betrieb direkt im Wasser wird beikeinem ZX - Werkstoff eine wesentliche Maßveränderunghervorgerufen.

5.2.4.2. Lagerspielveränderungen durchTemperatur

Da die linearen Ausdehnungskoeffizienten von denKunststofflegierungen der ZX-Serie bis zu sieben malgrößer sind als der von Stahl, reduziert sich das Betriebs-lagerspiel je nach Gehäuse und Gleitlagerwerkstoff mitzunehmender Temperatur.

Für ungeschlitzte Buchsen lässt sich das Betriebslager-spiel nach Formel [6] berechnen.

wobei:

∆SϑZ = Lagerspielveränderung durch Temperaturver-änderung von ungeschlitzten Buchsen [mm]

αBu = Ausdehnungskoeffizient des Gleitlagers ausTab. 6 [1/ºC]

∆ϑ = Temperaturveränderung [ºC]d2 = [mm]Buchsenaußendurchmesser

[6]∆SϑZ=

αGeh = Ausdehnungskoeffizient des Gehäuses ausTab. 6 [1/ºC]

∆ϑ•( •( - )d2 Buα αGeh Wα - d1 • )

d1 = Buchseninnendurchmesser [mm]αw = Ausdehnungskoeffizient der Welle aus

Tab. 6 [1/ºC]

Für Buchsen, die mit einem Schlitz versehen sind, wirddas Betriebslagerspiel nach Formel [7] berechnet.

wobei:

∆SϑS = Lagerspielveränderung durch Temperaturver-änderung von geschlitzten Buchsen [mm]

αBu = Ausdehnungskoeff izient des Gleitlagers ausTab. 6 [1/ºC]

∆ϑ = Temperaturveränderung [ºC]d2 = [mm]Buchsenaußendurchmesser

[7]∆SϑS=

αGeh = Ausdehnungskoeffizient des Gehäuses ausTab. 6 [1/ºC]

∆ϑ α•( - 2•skd • - d •2 Geh 1 Wα α Bu Bu• )

d1 = Buchseninnendurchmesser [mm]αw = Ausdehnungskoeffizient des Gehäuses aus

Tab. 6 [1/ºC]

skBu = [mm]Buchsenwanddicke = (d2- d1) / 2

Material

Ausdehnungs-koeffizient bis

50 °C(1/K)


80 °C(1/K)


100 °C(1/K)


150 °C(1/K)


200 °C(1/K)


250 °C(1/K)

ZX-100A 6,6*10 -5 6,9*10- 5 8,7*10-5 13,2*10 -5

ZX-100EL63 14*10-5

ZX-100K 6*10 -5 7*10- 5 8*10-5 12*10 -5

ZX-100MT 5,5*10 -5 6,2*10- 5 7,1*10-5 10,7*10 -5

ZX-324 5,6*10 -5 5,9*10 -5 9,5*10 -5

ZX-324V1T 5,6*10 -5 5,9*10 -5 9,5*10 -5

ZX-324V2T 6,2*10 -5 6,5*10 -5 10,4*10 -5

ZX-324V3T 4,8*10- 5 5,0*10 -5 9,6*10 -5

ZX-324VMT 3,5*10 -5 3,8*10 -5 6,9*10 -5

ZX-410 5,5*10-5 5,8*10 -5

ZX-530 6,0*10-5 9,0*10 -5

ZX-550 12*10-5 16*10 -5

ZX-720 14,4*10- 5 19,2*10 -5

ZX-750V1 3,2*10 -5

ZX-750V2 3*10 -5

ZX-750V3 3,6*10 -5

ZX-750V4 6,2*10 -5 6,5*10 -5 10,4*10 -5

Stahl 1,2*10- 5

Gußeisen 1,05*10 -5

Aluminium 2,38*10- 5

Messing 1,85*10 -5

Tab. 6: Thermische Längenausdehnungskoeffizienten

Achtung:Buchsen, die geschlitzt und eingeklebt werden, erfahrendurch Temperaturänderung keine Veränderung des Innen-durchmessers. (Siehe Kap. 4.2.1.)

Lagerspiel


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6.Gegenlaufmaterial(Welle,Achse)

6.1.Werkstoff

Als Gegenlaufmaterial können nachfolgende Werkstoffeeingesetzt werden (relative Werkstoffkosten).Farbig gedruckte Werkstoffe innerhalb einer Gruppe sindzu bevozugen.

6.1.1.Metalle

6.1.1.1.Unlegierte Stähle nach DIN 17100 fürpreisgünstige Lösungen:

St 37-2k - für geringe Beanspruchung (1)St 44-2 - für mäßige BeanspruchungSt 50-2k - für mittlere Beanspruchung (1,5)St 52-3 (Vickershärte HV=170)

6.1.1.2. Niedrig legierte, gehärtete undangelassene Einsatzstähle nach DIN 17210für höchste Lebensdauer:

16MnCr5 - kleine Wellen (1,7)(Vickershärte HV=750)15CrNi6 - härtbar für große Wellen (2,1)

6.1.1.3. Vergütungsstähle nach DIN 17200 mitzähem Kern und harter Oberfläche:

C 45 - für kleine Wellen (1,6) (Vickershärte HV=170)42CrMo4 - für große Wellen (2)

6.1.1.4. Nicht rostende Stähle nach DIN 17440vergütbar:

X 20Cr13 martensitischer Stahl (3,2)X 20CrNi172 martensitischer Stahl (4,0)X40CrMoV51 martensitischer StahlX35CrMo17 martensitischer Stahl

6.1.1.5. Stähle für Randschichthärten nach DIN17212 gehärtet und angelassen:

CF 53 (Vickershärte HV=600)

6.1.1.6. Stahlguß nicht rostend DIN 17445Lösungsgeglüht und abgeschreckt:

G-X30CrNiSiNb2424 (Vickershärte HV=180)

6.1.1.7. Edelstähle nach DIN 17115 vergütet:23MnNiCrMo64 (Vickershärte HV=280)

6.1.1.8. Legierte Kaltarbeitsstähle nach DIN 17350gehärtet und angelassen:

X210Cr12 (Vickershärte HV=750)X155CrVMo121 (Vickershärte HV=750)100Cr6 (Vickershärte HV=750)X36CrMo17 (Vickershärte HV=500)

6.1.1.9. Legierte Warmarbeitsstähle nach DIN17350 gehärtet und angelassen:X40CrMoV51 (Vickershärte HV=450)

6.1.1.10. Schnellarbeitsstähle nach DIN 17350 gehärtet und angelassen:

S6-5-2 (Vickershärte HV=850)

6.1.1.11. Empfohlener Korrosionsschutz fürStähle:

Hartvernickeln z.B. KANIGE oder KANISIL 2000 Schicht-stärke je nach chemischer Beanspruchungsart 30 bis50 µm, vergütet auf 500 bis 800 Vickers und geschliffenauf RZ = 1 bis 4 µm.

6.1.2.NE Metalle

Aluminium und Aluminiumlegierungen sollen nur danneingesetzt werden, wenn die Oberflächenhärte ausrei-chend ist. Siehe 6.2. Oder die Oberfläche hartverchromtoder hartcoatiert ist. (Härte 300 bis 500 HV)Bei anderen NE-Metallen bitten wir Sie, hier unsere An-wendungstechnik einzuschalten, da hier mit höheremGleitverschleiß und höheren Reibungsbeiwerten gerech-net werden muss.

6.1.3.Kunststoffe

Als hervorragender Kunststoff "Wellenwerkstoff " em-pfehlen wir Inkupox CF.Dieser Werkstoff ist ein kohlefaserverstärkter Epoxidharzmit einem hervorragendem Verhältnis von Zugfestigkeit /Elastizitätsmodul, er ist extrem steif und sehr leicht, sodass er beim Leichtbau und bei überlangen Wellen Ver-wendung findet.

6.1.4. Lackierte Gleitflächen

Als Gegenlauffläche können auch lackierte metallischeGrundkörper dienen. Dies hat den Vorteil, dass der un-geschützte Grundkörper gegen Korrosion durch dieFarbe geschützt wird und die sichtbaren Gegenlaufflächenin allen Farbtönen ausgeführt werden können.In vielen Anwendungsfällen haben sich die Farb-modifikationen als ausreichend verschleißfest in Kombi-nation mit ZEDEX-100K erwiesen.Farbempfehlungen können auf Anfrage mitgeteilt werden.

Gegenlaufmaterial (Welle)


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6.2.Härte des Gegenlaufpartners

Bei sehr harten Wellenwerkstoffen entsteht kein Ver-schleiß an der Welle und der Verschleiß des Gleitlagerswird verringert.Dies wird durch den Einlaufverschleiß erreicht, indemdie Rauheitstäler der Wellenoberfläche durch denKunststoffabrieb gefüllt werden, so dass eine Glättungder Wellenoberfläche entsteht.

Bei weichen Wellenwerkstoffen kann es je nachKunststoffgleitpartner dazu kommen, dass die Rauheits-spitzen der Welle durch den Kunststoffgleitpartner ab-getragen werden und ein Glätten der Wellenoberflächenicht möglich ist, da ständig neue Rauheitsspitzen ab-brechen. Weiterhin verursachen die in der Lagerstelleverbleibenden Metallpartikel zusätzlichen Verschleiß.Exemplarisch ist in nachfolgender Abb.der Verschleiß inAbhängigkeit von der Härte des Gegenlaufpartners dar-gestellt.

Verschleiß bei 0,06µm Rz

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0 200 400 600 800Vickershärte HV

Ver

schl

eiß

nach

144

0 km

[m

m]

ZX-100K

ZX-530

Je nach Anforderung und Härte der verwendetenGleitlagerwerkstoffe lassen sich die mindest erforder-lichen Härten in Funktion der Kugeldruckhärte desGleitlagerwerkstoffes ausTab.7 entnehmen.

Material Kugeldruckhärte DIN 53456H358/30 [N/mm2]

ZX-100A 92

ZX-100EL63 22

ZX-100K 136

ZX-100MT 153

ZX-324 174

ZX-324V1T 175

ZX-324V2T 175

ZX-324V3T 197

ZX-324VMT 231

ZX-410 159

ZX-530 136

ZX-550 34

ZX-720 31

ZX-750V1 147

ZX-750V2 202

ZX-750V3 -

ZX-750V4 164

Tab. 7: Kugeldruckhärten von ZX-Werkstoffen

0

100

200

300

400

500

600

700

Vic

kers

härte

HV

des

Sta

hlgl

eitp

artn

ers

50 75 100 125 150 175 200 225 250

Kugeldruckhärte H358/60 der Kunststoffbuchse [N/mm ]2

preisgünstige Lösungen, geringe Beanspruchunghohe Lebensdauer, volle Tragfähigkeit

Abb. 12: Härte des Gegenlaufmaterials

Eine Umrechnung auf die Zugfestigkeit und andere Härte-angaben der Metallgleitpartner ist mit der Abb. 13 mithinreichender Genauigkeit möglich.

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

2.000

2.200

Brin

ellh

ärte

HB

und

Zugf

estig

keit

Sta

hl[N

/mm

²]

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

Roc

kwel

lhär

teH

RC

200 400 600 800 1.000

Vickershärte HV

Rockwellhärte HRCBrinellhärte HBZugfestigkeit ca. 55HRC

ca. 575HB

Rm =1930 N/mm²

Abb. 13: Umrechnung Vickershärte, Brinellhärte und Zugfestigkeit für Stähle Näherungsweise

Ist damit zu rechnen, dass Schmutz oder abrasivePartikel in die Lagerstelle eindringen können, solltedie Härte des Gegenlaufmaterials härter gewähltwerden, als die Härte der abrasiven Partikel.Als weitere Schutzmaßnahme sollen Gleitlager-buchsen mit Nuten verwendet werden.Siehe Kap. 8.

Gegenlaufmaterial (Welle)


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ien

6.3. Oberflächengüte der Metall-gleitfläche

Generell gilt für alle Legierungen der ZX-Serie: je kleinerdie Rauheit der Metallgleitfläche ist, desto geringer istder Verschleiß an der Kunststoffgleitfläche.

Weiterhin ist zu beachten, dass die durch die Bear-beitung der Metallgleitfläche entstandenen Bearbeitungs-riefen möglichst in Gleitrichtung verlaufen.

Da, bedingt durch den Einlaufverschleiß, eine Glättungder metallischen Gleitfläche stattfindet, lässt sich gleich-mäßiges Gleiten mit minimalem Verschleiß schon er-reichen, wenn die Oberflächengüte der metallischen Gleit-fläche 1,0µm Rz nicht überschritten wird.Diese Oberflächengüten sollten immer dann angewen-det werden, wenn Gleitlager der ZX-Serie eine extremhohe Lebensdauer erreichen müssen.

In der Praxis werden derartig hohe Oberflächengütenmeistens nicht angewendet, weil entweder der enormhohe Herstellungsaufwand wirtschaftlich nicht vertretbarist oder eine extrem hohe Lebensdauer der Lagerungnicht erforderlich ist.

Im Maschinenbau hat sich eine Kompromissoberflächen-rauhheit der Metallwelle von 4µm Rz- aus Herstellungs-aufwand und Lebensdauer des Gleitlagers durchgesetzt.Aus diesem Grunde sind alle in dieser Broschüre auf-geführten Labor- und Bauteilversuche mit einerOberflächenrauhheit von 4 µm Rz der Metallgleitflächendurchgeführt worden.Der Einfluß der Oberflächenrauhigkeit des Gleit-partners ist in Nachfolgender Abbildung dargestellt.

Verschleiß bei 400HV

00,05

0,10,15

0,20,25

0,30,35

0,40,45

0,01 0,1 1 10 100Rauhigkeit[µmRZ]

Ver

sch

leiß

nac

h 1

440

km [m

m]

ZX-100K

ZX-530

7.Schmierung

Eine Schmierung von Gleitlagern aus ZEDEX - Werk-stoffen ist grundsätzlich nicht erforderlich.Jedoch kann durch eine Schmierung die Leistungsfähig-keit der Buchsen verbessert werden, ohne die Tragfähig-keit der Lagerung negativ zu beeinflussen. Der Einflußder übertragbaren leistung in Abhängigkeit der Schmie-rung ist in nachfolgender Abbildung dargestellt.Auch verbessert eine einmalige Anfangsschmierung dasEinlaufverhalten der Gleitlagerbuchsen.

0

1

2

3

4

5

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Öl

Wa sserFett

T ro ckenFettsch mierung - be i Mon tage

7.1. Einfluß der Schmierung

Ä Verminderung der ReibungÄ Steigerung der LeistungsfähigkeitÄ Verminderung des VerschleißesÄ Erleichterung der EinlaufphaseÄ Vermeidung von TribokorrosionÄ GeräuschdämpfungÄ Verstärkung der StoßdämpfungÄ Kühlung der Gleitlager durch das SchmiermittelÄ Korrosionsschutz der MetallteileÄ Abdichtung der Lagerstelle

In der Überzahl der Anwendungen hat sich eine Schmier-ung der ZX - Werkstoffe als nicht erforderlich herausge-stellt, oft sogar wird der Wegfall einer Schmierunggefordert.

7.2. Einfluss der Temperatur auf dieSchmierstoffe

7.2.1.Viskosität

Mit steigender Temperatur nimmt die Viskosität vonSchmierstoffen ab. Sie werden niedrigviskos. Je nachchemischer Zusammensetzung des Schmierstoffs istder Tempratureinfluss mehr oder weniger stark ausge-prägt. Bei Temperaturen von 200°C erreichen vieleSchmierstoffe nur noch die Viskosität von Wasser,d.h.sie sind sehr dünnflüssig. Durch diese Viskositäts-abnahme können typische Probleme, vor allem bei derhydrodynamischen Schmierung und im Breitlaufverhaltenentstehen.

7.2.2.Oberflächenspannung

Schmierstoffe haben abhängig von ihrer chemischen Zu-sammensetzung unterschiedliche Oberflächenspann-ungen. Die Oberflächenspannung ist ein Maß für dieBenetzungsfähigkeit des Schmierstoffs auf dem jeweil-igen Lager- oder Wellenwerkstoff. Eine niedrige Ober-flächenspannung führt zu sehr gutem Benetzen, aberauch Kriechen und Migrieren des Schmierstoffs aus derLagerstelle. Eine hohe Oberflächenspannung führt zur

Schmierung


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Tropfenbildung und schlechten Benetzung, reduziert aberden Schmierstoffverlust und garantiert Lebensdauer-schmierung.Neben der Abhängigkeit von der Formulierung desSchmierstoffs ist die Oberflächenspannung sehr starkvon der Temperatur abhängig. Mit zunehmender Temp-eratur sinkt die Oberflächenspannung. Die Benetzungwird besser, die Haftung wird schlechter.In Kombination mit der durch die Temperaturerhöhungabnehmenden Viskosität können Öle bei hohen Temp-eraturen sehr schnell weite Umgebungsbereiche vonLagerstellen benetzen. Es kommt zur Reduzierung derSchmierstoffmenge im Lagerspalt und damit zu einerReduzierung der Lebensdauer, und / oder zu Geräusch-anstieg. Diese Vorgänge sind nicht reversibel.Beim Abkühlen des Öles bleibt der migrierte Bereichbenetzt. Das Öl nimmt nicht mehr den Weg zurück inden Kapillarspalt des Lagers. Da bei jedem erneutenAufheizen dieser Prozess fortgeführt wird, ist bei Hoch-temperaturanwendung besondere Vorsicht geboten.

Normalerweise sind synthetische Schmierstoffe, wie z.B.Ester, bei Raumtemperatur gut haftfähig.Bei Temperaturen über 100°C nimmt jedoch die Ober-flächenspannung soweit ab, dass sie in den Bereichvon Silikonölen kommt. Hier ist nun die scheinbare Ober-flächenspannung des Festkörpers höher als die desSchmierstoffs. Es kommt zur vollständigen Benetzungjedes erreichbaren Oberflächenelements. Die Bauteil-und Gehäuseoberflächen überziehen sich in diesem Fallmit einem geschlossenen Schmierstofffilm, und es kannzu drastischen Schmierstoffverlusten im Lager selbstkommen. Bei diesen Migrations- und Benetzungs-prozessen können große Entfernungen überwundenwerden.Es sind Kriechstrecken von einigen zehn Zentimeternfestgestellt worden. Damit können Schmierstoffe auchin Bauteilbereiche vordringen, an denen sie unerwünschtsind, z.B. elektrische Kontakte, Gehäuseabdichtungen,elektronische Bauelemente, optische Systeme, usw.In jedem Fall führt dieses Kriechen zum Schmierstoff-verlust und damit zu Mangelschmierung.

7.2.3. Verdampfung

Alle Schmierstoffe haben einen von ihrer chemischenZusammensetzung abhängigen Dampfdruck. Das be-deutet, jeder Schmierstoff gibt in gewissen Grenzen undin gewissem Umfang Moleküle an die Umgebungs-atmosphäre ab.Dieser Prozeß wird durch den Umgebungsdruck unddie Umgebungstemperatur beeinflußt. NiedrigerUmgebungsdruck führt zu schnellerer Verdunstung.Höhere Temperatur führt ebenfalls zu schnellerer Ver-dunstung. In manchen Fällen kann der Siedebereich vonSchmierstoffen mit niedriger Viskosität überschrittenwerden. Aber auch ohne ein Sieden der Flüssigkeit zuerreichen, können moderne Schmierstoffe ganz beacht-liche Verdunstungsraten erreichen. Diese Verdunstungs-raten können zu Schmierstoffverlusten von einigen Pro-zent pro Tag führen, wenn es sich um nicht geschloss-ene und abgedichtete Systeme handelt. Dieser Vorgang

Schmierstoffeist neben der Temperatur und dem Atmosphärendruckvon der freien Oberfläche abhängig.Hier sind vor allem durch Migration entstandene Ölfilmeempfindlich. Dort steht einer sehr großen verdunstetenFläche eine sehr geringe Schmierstoffmenge gegenüber.In diesen Bereichen kommt es zu sehr schnell ablauf-enden Verdunstungsvorgängen.Der Nachschub in die verdunsteten Oberflächen erfolgtdurch Kapillareffekte in den Rauhigkeiten der Ober-flächen selbst.

7.2.4. Alterung

Mit zunehmender Temperatur werden Schmierstoffe inGegenwart von Sauerstoff chemisch reaktiver.Die chemischen Prozesse, die bei Raumtemperatur sehrlangsam ablaufen, werden mit steigender Temperaturdrastisch beschleunigt.Hier gilt die van t´Hoff´sche Regel, nach der sich dieReaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktiondurch eine Temperaturanhebung um 10 K verdoppelt bisvervierfacht. So ist die Reaktionsgeschwindigkeit bei200°C etwa 218 ( 260.000) mal schneller als bei 20°C.Wenn man dieses Verhalten im praktischen Vergleichanschaut, bedeutet ein Einsatz bei Raumtemperatur eineLebensdauer von 20 Jahren, ein Einsatz bei 200°C vonknapp einer Stunde.Die Schmierstoffe verändern ihre chemische Zusammen-setzung, die Viskosität und die Neutralisationszahl oderSäurezahl nehmen zu, und es werden in allen FällenAdditive abgebaut.Vor allem die Viskositätszunahme (oxidative Polymer-isation) verändert die Charakteristik des Schmierstoffsdrastisch. Bei längerer Einwirkungszeit von hohenUmgebungstemperaturen verwandeln sich mancheSchmierstoffe in klebrige Massen, gummiähnliche Sub-stanzen oder teer- und asphaltähnliche Produkte.Diese Schmierstoffe sind dann bei niedrigeren Temp-eraturen im Lagersystem nicht mehr funktionsfähig.

7.2.5. Fließgrenze von Fetten

Beim Einsatz von Fetten beginnt bei hohen Temperatur-en der Verdicker, in den meisten Fällen eine Metallseife,zu schmelzen. Der Schmierstoff verliert seine innereStruktur und wird vollkommen flüssig. Dieser Prozessist in der Regel reversibel, es kommt jedoch bei Temper-aturen über der Schmelzgrenze des Verdickers zumspontanen Breitlaufen.

Bei Hochtemperaturanwendungen muss deshalb kon-struktiv gewährleistet sein, dass ausreichende Schmier-stoffmengen im Bereich der tribologisch belastetenElemente vorhanden sind.Es empfiehlt sich der konstruktive Einbau von Öl-reservoirs und Ölbarrieren oder die Epilamisierung derBauteiloberflächen, um ein Abwandern des Öls aus derLagerstelle zu reduzieren.


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7.3. Schmierstoffe

7.3.1.Schmieröle

Schmieröle können nach ihrer Herkunft unterteiltwerden in:- Mineralöle- Tierische und pflanzliche Öle- Synthetische Öle- Sonstige, z.B. Wasser

Mineralöle, die aus Erdöl und teilweise aus Kohle ge-wonnen werden können, besitzen die größte Bedeutung.Sie bestehen aus Paraffinen, Naphthenen und Aroma-ten. Tierische und pflanzliche Öle wie Rizinusöl, Fisch-

Schmierstoffadditiveöl, Olivenöl u.a.werden für spezielle Anwendungen, z.B.in der Feinwerktechnik, verwendet.Damit die Schmieröle ihre komplexen Aufgaben erfüllenkönnen, müssen sie eine Reihe physikalischer undchemischer Eigenschaften besitzen.Für die Erzielung eines hydrodynamischen oder elasto-hydrodynamischen Schmierungszustandes ist die Vis-kosität von entscheidender Bedeutung; sie ist ein Maßfür die innere Reibung des Schmieröles.Damit Schmieröle über einen längeren Zeitraum unterhohen, komplexen Beanspruchungen ihre Funktion er-füllen können, werden ihnen häufig sogenannte Additivezugesetzt.Die wichtigsten Schmierstoffadditive sind mit ihren Auf-gaben, Wirkstoffen und Wirkungsweisen in Tabelle 8 ent-halten.

Additiv Aufgabe Wirkstoffe Wirkungsweise

Viskositätsindexverbesserer(VI-Verbesserer)

Verringerung der Viskositätsabnahme mitsteigender Temperatur

polymerisierte Olefine undIsoolefine, Polymethacrylate,Polyalkylstyrole u.a

Streckung

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