Die Lagerreibung ist die Kraft, die der Relativbewegung zwischen zwei im Lager in Kontakt stehenden Oberflächen entgegenwirkt.
In Maschinen dienen Lager dazu, rotierende Komponenten zu stützen und die Reibung zwischen Bauteilen zu minimieren.
Eine unnormal hohe Lagerreibung führt zu Energieverlusten, Wärmeentwicklung, Verschleiß und einer verringerten Effizienz der Maschine; daraus können höhere Instandhaltungskosten und eine reduzierte Gesamtleistung resultieren.
Daher ist die Reduzierung der Lagerreibung entscheidend, um eine optimale Leistung und eine lange Lebensdauer der Maschine zu erreichen.
Die Lagerreibung variiert je nach Bauart
Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass die Reibungskoeffizienten bei unterschiedlichen Lagerbauarten.
Das Verständnis dieser Unterschiede ist entscheidend, um Lagerreibung wirksam zu erfassen und zu reduzieren.
Das Reibmoment lässt sich mit folgender einfacher Formel abschätzen:
0.5 x 0.0015 x radiale Belastung in Newton* x Lagerbohrung (mm)
0.5 x 0.0013 x axiale Belastung in Newton* x Lagerbohrung (mm)
Diese Berechnung gilt unter bestimmten Bedingungen: wenn das Lager mit einer Standardfüllung eines reibungsarmen Schmierstoffs versehen ist, keine berührenden Dichtungen aufweist und bei niedriger Drehzahl sowie geringer Belastung betrieben wird.
Innere Ursachen der Lagerreibung
Fehler im Fertigungsprozess eines Lagers können die Lagerreibung erheblich beeinflussen:
Bearbeitungsungenauigkeiten: Unvollkommenheiten in der Rundheit eines Lagers beeinträchtigen die Lagerlast deren Verteilung, vergrößern den Oberflächenkontakt und erhöhen dadurch die Reibung.
Rauheit: Eine rauere Lageroberfläche erhöht die Reibung aufgrund des größeren Kontaktwiderstands und der möglichen Materialübertragung.
Unzureichende Wärmebehandlung: Eine unzureichend kontrollierte Wärmebehandlung kann zu verstärkter Verformung und erhöhter Reibung führen.
Werkstoff: Unterschiedliche Werkstoffe weisen verschiedene Härte- und Elastizitätsgrade auf. Dadurch kann sich die Verformung des Lagers unter Last verändern und somit auch die Reibung beeinflussen.
Fehlerhafte Montage: Montagefehler können zu Fehlausrichtung oder ungleichmäßiger Lastverteilung führen und dadurch die Lagerreibung erhöhen.
Äußere Ursachen der Lagerreibung
Nachfolgend sind die wichtigsten Ursachen der Lagerreibung im Betrieb aufgeführt.
Fehlausrichtung: Sind Lager nicht korrekt ausgerichtet, entstehen an bestimmten Bereichen übermäßige Kräfte, was zu erhöhter Reibung und Verschleiß führt.
Drehzahl: Bei hohen Drehzahlen kann die Reibung in Lagern aufgrund der stärkeren Wärmeentwicklung und eines möglichen Schmierstoffabbaus zunehmen. Den Zusammenhang zwischen Reibmoment und Drehzahl zeigt die nachfolgende Kurve.
Dazu verwendet SKF die Beziehung M = Mrr + Msl + MDichtung + MSchleppreibung zur Berechnung der gesamten Lagerreibung.
Schmierungsprobleme: Werden Wälzlager nicht sachgerecht geschmiert, können die Oberflächen aneinander reiben. Dies führt zu Reibung und Schäden.
Verschleiß: Mit der Zeit können Lager verschleißen. Dadurch entstehen raue Oberflächen, die Reibung verursachen und den Verschleiß der Maschine weiter erhöhen.
Überlastung: Werden Lager über ihre Tragfähigkeit hinaus belastet, kann dies zu übermäßiger Reibung und erhöhtem Verschleiß führen.
Temperatur: Höhere Betriebstemperaturen können zu vergrößerten internen Lagerluftwerten führen. Dadurch nimmt der Kontakt zu, was wiederum die Reibung erhöht.
Verunreinigungen: Schmutz, Staub und andere Fremdkörper können in Lager eindringen, die Oberflächen beschädigen und die Reibung erhöhen.
Auswirkungen ungewöhnlicher Lagerreibung
Verminderte Effizienz und Leistungsfähigkeit
Erhöhter Energieverbrauch
Vorzeitiger Lagerausfall
Kostenintensive Reparaturen und Stillstandszeiten
Lösungen zur Reduzierung der Lagerreibung
Präzise Fertigungsprozesse
Um die innere Lagerreibung zu reduzieren, sind präzise Fertigungsprozesse, eine verbesserte Oberflächenbearbeitung, eine exakt gesteuerte Wärmebehandlung, geeignete Werkstoffe und eine fachgerechte Montage entscheidend.
Diese Verbesserungen in Fertigung und Montage tragen dazu bei, reibungsverursachende Faktoren zu minimieren und die Lebensdauer der Lager zu verlängern.
Sachgerechte Schmierung und Wartung
Sachgerechte Lagerschmierung ist entscheidend, um die Lagerreibung zu verringern. Schmierstoffe bilden einen dünnen Film zwischen den Lageroberflächen und reduzieren so Reibung und Verschleiß.
Dabei ist es wichtig, die richtige Schmierstoffart und -menge zu verwenden, da zu viel oder zu wenig Schmierstoff zu Problemen führen kann.
Regelmäßige Wartung, etwa das Prüfen und Wechseln von Schmierstoffen, hilft dabei, Probleme zu vermeiden, bevor sie sich zu größeren Störungen entwickeln.
Regelmäßige Reinigung und Inspektion
Regelmäßige Reinigung und Inspektion helfen, Verunreinigungen zu vermeiden und Auffälligkeiten frühzeitig zu erkennen, bevor daraus größere Schäden entstehen.
Wälzlager können im Laufe der Zeit Schmutz, Staub und Ablagerungen ansammeln, was zu Schäden und erhöhter Lagerreibung führen kann.
Durch die regelmäßige Reinigung und Inspektion von Wälzlagern lassen sich Probleme frühzeitig erkennen und Folgeschäden vermeiden.
Die richtige Lagerbauart und Werkstoffauswahl
Je nach Lagerbauart und Werkstoff variieren Reibung und Verschleißfestigkeit deutlich.
Die passende Bauart und Werkstoffauswahl für Ihre konkrete Anwendung kann die Lagerreibung reduzieren und die Lebensdauer der Wälzlager erhöhen.
Keramiklager sind beispielsweise langlebiger und reibungsärmer als herkömmliche Stahllager.
Bei der Auswahl von Wälzlagern sind die Betriebsbedingungen und Lastanforderungen sorgfältig zu berücksichtigen.
Fehlausrichtung und Überlastung beheben
Fehlausrichtung und Überlastung können an bestimmten Maschinenteilen übermäßige Kräfte verursachen und dadurch Lagerreibung sowie Verschleiß erhöhen.
Wer diese Ursachen beseitigt, etwa durch das Ausrichten von Komponenten oder die Reduzierung von Lasten, verringert die auf die Lager wirkenden Kräfte und Reibung und verbessert damit die Leistung bei geringerem Verschleiß.
Auf moderne Lagertechnologien umrüsten
Die Umstellung auf moderne Lagertechnologien, beispielsweise auf Keramiklager oder selbstschmierende Lager, kann im Vergleich zu herkömmlichen Lagern eine geringere Lagerreibung und höhere Standfestigkeit bieten.
Diese Technologien sind in der Anschaffung zwar oft teurer, können langfristig jedoch durch geringeren Wartungs- und Austauschaufwand erhebliche Kostenvorteile bieten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Lagerreibung, die sowohl aus Fertigungsungenauigkeiten als auch aus betrieblichen Einflüssen resultiert, die Effizienz und Lebensdauer von Maschinen erheblich beeinflusst.
Sie kann zu geringerer Leistung, höherem Energieverbrauch und vorzeitigem Ausfall führen und damit kostspielige Reparaturen erforderlich machen.
Daher setzen wir uns für kontinuierliche Verbesserungen und Innovationen zur Reduzierung der Lagerreibung ein, um die Maschineneffizienz zu steigern und zu einer nachhaltigen, wirtschaftlichen Fertigung beizutragen.
Als typisches Beispiel für Anwendungen mit geringer Reibung, Durchflussmesserlager verdeutlichen, wie eine sachgerechte Lagerauslegung und -ausführung zu optimaler Maschinenleistung und hoher Lebensdauer führen kann.
Sie dienen Herstellern als ideales Vorbild, um bewährte Verfahren kennenzulernen und in ihre Entwicklungs- und Fertigungsprozesse zu integrieren.
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