Die Drehzahl eines Lagers ist für die Effizienz und Lebensdauer von Maschinen von zentraler Bedeutung. Ihre Belastbarkeit wird häufig über die Betriebstemperatur beurteilt.
Übermäßige Reibung und Wärmeentwicklung weist auf eine mögliche Überschreitung der zulässigen Drehzahl hin, die zu Ausfällen wie Fressschäden führen kann.
Neben der Temperatur besitzen einige Lager konstruktiv bedingte mechanische Grenzwerte, die ihre Drehzahl beeinflussen.
Dieser Beitrag beleuchtet die Bedeutung der Lagerdrehzahl, ihren Zusammenhang mit der Temperatur und die Rolle mechanischer Grenzen.
Drehzahlkennwerte in Lagerprodukttabellen
Um die komplexen Leistungsgrenzen von Lagern zu bewerten, greifen Fachleute häufig auf Lagerprodukttabellen zurück.
Diese Tabellen zeigen die Drehzahlgrenzen auf, innerhalb derer Lager sicher betrieben werden können.
Im Folgenden werden die wichtigsten Drehzahlkennwerte kurz erläutert:
Referenzdrehzahl
Thermische Bedingungen: Dieser Kennwert gibt die Drehzahl an, bei der ein Lager ohne Überhitzung betrieben werden kann.
ISO 15312: Die Einhaltung dieser internationalen Norm gewährleistet einen optimalen Lagerbetrieb unter definierten thermischen Bedingungen.
Speziell für offene Lager: Referenzdrehzahlen beziehen sich in erster Linie auf offene Lager und verdeutlichen deren Betriebsgrenzen unter bestimmten Bedingungen.
Grenzdrehzahl
Mechanische Grenzen: Dieser Wert kennzeichnet die mechanische Schwelle, jenseits derer die Funktionssicherheit des Lagers gefährdet sein kann.
Hinweiswert, kein Verbot: Die Grenzdrehzahl dient als Orientierungswert und macht bei Annäherung oder Erreichen eine detaillierte Betriebsanalyse erforderlich.
Besonders wichtig bei abgedichteten Lagern: Bei Lagern mit Kontakt dichtungenDie Grenzdrehzahl bestimmt häufig ihre maximale Einsatzfähigkeit.
Wälzlager mit berührenden Dichtungen
Bei Wälzlagern mit berührenden Dichtungen wird die maximale Lagerdrehzahl im Wesentlichen durch die Grenzdrehzahl bestimmt.
Im Gegensatz zu anderen Lagerartenwerden in Produkttabellen häufig keine Bezugsdrehzahlen angegeben.
Dichtungen schützen zwar vor Verunreinigungen, beeinflussen die Lagerdrehzahl jedoch aufgrund der zusätzlichen Reibung.
Für einen effizienten Einsatz ist es daher entscheidend, dieses Zusammenspiel zu verstehen.
ISO-Standardbedingungen
Die Norm ISO 15312 enthält konkrete Vorgaben zur Bestimmung der Bezugsdrehzahl eines Lagers und unterstützt Konstrukteure sowie Anwender dabei, die Drehzahlgrenzen fundiert zu beurteilen.
Einflussgrößen auf die ISO-Bezugsdrehzahl
Wärmeabfuhr: Die Bezugsdrehzahl basiert auf einer festgelegten Referenz-Wärmeabfuhr und stellt sicher, dass das Lager im thermischen Gleichgewicht arbeitet.
Belastung Bedingungen: Ein Betrieb bei geringer Belastung ist erforderlich; für Radiallager (z. B. Rillenkugellager) gilt eine Belastung P = 0.05 C0P=0.05C0, während für Axiallager (z. B. Axialkugellager) eine Belastung P = 0.02 C0P=0.02C0 vorgesehen ist.
Temperaturanstieg: Als Richtwert gilt ein nominaler Anstieg um 50°C (90°F) über einer Umgebungstemperatur von 20°C (70°F).
Schmieranforderungen: Entscheidend ist die Ölschmierung, insbesondere mit Mineralöl ohne EP-Additive. Für Radiallager wird ISO VG32 verwendet, für Axiallager ISO VG68.
Geltungsbereich für offene Lager
Die ISO-Referenzdrehzahl gilt ausschließlich für offene Lager. Diese sollten folgende Voraussetzungen erfüllen:
Saubere Betriebsbedingungen zur Sicherstellung einer optimalen Leistung.
Ausreichende Betriebstemperatur Betriebsspiel, wie sie durch die Auswahl des anfänglichen Innenspiels festgelegt wird.
Eine Anordnung mit horizontaler Welle, rotierendem Innenring und feststehendem Außenring.
Keine Referenzbedingungen für gedichtete Lager
Gedichtete Lager weisen in den meisten Produkttabellen keine festgelegten Referenzdrehzahlen auf, da Dichtungen besondere Herausforderungen mit sich bringen, darunter erhöhte Reibung und mögliche Wärmeentwicklung.
Fettschmierung und Temperaturspitzen
Die ISO-Norm definiert keine Referenzbedingungen für gedichtete Lager.
Diese Norm, ursprünglich für Ölschmierung formuliert, gilt auch für Fettschmierung unter der Voraussetzung, dass ein lithiumverseiftes Fett mit mineralölbasischem Grundöl und einer Viskosität von 100 bis 200 mm²/s verwendet wird.
Bei Fettschmierung kann es in der ersten Anlaufphase zu einem Temperaturmaximum kommen.
Daher ist eine Einlaufphase erforderlich, damit die Lager eine stabile Betriebstemperatur erreichen und optimale Funktion sowie eine hohe Lebensdauer gewährleistet werden.
Angepasste Referenzdrehzahl
Das Verständnis der angepassten Referenzdrehzahl ist in Wälzlageranwendungen entscheidend, da sie einen stärker an den Einsatzfall angepassten Ansatz bietet als die standardisierte ISO-Referenzdrehzahl.
Berechnung: Passen Sie die Referenzdrehzahl an den konkreten Maschinenbetrieb unter Berücksichtigung der realen Einsatzbedingungen an.
Last und Schmierstoff Viskosität: Diese Faktoren beeinflussen die Lagerdrehzahl maßgeblich und erfordern eine präzise Anpassung, um einen optimalen Betrieb sicherzustellen.
Vorsichtiger Ansatz: Setzen Sie auf Sicherheit und Lebensdauer, indem Sie berechnete Ergebnisse mit Zurückhaltung bewerten.
Thermische Analyse: Über Last- und Schmierstoffanpassungen hinaus ist eine thermische Analyse entscheidend, um die Wärmeabfuhr zu verstehen und eine maximale Leistungsfähigkeit sicherzustellen.
Mechanische Grenzdrehzahl
Die Produkttabellen weisen für Standardlagerausführungen eine definierte Grenzdrehzahl aus.
Diese Drehzahl sollte nicht überschritten werden, es sei denn, die Lagerkonstruktion wird entsprechend angepasst, um höhere Drehzahlen aufzunehmen.
Um die Grenzdrehzahl des Lagers sicher auszuschöpfen:
Schmierung
Eine sachgerechte Schmierung ist von zentraler Bedeutung. Nähern Sie sich dem oberen Drehzahlbereich, kann ein Wechsel auf Ölschmierung erforderlich werden.
Einflussfaktoren der Grenzdrehzahl
Mehrere Faktoren bestimmen die Drehzahlgrenze:
Käfig Integrität: Die strukturelle Stabilität und Belastbarkeit des Käfigs spielen eine wesentliche Rolle.
Schmierung der Käfigoberflächen: Eine ausreichende Schmierung der Führungsflächen des Käfigs gewährleistet einen ruhigen und störungsfreien Betrieb.
Wirkende Kräfte: Die auf die Wälzkörper einwirkenden Zentrifugal- und Kreiselkräfte können die zulässige Drehzahl begrenzen.
Externe Faktoren: Auch Komponenten wie spezielle Dichtungen und die Wahl des Schmierstoffs, insbesondere bei abgedichteten Lagern, können das Drehzahlpotenzial des Lagers beeinflussen.
Bei der Betrachtung offener Kugellagerist zu beachten, dass Konstruktion und Aufbau hinsichtlich der Grenzdrehzahl besondere Anforderungen stellen können.
Betrieb von Lagern oberhalb der Drehzahlgrenzen
Der Betrieb eines Lagers oberhalb seiner standardmäßigen Drehzahlgrenzen erfordert Präzision und eine sorgfältige Analyse. Vor dem Fortfahren:
Thermische Analyse
Führen Sie eine eingehende Bewertung durch, um die Toleranz des Lagers gegenüber erhöhten Drehzahlen zu verstehen.
Zu berücksichtigende Maßnahmen beim Betrieb oberhalb der zulässigen Drehzahlgrenzen
Temperaturmanagement: Setzen Sie eine zusätzliche Kühlung ein, um den Temperaturanstieg im Lager auszugleichen.
Lagerspiel: Berücksichtigen Sie eine mögliche Verringerung des Spiels infolge erhöhter Temperaturen.
Toleranz der Gehäusepassung: Passen Sie diese an, um die axiale Beweglichkeit der Außenringe von Loslagern zu erhalten.
Lagergenauigkeit: Stellen Sie sicher, dass die Toleranz des Lagers und die geometrische Genauigkeit der zugehörigen Bauteile übermäßige Schwingungen vermeiden.
Käfigauslegung: Prüfen Sie alternative Käfigausführungen, die für höhere Drehzahlen geeignet sind.
Schmierstoffverträglichkeit: Stellen Sie sicher, dass Schmierverfahren und Schmierstoffart zur Käfigausführung und zu den erhöhten Betriebstemperaturen passen.
Nachschmierintervall: Überprüfen Sie bei fettgeschmierten Lagern das Nachschmierintervall erneut und ziehen Sie bei Bedarf einen Wechsel zur Ölschmierung in Betracht.
Im Grunde ist ein Betrieb oberhalb der zulässigen Lagerdrehzahl möglich, er erfordert jedoch ein durchdachtes und sorgfältiges Vorgehen.
Fazit
Die Einhaltung der zulässigen Lagerdrehzahlen ist sowohl für eine optimale Leistung als auch für die Betriebssicherheit entscheidend.
Bei höheren Drehzahlen müssen die erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen bereits vorgesehen sein.
Eine solche Sorgfalt gewährleistet die Lebensdauer und den zuverlässigen Betrieb der Lager.
Bei LILY Bearing betonen wir die Bedeutung dieser Grenzwerte und bieten Produkte, die auf dauerhafte Leistung und Sicherheit ausgelegt sind.
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