Design und Ingenieurwesen

Das Herzstück von Aubearing ist unsere Fähigkeit, mit Kunden zusammenzuarbeiten, um einzigartige Designs und Anwendungen zu verfolgen und innovative und kostengünstige Lösungen bereitzustellen. Basierend auf jahrelangem Anwendungswissen und Präzisionsinstrumentierung verfügen unsere Ingenieure über jahrzehntelange praktische Erfahrung in Hunderten verschiedener Anwendungen und Branchen, darunter Medizin, Robotik, Bergbauausrüstung, Landwirtschaftliche Geräte, Automobilindustrie, Motorräder, Fahrräder, Maschinenbau, Erdbewegungsausrüstung, Forstwirtschaft, Verpackung, Wasseraufbereitungsausrüstung, Druckausrüstung und , was es ihnen ermöglicht, optimale Lagerkonstruktionen und technische Lösungen für spezifische Anwendungen anzupassen.

Gemeinsam können wir das beste Lager für Ihre anspruchsvollen Spezifikationen herstellen, oft mit Toleranzen im Millionstel Zoll. Wir laden Sie ein, unsere Einrichtungen zu besichtigen, und wir freuen uns über die Gelegenheit, auch Ihre zu besuchen, um Lösungen für alle Ihre Bedürfnisse zu finden.

Das hauseigene Technologielabor von Aubearing

Unser technisches Labor ist mit fortschrittlichen Präzisionsinstrumenten und fortschrittlicher Bewertungssoftware (einschließlich Solid Works und AutoCAD) ausgestattet, mit der Lageranwendungen schnell und effektiv bewertet werden können. Das einzigartige „Aubearing Analysis System“ bewertet Lager aus mehreren Perspektiven. Unsere Konstrukteure optimieren sorgfältig die Laufbahnprofile, um Tragzahlen, Geschwindigkeitsbegrenzungen und Ermüdungslebensdauer zu maximieren. Besonderes Augenmerk wurde auf „Design for Manufacture“ gelegt, um eine optimale Restlaufbahnspannung für überlegene Leistung sicherzustellen. Gleichzeitig finden viele Anwendungen unter staubigen und verschmutzten Bedingungen statt, sodass auch Lagerdichtungen zur Verhinderung von Kontaminationen in Betracht gezogen werden.

Sparen Sie Herstellungskosten

Etwa 70 % der Lagerherstellungskosten (Materialkosten, Werkzeugkosten und Montagekosten) werden durch Designentscheidungen bestimmt, während die restlichen 30 % der Kosten Produktionsentscheidungen wie Prozessplanung oder Werkzeugmaschinenauswahl darstellen. Unser Ziel ist es, kundenspezifische Lager so zu optimieren, dass sie in Produktion, Montage und Wartung kosteneffizient sind und gleichzeitig eine hohe Qualität gewährleisten. Au Bearing kann Lagergrößen, Wälzelemente, Härte, Zahnradkonfiguration usw. empfehlen und fertigt Lagergrößen von 200 mm Innendurchmesser bis 6,000 mm Außendurchmesser, um Ihre Anforderungen an Belastung, Größe, Drehung und Lebensdauer zu erfüllen.

Lagerbegriffe und Berechnungen, die jeder Konstrukteur kennen sollte

Lager sind in praktisch jeder rotierenden Baugruppe in Geräten und Kraftübertragungsanwendungen zu finden. Sie erzeugen eine gleichmäßige Drehbewegung und reduzieren Reibung und Verschleiß. Bei richtiger Dimensionierung und Verwendung funktionieren die meisten Lager viele Jahre lang, ohne dass ein Austausch erforderlich ist.

Rotationslager ist ein weit gefasster Begriff, der Gleitlager, hydrostatische und hydrodynamische Lager, Magnetlager und Wälzlager umfasst. Wälzlager können weiter nach Wälzkörpertypen unterteilt werden: Kugel-, Rollen- und Nadellager. Jeder Maschinenbauingenieur, der Kugel- oder Rollenlager in seine Baugruppe einbaut, sollte mit Berechnungen zur Lagerlebensdauer und Lagerbelastung vertraut sein. Die Kenntnis dieser Grundformeln trägt dazu bei, ein robustes Design zu gewährleisten, das für eine lange Lebensdauer optimiert ist.

Das Leben tragen

Die Lagerlebensdauer (L) ist definiert als die Anzahl der Stunden, die das Lager bei einer bestimmten konstanten Drehzahl laufen kann, bevor es die ersten Ermüdungserscheinungen im Material eines Lagerrings oder eines der Wälzkörper zeigt.

Die Lagernennlebensdauer (L10) ist die Lebensdauer in Stunden bei einer bestimmten konstanten Geschwindigkeit, die 90 % einer Gruppe scheinbar identischer Lager erreichen oder überschreiten. Die Nennlebensdauer bezieht sich auch auf die Lebensdauer eines einzelnen Lagers bei einer Zuverlässigkeit von 90 %. Die Lagernennlebensdauer für Lager, die mit konstanter Drehzahl betrieben werden, kann auch in Stunden ausgedrückt werden und wird als L10h bezeichnet. Die Einheiten für die Nennlebensdauer sind Millionen Umdrehungen (106 Umdrehungen).

Lagerbelastungswerte

Die Lagerbelastung wird mit unterschiedlichen Begriffen ausgedrückt, von denen jeder eine eigene Definition hat. Statische Belastungen beziehen sich auf Belastungen auf ein nicht rotierendes Lager.

Die Tragzahl (CB) ist eine berechnete konstante Belastung für Radial- und Schräglager. Dabei handelt es sich um die Belastung, der eine Gruppe scheinbar identischer Lager eine Million Umdrehungen des Innenrings aushalten kann, während der Außenring stationär gehalten wird. Die Einheiten für die Grundtragfähigkeit sind Pfund (lb) oder Newton (N).

Die statische Grundtragzahl (Co) ist die Radiallast auf ein nicht rotierendes Lager, die einer berechneten Kontaktspannung am am stärksten belasteten Kontaktpunkt zwischen Wälzkörper und Laufbahn entspricht und zu einer vollständigen dauerhaften Verformung von Wälzkörper und Laufbahn führt von 0.0001 des Wälzkörperdurchmessers. Die Einheiten für die statische Grundtraglast sind Pfund (lb) oder Newton (N).

Die statische Äquivalentlast (Po) ist eine berechnete statische Radiallast. Sie ist definiert als die Belastung, die am am stärksten beanspruchten Wälzkörper-Laufbahn-Kontakt die gleiche bleibende Gesamtverformung hervorrufen würde wie unter der tatsächlichen Belastungsbedingung. Die Einheiten für die statische äquivalente Tragzahl sind Pfund (lb) oder Newton (N).

Die dynamische Tragzahl (C) ist die berechnete konstante Radiallast, die eine Gruppe scheinbar identischer Lager mit feststehendem Außenring statistisch einer Million Umdrehungen des Innenrings aushalten kann. Die Einheiten für die dynamische Grundtragzahl sind Pfund (lb) oder Newton (N).

Die dynamische äquivalente Belastung (P) ist einer der Faktoren, die in Gleichungen für die Lagerlebensdauer verwendet werden. Es handelt sich um eine konstante, hypothetische Radiallast, die die gleiche Auswirkung auf die Lagerlebensdauer hat wie diejenige, die unter der tatsächlichen Belastungsbedingung auftritt. Die Einheiten für die dynamische äquivalente Tragzahl sind Pfund (lb) oder Newton (N).

Berechnungen

Die Lagerlebensdauer (L10) kann mit der folgenden Formel berechnet werden. Erforderliche Variablen sind die dynamische Tragzahl (C) und die dynamisch äquivalente Belastung des Lagers (P).

L₁₀ = (C/P)³

L₁₀ = Nennlebensdauer (10⁶rev); C = grundlegende dynamische Tragzahl (lb oder N); P = dynamische äquivalente Last (lb oder N)

Um Umdrehungen in Stunden umzurechnen, dividieren Sie durch die Geschwindigkeit (U/min).

L_10hrs = (C/P)³ x [(10⁶U/min) / (N U/min x 60 Min./Std.)] = 16667/N x (C/P)³

N = Geschwindigkeit (U/min)

1. P = VF_r

2. P = XVF_r + YF_a

P = dynamische äquivalente Belastung; V = Rotationsfaktor; X = Radialfaktor; Y = Schubfaktor; Fr = Radiallast; Fa = Axiallast

Wenn der Lageraußendurchmesser (OD) kleiner oder gleich 0.625 Zoll ist, können die folgenden Werte verwendet werden: X = 0.56, Y = 2.10 und e = 0.16. Informationen zu Lagern mit einem Durchmesser von mehr als 0.625 Zoll finden Sie in der folgenden Tabelle. Der in der letzten Spalte der Tabelle unten gezeigte Faktor „e“ stellt das Verhältnis von Fa/VFr dar. Wenn Fa /VFr < e, dann wird Formel (1) verwendet; wenn Fa/VFr > e, dann wird Formel (2) verwendet.

Während diese Formeln einen guten Ausgangspunkt bieten, können auch andere Faktoren die effektive Lagerlebensdauer und Tragzahlen beeinflussen.

Bei einigen Anwendungen können die Lasten und die Geschwindigkeit während des Betriebs variieren. Dies kann bei der Berechnung der Lagerbelastung berücksichtigt werden, wenn die Last- und Geschwindigkeitsschwankungen bekannte Variablen sind.
Die Schmierung ist ein weiterer Faktor, der einen erheblichen Einfluss auf die Lagerlebensdauer haben kann. Bei abgedichteten Lagern bestimmt oft die Lebensdauer des Schmiermittels die Lebensdauer des Lagers.
Umweltbedingungen und Verunreinigungen können sich ebenfalls negativ auf die Lagerlebensdauer auswirken.
Auch das Lagermaterial kann die Leistung beeinflussen. Beispielsweise sollten die Tragzahlen für 440C-Edelstahl im Vergleich zu 20-Lagerstahl um etwa 52100 % reduziert werden. Aufgrund dieser und anderer Faktoren ist die Lagerlebensdauer keine exakte Wissenschaft. Die Verwendung dieser Formeln wird Ingenieuren jedoch dabei helfen, ein sicheres und zuverlässiges Design für ihre Baugruppen zu entwickeln.

Kugellagerausführung

Die herausragenden Eigenschaften von Kugellagern sind das Ergebnis technisch anspruchsvoller Qualitätsmerkmale, die höchste Leistungsgrenzen erreichen. Verschiedene konstruktive Maßnahmen wie Vorspannung oder Mehrfachanordnung von Lagern wirken Leistungseinschränkungen entgegen und erhöhen die Leistungsfähigkeit von Lagern.

LAGER VORLADEN

Unter Vorspannung versteht man eine ständig wirkende Axialkraft auf ein Kugellager, die eine elastische Verformung im Kontaktbereich der Kugeln und Laufbahnen erzeugt.

LEISTUNGSOPTIMIERUNG DURCH PRELOAD

Der Einbau von Kugellagern mit starrer oder Federvorspannung optimiert viele Leistungsmerkmale für den Lagerbetrieb.

Reduzierte Federung sorgt für die Erzeugung einer definierbaren radialen und axialen Steifigkeit (siehe Diagramm)
Hohe Laufgenauigkeit und Bearbeitbarkeit auch bei wechselnden Belastungen
Reduzierte Vibrationen und Geräusche
Vermeiden Sie Schlupf und Reibung im Wälzkörperkontakt bei hohen Geschwindigkeiten und hoher Beschleunigung
Reduzierte Gleitreibungsteile bei hohen Geschwindigkeiten (reduzierte Kontaktwinkeländerung zwischen Innen- und Außenring)
Erhöhte Belastbarkeit (durch äußere Belastungen und Drehzahlen) bei langer Lebensdauer

STEIFIGKEIT

Die Steifigkeit definiert den Betrag der axialen Krafteinwirkung [N] auf das Kugellager, die eine Verschiebung des Lagerrings um 1 μm bewirkt.

Eine geeignete Vorspannung erhöht die Lagersteifigkeit und unterstützt die Belastbarkeit des Lagers gegenüber Betriebskräften.

HUBKRAFT

Die Hubkraft ist die Kraft, bei der das Lager durch eine zentrale axiale Belastung eines Lagersatzes lastfrei wird.
Übersteigt die äußere Axiallast die Hubkraft, …
… die Kugeln und die Laufbahnen des unbelasteten Kugellagers keinen ständigen Kontakt mehr haben.
… der Verschleiß durch zunehmende Gleitreibung erhöht wird.

FEDERVORSPANNUNG

DESIGNMERKMALE:

Lager 1 (Arbeitsseite) ist axial fest im Gehäuse, Lager 2 ist axial beweglich angeordnet (fester Sitz der Innenringe auf der Welle)
Die Federkraft am Außenring des Lagers 2 sorgt für eine konstante Vorspannung beider Lager
Die erforderliche Federvorspannung wird über den Federweg eingestellt (Weg-Kraft-Funktion entsprechend der Federkennlinie)
Für perfekte Vorspannergebnisse ist eine ausreichende, axiale Beweglichkeit des eingestellten Außenrings auf dem Loslager erforderlich
Die Verstellung der Stellfeder erfolgt in Wirkrichtung der äußeren Axiallast
Bei Verwendung von Einzellagern: <~>, ungestimmte Lager können verwendet werden
Beim Einsatz von Lagern in Tandemanordnung (<< ~ >>) sorgen Lager gleichen Typs (L, M oder S) für eine gleichmäßige Lastverteilung

EIGENSCHAFTEN:

Die Vorspannung – unabhängig von Geschwindigkeit und Temperatur – ergibt sich ausschließlich aus der Federkraft
Die Federkraft führt zu einer gleichmäßigen Vorspannung des Lagers und des Axiallagers
Die thermische Ausdehnung von Welle und Gehäuse hat keinen Einfluss auf die Vorspannung
Federbelastete Lagersysteme können die höchsten Geschwindigkeiten erreichen

STARRE VORSPANNUNGSLAGERSÄTZE

Durch die Anordnung mehrerer Lager in sogenannten Lagersätzen werden Tragfähigkeit, Steifigkeit und Hubkraft erhöht.

Somit beträgt die radiale Steifigkeit für alle Anordnungen:
bei α = 15°: Crad ~ 6 · Cax
bei α = 25°: Crad ~ 2 · Cax

* Richtwerte für Lagerpaare in O- oder X-Anordnung (siehe Lagerdaten).
Betriebsbedingte Einflüsse (z. B. Drehzahl, Belastung) werden nicht berücksichtigt.

MEHRFACHANORDNUNG MIT 2 LAGER (LAGERPAAR)

Mit starrer Lagervorspannung bieten spezifizierte Lagerpaare in O-, X- oder Tandemanordnung eine effektive, kostengünstige und technische Lösung für viele Anwendungen.

O-ANORDNUNG (DB)

>Drucklinien divergieren in Richtung der Lagerachse

>Großer Stützfuß (H) und hohe Steifigkeit gegen Kippmomente
Axialkraftaufnahme in beide Richtungen

Lagerpaar in O-Anordnung

X-ANORDNUNG (DF)
Drucklinien laufen in Richtung der Lagerachse zusammen

>Unempfindlich gegenüber Escape-Fehlern
>Reduzierte Stützbasisgröße und Kippsteifigkeit
>Axialkraftaufnahme in beide Richtungen

Lagerpaar in X-Anordnung

TANDEM-ANORDNUNG (DT)
Parallele Anordnung zur Lastrichtung

>Höhere axiale Belastbarkeit (Faktor 2) als Einzellager
>Beide Lager haben den gleichen Druckwinkel und liegen an einem dritten Lager

Lagerpaare im Tandem

MEHRFACHANORDNUNG MIT 3 ODER LAGER (LAGERSATZ)

Bei höchsten Anforderungen an die Systemsteifigkeit oder hohen Belastungen bieten X-, O- oder Tandemanordnungen mit 3 oder XNUMX Lagern hervorragende Leistungseigenschaften.

ANORDNUNGEN MIT 3 LAGERN

ANORDNUNG MIT 4 LAGERN

ZWISCHENRINGE

LEISTUNGSOPTIMIERUNG DURCH ZWISCHENRINGE
Durch den Einbau von Zwischenringen (Distanzringen) kann eine differenzierte Optimierung einzelner Qualitätsmerkmale gepaarter Lager erreicht werden. Die Breite eines Zwischenrings beträgt mindestens die Breite eines einzelnen Lagers.

EIGENSCHAFTEN:
>Vergrößerung der Stützbasis (H) und Erhöhung der radialen Steifigkeit
>Optimierung der Wärmeableitung
>Verbesserte Lagerschmierung durch optimierte Ölzufuhr und -abfuhr

Zwischenringbreite ≥ Einzellagerbreite

DESIGNMERKMALE:

>Material: 100 Cr6 oder ähnlich, gehärtet (mindestens 45 HRC)
>Es ist auf eine gute Planparallelität zwischen den Zwischenringen zu achten (siehe auch Genauigkeit der Bauteile).
>Die erforderliche Parallelität des äußeren und inneren Zwischenrings wird durch Planschleifen beider Ringe in einer Aufspannung sichergestellt.
>Bei Lagersätzen mit Zwischenringen (zum Beispiel <||<||>||>) wird der Distanzring zwischen den Lagern mit unterschiedlichen Drucklinienverläufen abgeschliffen und so die Vorspannung abgestimmt.

Distanzring zwischen verschiedenen Druckleitungswegen

ÄNDERUNG DER VORSPANNUNG MITTELS ZWISCHENRINGEN

Zwischenringe ermöglichen eine Abwechslung zur Vorspannung bei bereits abgestimmten Kugellagern.

Wenn die Breite des Wellenzwischenrings geringer ist als die Breite des Gehäuses…

… die Vorspannung in der O-Anordnung steigt

… die Vorlast im X-Array wird reduziert

KONTAKTWINKEL UND KOORDINATIONSPRÄZISION

KONTAKTWINKEL ⍺0

Der Winkel der Geraden zwischen den Kontaktpunkten: Innenringlaufbahn – Kugel – Außenringlaufbahn und der radialen Ebene definiert den Kontaktwinkel.

Der Druckwinkel wird in Abhängigkeit vom radialen Lagerspiel (Lagerspiel) und der Schmiegung der Laufbahnen bestimmt.

Die Kraftübertragung zwischen den beiden Lagerringen erfolgt über die Kontaktpunkte der Laufbahnen mit den Kugeln.

Durch eine gleichmäßige Lastverteilung auf die einzelnen Lager in Lageranordnungen wird an allen belasteten Lagern der gleiche Druckwinkel erreicht.

Standardkontaktwinkel C (15°) und E (25°) )

DER KONTAKTWINKEL ÄNDERT SICH JE NACH BETRIEB DURCH …

… äußere Kräfte
… interne Kräfte
(Zentrifugalkraft von Innenring und Kugeln bei hohen Drehzahlen)
… Innenring passt
… Temperaturunterschiede vom Innenring zum Außenring.
Abweichungen des Kontaktwinkels führen zu Veränderungen der Lagereigenschaften,
die den Lagerbetrieb beeinflussen.

Weitere Kontaktwinkel sind auf Anfrage erhältlich.

PRÄZISION DER UMRÜSTTEILE

Richtwerte für Welleneinstellungen und Form- und Lagetoleranzen (DIN EN ISO 1101)

OPTIMIERUNG DER PASSFORM BEI HOHEN DREHZAHLEN

Mit steigender Drehzahl (ab ca. n · Dm = 1.5 . 106 mm/min.) kann die zunehmend zunehmende Fliehkraft zu einer Aufweitung des Innenrings und damit zu Funktionsbeeinträchtigungen führen. Zum Beispiel:

>Durchrutschen des Innenrings am Kontakt zur Welle und an den Kontaktflächen
>Reibungskorrosion
>Vibrationen

Um dem Abheben des Innenrings entgegenzuwirken, empfiehlt sich eine stärkere Passung.

Korrekturfaktoren für eine überdimensionierte Lagerkonstruktion und Lagerreihe:

SM 60..: 1
SM 619..: 1.10
KH 60..: 1.05
KH 619..: 1.15

Gültig für Vollwellen. Für Hohlwellen (50 %): Korrekturfaktor = 0.8

LAGERSÄTZE ZUSAMMENSPANNEN

LEISTUNGSOPTIMIERUNG DURCH PRÄZISIONSMUTTERN

Der Einsatz von Präzisionsmuttern zum Spannen von Lager(sätzen) unterstützt eine optimale Ausnutzung der Leistungsfähigkeit der GMN Hochpräzisionskugellager.

DESIGN:

Sorgfältige Montage mit Präzisionsmuttern verhindert (Unterbrechung aus, evtl. nachträglich mit Bindestrich: Mikrobewegungen);
Mikrobewegungen verursachen Kontaktkorrosion.

>Schleifen Sie die Seiten der Mutter im rechten Winkel zum Gewinde der Mutter und der Welle, um ein Verkanten des Lagers oder ein Durchbiegen der Welle zu verhindern (maximal 2 μm Rundlauftoleranz).
>Präzisionsmutter auf der Welle fixieren (gegen Lösen)
>Zwischenscheiben und Buchsen müssen parallel zu den Ebenen ausgeführt werden (max. 2 μm)

Eine ausreichend hohe axiale Spannkraft fixiert die Lager in der vorgesehenen Position und sorgt für die erforderliche Vorspannung, Präzision und Steifigkeit des Lagers.

INSTALLATION:

>Gewinde leicht einfetten
>Präzisionsmuttern mit dem 2- bis 3-fachen SOLL-Anziehdrehmoment einschrauben, anschließend wieder lösen und mit dem gewünschten Drehmoment festziehen (Ausgleich temperaturbedingter Maßänderungen der Innenringe und Sitzflächen)
>Die erforderliche Pressbandierung mehrerer Lager (axial) und die notwendige Überwindung des Reibungswiderstandes beim Aufpressen der Lager auf die Welle (radial) werden durch das 2- bis 3-fache primäre (Losbrech-)Anziehdrehmoment sichergestellt

Werte für Spannkräfte und Anzugsdrehmomente sind erfahrungsbasierte Richtwerte und können je nach Anwendungsfall abweichen.