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Leitfaden zur statischen Belastung von Lagern
Statische Belastung und dynamische Belastung sind für den normalen Betrieb des Lagers von entscheidender Bedeutung und wichtige Indikatoren für die Belastbarkeit des Lagers. Unter statischer Belastung versteht man die Fähigkeit des Lagers, Belastungen im statischen Zustand standzuhalten. In diesem Blog geht Aubearing näher auf die Bedeutung der statischen Belastung bei der Auswahl des richtigen Lagers ein.
Nach der Definition von ISO 14728-2 ist die statische Belastung C 0 die Belastung, der ein Lager standhalten kann, bevor die Summe der Kugel- und Laufbahnverformungen 0.01 % (0.0001-fach) des Kugeldurchmessers erreicht. Allerdings wurde die Norm aktualisiert, um Belastungsniveaus festzulegen, die eine Kontaktspannung von 480,000 Pfund pro Quadratzoll (psi) [3,310 Megapascal (Mpa)] Hz in der Laufbahn erzeugen können. Wie auch immer definiert ist, ist die statische Belastbarkeit eines Lagers fast immer höher als die dynamische Belastbarkeit. Die plastische Verformung der Kugel- und Laufbahnmaterialien, die auftritt, wenn eine Last auf ein Lager in einem statischen (nicht bewegten) oder sich langsam bewegenden Zustand ausgeübt wird. Wird diese Verformung überschritten, verschlechtern sich die Laufeigenschaften des Lagers, was zu erhöhten Vibrationen, Geräuschen und Reibung führt.
Allerdings ist die statische Tragfähigkeit kein Parameter, der bei der Berechnung berücksichtigt wird LagerlebenEs ist ein wichtiger Parameter bei der Messung der Lagerleistung. Einige Beispiele für statische Belastungen sind Druck, Stoßbelastungen und Haltekräfte. Wenn sich beispielsweise das Lager nicht mehr dreht und die Bohrkrone in Betrieb ist, ist das Lager einer statischen Belastung ausgesetzt. Wenn ein Lager beim ersten Drehen einem kurzzeitigen Stoß ausgesetzt wird, unterliegt es ebenfalls einer statischen Belastung. Stöße und Vibrationen hingegen werden oft durch zufällige, unvorhersehbare und/oder schwer zu quantifizierende Bedingungen verursacht. Es versteht sich von selbst, dass eine Überschreitung der statischen Belastbarkeit die Lagerleistung definitiv beeinträchtigt.
Berechnen Sie die statische Belastung des Lagers
Die statische Belastung Unter der Bezeichnung eines Lagers versteht man die maximale Belastung, die es ohne bleibende Verformung tragen kann. Die Berechnung der statischen Tragfähigkeit ist entscheidend, um sicherzustellen, dass ein Lager für eine bestimmte Anwendung geeignet ist. Als nächstes wird Aubearing die Formeln und Methoden zur Berechnung der statischen Tragfähigkeit von Lagern besprechen. Die Berechnung der statischen Lagerbelastungen umfasst mehrere Faktoren, darunter Lagergeometrie, Materialien und Herstellungsverfahren. Die allgemeine Berechnungsformel für die Aufnahme statischer Lasten lautet wie folgt:
C0 = (P0 / F0) x C
C0 ist die statische Tragfähigkeit
P0 ist die auf das Lager ausgeübte statische Belastung
F0 ist der geeignete Lastfaktor
C ist die dynamische Tragzahl des Lagers
Der Lastfaktor F0 berücksichtigt Lagertyp, Lastrichtung, Schmierungsbedingungen und andere Faktoren, die die Lagerleistung beeinflussen können. Sie wird in der Regel vom Lagerhersteller bereitgestellt und ist auch in Lagerkatalogen zu finden. Bestimmen Sie die auf das Lager wirkende statische Last P0 in Newton (N) oder Pfund (lbs). Dies kann auf der Grundlage des Gewichts der Ausrüstung oder Maschine berechnet werden, die das Lager trägt.
Bestimmen Sie den Belastungsfaktor F0 basierend auf dem Lagertyp und anderen relevanten Faktoren. Dieser Faktor kann beim Lagerhersteller oder aus einem Lagerkatalog erfragt werden.
Bestimmen Sie die dynamische Tragzahl C des Lagers. Dabei handelt es sich um den vom Lagerhersteller angegebenen Wert. Es zeigt an, dass das Lager eine Belastung von einer Million Umdrehungen ohne Ausfall bewältigen kann.
Statischer Sicherheitsfaktor des Lagers
Statische Belastung ist normalerweise eine unerwartete und schwer zu quantifizierende Auswirkung auf das Lager. Daher empfehlen Lagerhersteller die Berechnung eines statischen Sicherheitsfaktors basierend auf der Art der Anwendung und den Betriebsbedingungen. Der statische Sicherheitsfaktor ist das Verhältnis zwischen der statischen Grundtragzahl und der maximalen kombinierten statischen Belastung, die auf das Lager wirkt. Der Wert kann zwischen 2 für reibungslose Betriebsbedingungen und geringem Vibrationsrisiko und 5 oder 6 für Anwendungen liegen, die starken Stoßbelastungen ausgesetzt sein können.
S 0 = statische Tragsicherheit
C 0 = statische Tragfähigkeit
F 0max = maximale kombinierte statische Belastung
Wenn Kräfte und Momente gleichzeitig auftreten, sollte die resultierende statische Last (auch äquivalente statische Last genannt) berechnet und zur Bestimmung des statischen Tragsicherheitsfaktors verwendet werden. Wenn die aufgebrachte Last außerdem weniger als das 2.8-fache der Lagervorspannung beträgt, muss die Vorspannung im Allgemeinen bei der resultierenden statischen Lastberechnung berücksichtigt werden.
Faktoren, die die statische Belastung beeinflussen
Es ist erwähnenswert, dass es viele Faktoren gibt, die die statische Belastbarkeit von Lagern beeinflussen, darunter:
Materialien und Wärmebehandlungsverfahren
Faktoren wie Lagerdesign, Qualität, Materialien und Technologie wirken sich alle auf die statische Nennlast des Lagers aus; Das Material und der Wärmebehandlungsprozess bestimmen Leistungsparameter wie Härte, Zähigkeit und Ermüdungsgrenze, die einen entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer des Lagers haben. Daher sollte bei der Lagerkonstruktion und -herstellung auf die Auswahl und Kontrolle der Materialien und die Wärmebehandlung geachtet werden.
Lagergeometrie
Die geometrische Struktur eines Lagers ist einer der wichtigen Einflussfaktoren auf dessen Belastbarkeit und Lebensdauer. Eine angemessene Lagergeometrie kann Lagerverschleiß und Ermüdungsschäden wirksam reduzieren und die Lagerlebensdauer erhöhen.
Temperaturen
Aufgrund des Prinzips der „Wärmeausdehnung und -kontraktion“ wird die statische Belastbarkeit des Lagers von der Temperatur beeinflusst. Bei steigender Temperatur „dehnt“ sich die Molekülstruktur im Inneren des Lagers aus und die Tragfähigkeit nimmt ab. Hohe Temperaturen können dazu führen, dass Lagermaterialien weich werden oder an Festigkeit verlieren.
Uhrzeit
Die statische Belastbarkeit eines Lagers basiert auf kurzzeitigen Belastungen, in der Regel nur wenige Sekunden. Wenn ein Lager über einen längeren Zeitraum einer statischen Belastung ausgesetzt ist, führt dies zu einer Ermüdung des Lagermaterials und einer Verringerung seiner statischen Belastbarkeit.
Vibration und Schock
Die statische Belastbarkeit der Lager ist für Anwendungen mit Vibrations- oder Stoßbelastungen nicht geeignet. Selbst wenn die Last innerhalb der statischen Tragfähigkeit liegt, können Vibrations- und Stoßbelastungen zu einer Verformung oder einem Ausfall des Lagers führen.
schmierend
Die statische Tragfähigkeit eines Lagers setzt voraus, dass das Lager ausreichend geschmiert ist. Selbst wenn die Last innerhalb der statischen Tragfähigkeit liegt, kann eine unzureichende Schmierung zum Ausfall des Lagers führen.
Ausrichtung
Die statische Tragfähigkeit eines Lagers setzt eine einwandfreie Lagerausrichtung voraus. Selbst wenn die Last innerhalb der statischen Tragfähigkeit liegt, kann eine Fehlausrichtung zum Ausfall des Lagers führen.
Bedeutung der statischen Tragfähigkeit bei der Lagerauswahl
Die statische Belastbarkeit eines Lagers hängt von vielen Faktoren ab, beispielsweise der Materialzusammensetzung, der Konstruktion und dem Herstellungsprozess. Lager mit höherer statischer Belastbarkeit bestehen in der Regel aus stärkeren Materialien und können hohe Belastungen bewältigen. Im Gegensatz dazu bestehen Lager mit geringerer statischer Belastbarkeit meist aus weicheren Materialien und sind für geringere Belastungen geeignet.
Wenn die Belastung die statische Belastbarkeit überschreitet, kann es zu dauerhaften Verformungen oder Schäden am Lager kommen, was sich auf seine Leistung und Lebensdauer auswirkt. Wenn ein Lager beispielsweise einer schweren Belastung ausgesetzt ist, die nicht getragen werden kann, kann es zu plastischer Verformung kommen, was zu erhöhter Reibung, Vibration, Lärm, verringerter Effizienz usw. führt. In extremen Fällen können Lager vollständig ausfallen, was zu kostspieligen Ausfallzeiten und anderen Folgen führt mögliche Risiken.
Um sicherzustellen, dass ein Lager über eine ausreichende statische Tragfähigkeit verfügt, müssen bei der Auswahl mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Zu diesen Faktoren gehören erwartete Belastungen, Betriebsbedingungen sowie erforderliche Zuverlässigkeits- und Leistungsniveaus. Auch die Art des Lagers, wie Kugellager, Schräglager, Kegelrollenlager, Zylinderrollenlager oder Gleitlager, muss berücksichtigt werden, da jeder Typ seine eigenen, einzigartigen statischen Tragfähigkeitseigenschaften aufweist. Im Online-Shop von Aubearing werden über 40,000 Lagertypen angezeigt, die alle mit statischer und dynamischer Tragfähigkeit gekennzeichnet sind.
Fazit
Bei der Auswahl von Lagern für jede Anwendung ist die statische Tragfähigkeit wichtig. Lager mit einer höheren statischen Tragfähigkeit können eine bessere Leistung, Zuverlässigkeit und Lebensdauer bieten, während Lager mit einer geringeren statischen Tragfähigkeit zu vorzeitigem Ausfall und Sicherheitsrisiken führen können. Unter Berücksichtigung der erwarteten Belastungs- und Betriebsbedingungen sowie der erforderlichen Zuverlässigkeit und Leistungsniveaus können Ingenieure das am besten geeignete Lager mit der entsprechenden statischen Tragfähigkeit für die Anwendung auswählen. Wenn Sie Fragen zur statischen Belastung von Lagern haben, wenden Sie sich bitte rechtzeitig an die Online-Ingenieure von Aubearing. Wir beantworten Ihre Fragen jederzeit.