Folgen Sie mir auf: 
Der ultimative Leitfaden zur Messung des Lagerspiels
Im Maschinenbau und in der Fertigung sind Lager Schlüsselkomponenten, die einen reibungslosen Betrieb und eine lange Lebensdauer mechanischer Geräte gewährleisten. Die Leistung eines Lagers hängt nicht nur von seiner Konstruktions- und Fertigungsqualität ab, sondern auch vom Lagerspiel. Unter Lagerspiel versteht man den Spalt zwischen den Wälzkörpern des Lagers und den Innen- und Außenringen, der einen erheblichen Einfluss auf Geräusche, Vibrationen, Wärmeentwicklung und Lastverteilung des Lagers hat. Dieser Artikel befasst sich mit dem Konzept, der Klassifizierung und den Berechnungsmethoden von Lagerspiel und deren Auswirkungen auf die Lagerleistung und bieten detaillierte Formeln und Datenunterstützung.
Lagerspiel bezieht sich auf den Spalt zwischen den Wälzkörpern des Lagers und den Innen- und Außenringen, wenn keine äußere Last ausgeübt wird. Abhängig von der Messrichtung kann das Lagerspiel in Radialspiel und Axialspiel unterteilt werden.
1. Radialspiel: Im unbelasteten Zustand, wenn der Innenring des Lagers fixiert ist, der Betrag der Bewegung des Außenrings in radialer Richtung, d. h. die Verschiebung senkrecht zur Achsenrichtung.
2. Axialspiel: Im lastfreien Zustand, wenn der Innenring des Lagers fixiert ist, der Betrag der Bewegung des Außenrings in axialer Richtung, d. h. die Verschiebung parallel zur Achsenrichtung.
Lagerspielklasse
Lagerspielklassen werden nach ihrer Größe klassifiziert und jede Sorte ist für unterschiedliche Arbeitsbedingungen und Anwendungen geeignet. Zu den gängigen Freigabeklassen gehören C2, CN, C3, C4 und C5.
Freigabe auf C2-Niveau
Klasse C2 hat ein kleineres Spiel und eignet sich für Anwendungen, die eine höhere Lagergenauigkeit und -stabilität erfordern, wie z. B. Präzisionsinstrumente und Motoren. Aufgrund seines geringen Spiels ist dieser Lagertyp im Betrieb geräusch- und vibrationsarm und eignet sich für hochpräzise mechanische Geräte.
Freigabe auf CN-Niveau
Die Sorte CN weist eine normale Bodenfreiheit auf und eignet sich für die meisten allgemeinen Anwendungen wie Industriemaschinen und Fahrzeuge. Es sorgt für eine gute Balance und gewährleistet die Betriebsstabilität des Lagers bei gleichzeitiger Anpassung an allgemeine Last- und Temperaturänderungen.
Freigabe auf C3-Niveau
Klasse C3 hat einen größeren Spielraum und eignet sich für Anwendungen mit hohen Temperaturen oder größeren Lasten, wie z. B. Motoren und Hochleistungsmaschinen. Ein größeres Spiel kann die durch steigende Temperaturen verursachte Wärmeausdehnung ausgleichen und Lagerausfälle aufgrund von Überhitzung verhindern.
Freigabe der Klassen C4 und C5
Die Klassen C4 und C5 haben größere Abstände als die Klassen C3 und eignen sich für Anwendungen mit höheren Temperaturen oder größeren Belastungen. Diese Spielwerte werden für Geräte unter extremen Arbeitsbedingungen verwendet, wie z. B. Umgebungen mit hohen Temperaturen oder überlastete mechanische Geräte, um sicherzustellen, dass die Lager auch unter rauen Bedingungen stabil arbeiten können.
| Clearance-Klasse | Radialspiel (µm) | Axialspiel (µm) | Anwendungsbeispiel |
|---|---|---|---|
| C2 | Weniger als normal (10-20) | Weniger als normal (10-25) | Hochpräzise, geräuscharme Anwendungen |
| CN (Normal) | Normal (20-40) | Normal (25-50) | Allgemeine industrielle Anwendungen |
| C3 | Größer als normal (40-70) | Größer als normal (50-90) | Hochtemperatur- oder Schwerlastanwendungen |
| C4 | Größer als C3 (70-100) | Größer als C3 (90-130) | Sehr hohe Temperatur oder sehr schwere Belastung |
| C5 | Größer als C4 (100-130) | Größer als C4 (130-160) | Extreme Bedingungen bei maximaler Bodenfreiheit |
Lagerspiel messen
Lagerspiel messen ist ein wichtiger Schritt, um eine stabile Leistung der Lager unter tatsächlichen Betriebsbedingungen sicherzustellen. Im Folgenden werden die verschiedenen Arten des Lagerinnenspiels und ihre Berechnungsformeln beschrieben.
Gemessenes Lagerinnenspiel (Δ1)
Das gemessene Lagerinnenspiel wird unter einer bestimmten Belastung einschließlich lastbedingter elastischer Verformung (δfo) gemessen. Die Berechnungsformel lautet:
Δ1=Δ0+δfo
Δ1 ist das gemessene innere Lagerspiel
Δ0 ist das theoretische Lagerinnenspiel
δfo ist die durch die Belastung verursachte elastische Verformung
Theoretisches Lagerinnenspiel (Δ0)
Das theoretische Lagerinnenspiel ist das radiale Lagerinnenspiel, gemessen im Leerlauf, ohne elastische Verformung. Bei Wälzlagern ist die elastische Verformung Null, daher vereinfacht sich die Formel zu:
Δ0=Δ1
Verbleibendes Lagerinnenspiel (Δf)
Das verbleibende interne Lagerspiel ist das Lagerspiel nach dem Zusammenbau der Maschine, aber vor der Inbetriebnahme, ohne elastische Verformung, aber unter Berücksichtigung der Ringausdehnung oder -kompression. Die Berechnungsformel lautet:
Δf=Δ0+δf
δf ist die durch Ringexpansion oder -kompression verursachte Änderung
Effektives Lagerinnenspiel (Δ)
Das effektive Lagerinnenspiel ist das Lagerspiel, das die Maschine aufgrund der Betriebstemperatur erzeugt, ohne elastische Verformung durch Belastung. Die Berechnungsformel lautet:
Δ=Δf−δt=Δ0−(δf+δt)
δt ist die Änderung, die durch den Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenring verursacht wird
Faktoren, die das Lagerspiel beeinflussen
Mehrere Faktoren können das Lagerspiel beeinflussen, darunter Temperaturänderungen, Laständerungen, Installationsqualität und Betriebsgeschwindigkeit.
Temperaturänderung
Erhöhte Temperaturen führen dazu, dass sich Lagerkomponenten ausdehnen, was sich auf das Spiel auswirkt. Durch die im Betrieb entstehende Wärme dehnen sich die Innen- und Außenringe des Lagers aus und verringern sich so das Spiel. Um Lagerausfälle aufgrund von Wärmeausdehnung zu vermeiden, ist es wichtig, die richtige Spielklasse auszuwählen. Die Formel lautet wie folgt:
δt=αΔtDe
δt ist die Verringerung des radialen Lagerspiels, die durch den Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenring verursacht wird (Einheit: mm).
α ist der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient von Wälzlagerstahl, der etwa 12.5 × 10⁻⁶/℃ beträgt.
Δt ist die Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenring (Einheit: ℃).
De ist der Außenringkanaldurchmesser (Einheit: mm), für Kugellager: De=(4D+d), für Wälzlager: De=(3D+d).
Änderung wird geladen
Unterschiedliche Belastungsbedingungen können zu Veränderungen des Spiels führen, insbesondere bei axialen Belastungen. Bei axialer Belastung des Lagers verschieben sich die Wälzkörper in axialer Richtung und verändern das Spiel. Daher müssen bei der Konstruktion und Auswahl von Lagern die tatsächlichen Belastungsbedingungen berücksichtigt werden.
Installationsqualität
Eine unsachgemäße Installation kann das Spiel des Lagers verändern und seine Leistung beeinträchtigen. Beispielsweise kann eine zu feste Installation das Lager komprimieren, das Spiel verringern und Reibung und Verschleiß erhöhen. Eine zu lockere Installation vergrößert den Abstand und führt zu einem instabilen Betrieb.
Laufgeschwindigkeit
Bei Hochgeschwindigkeitsbetrieb führt die Zentrifugalkraft dazu, dass sich die Lagerbaugruppe verformt und das Spiel verändert. Um sicherzustellen, dass das Lager bei hohen Drehzahlen stabil bleibt, ist es wichtig, die richtige Spielklasse auszuwählen.
Fazit
Das Lagerspiel ist ein wichtiger Parameter für die Lagerleistung. Das richtige Verständnis und die richtige Berechnung des Lagerspiels sind entscheidend für die Installation, den Betrieb und die Lebensdauer des Lagers. Durch das Verständnis der verschiedenen Arten von Lagerspielen und ihrer Berechnung können Ingenieure Lager besser auswählen und einsetzen, um verschiedene Betriebsbedingungen und Anwendungsanforderungen zu erfüllen. Ich hoffe, dass dieser Artikel den Lesern dabei helfen kann, die Bedeutung des Lagerspiels vollständig zu verstehen und dieses Wissen in der praktischen Arbeit anzuwenden, um die Betriebseffizienz und Zuverlässigkeit von Geräten zu verbessern.