Ausarbeitung Gleitlager PDF

Preview

Summary

Allgemein...

Description

VIII. Gleitlager 1. Erläutern Sie mögliche Reibungszustände einer Gleitlagerung (Skizze)! Festkörperreibung Flüssigkeitsreibung

die Reibpartner (Welle und Lager) berühren sich direkt es befindet sich kein Schmierfilm dazwischen es besteht ein geschlossener Ölfilm zwischen Lager und Welle

2. Skizzieren Sie das Stribeck - Diagramm und tragen Sie wichtige Kenngrößen ein!

3. Erläutern Sie den Begriff Sommerfeldzahl! Die Sommerfeldzahl S0 als Lagerkennzahl ist für das Betriebsverhalten aller Radiallager kennzeichnend. Die einzelnen Größen spiegeln deutlich das hydrodynamische Druckverhalten und damit die Tragfähigkeit des Lagers wieder. S0 

p L 2B F 2B  eff eff b dL eff eff

PL - spez. Lagerbelastung F – Lagerkraft ΨB - mittleres rel. Lagerspiel ηeff - eff. Dyn. Viskosität bei  eff ωeff = 2π · nw - eff. Winkelgeschw. b, dL - Lagerbreite, Lagerdurchmesser

Seite 1 von 6 – Gleitlager

4. Welche Anforderungen werden an Gleitlagerwerkstoffe gestellt? In der Regel kommt für den Wellenwerkstoff nur Stahl in Frage da dieser eine sehr hohe Oberflächenhärte besitzt. Der Lagerwerkstoff muss stets weicher sein als die Welle um Verschleiß aufzunehmen und Kantenpressung abzubauen. Das Härteverhältnis sollte hier bei 1:3 bis 1:5 betragen um dies zu realisieren. Gleitlagerwerkstoffe sollten folgende Eigenschaften besitzen: gute Gleiteigenschaften gute Notlaufeigenschaften hohe stat. Tragfähigkeit hohe dyn. Belastbarkeit gute Wärmeleitfähigkeit geringe Wärmedehnung Beständigkeit gegen hohe Temperaturen 5. Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit sich ein hydrodynamischer Schmierfilm ausbildet? -

es muss in Bewegungsrichtung ein verengender Schmierspalt bestehen, dieser ergibt sich aus dem Spiel s=D–d eine Bewegung der beiden Gleitpartner  n,   ist erforderlich der Schmierstoff muss an Welle und Lager haften, dies wird über die Rauhigkeit und die Viskosität   erreicht

6. Was ist die relative Exzentrizität  ? Welche Grenzwerte besitzt die relative Exzentrizität? Was bedeuten diese Grenzwerte? Die Welle verlagert sich je nach Wellendrehzahl nw oder Winkelgeschw. ωeff um die Exzentrizität e = 0,5 · s – h0 mit einem bestimmten Verlagerungswinkel β e e  Die relative Exzentrizität ε wird im allgemeinen so beschrieben:   0,5 s 0,5 d  Seite 2 von 6 – Gleitlager

Es kann somit für das relative Lagerspiel im Betriebszustand ΨB die kleinste Schmierspalthöhe ermittelt werden. 7. Was ist das Lagerbreitenverhältnis (oder die relative Lagerbreite)? Was ist der übliche Bereich des Lagerbreitenverhältnisses? Das Lagerbreitenverhältnis ergibt sich aus Lagerbreite zu Wellendurchmesser am Lager (b/d). Übliche Werte wurden weder in den Vorlesungsmitschriften, noch im Roloff/Matek gefunden. 8. Was ist das relative Lagerspiel  ? In welchem Bereich liegt es üblicherweise? s D d   d d Für das relative Lagerspiel  ist das Warmspiel maßgebend. Es wird üblicherweise in Promille (‰) angeben. Die Werte des relativen Lagerspiels im Betriebszustand 3 schwanken jedoch etwas zwischen  B  0,5 10 bei großer Kraft F und kleinen Drehzahlen nw und  B 3 10  3 bei kleinen Kräften und großen Drehzahlen. Ein optimales  wird da erreicht, wo die Schmierschichtdicke h0 am geringsten ist. Ausgehend von  optimal sind Welle und Lager so zu tolerieren, dass sich etwa 1 2 von  links und von  rechts von Ψoptimal befindet. 3 3 9. Skizzieren Sie den Verlauf des hydrodynamischen Schmierfilmdruckes über dem Lagerumfang. Geben Sie die Lage und die Drehrichtung der Welle an.

10. Was ist der so genannte Kraftverlagerungswinkel? Der Kraftverlagerungswinkel β° ist in erster Linie abhängig von der relativen Exzentrizität und vom Verhältnis b/dL. Er ist so lange von Bedeutung, bis die Welle nach mehreren Umdrehungen von einem gleichmäßig verteilten Schmierfilm umgeben ist, ab da ist der Verlagerungswinkel 0°. 11. Was verstehen Sie unter der Viskosität? Welche zwei Arten der Viskosität sind ihnen bekannt? Wie lassen sie sich umrechnen? Seite 3 von 6 – Gleitlager

Unter Viskosität versteht man die Zähigkeit einer Flüssigkeit. Öle werden je nach ihrer Zähigkeit in verschiedene Viskositätsklassen eingeteilt. Man unterscheidet zwischen dynamischer und kinematischer Viskosität. Dynamische Viskosität

η

Kinematische Viskosität



 

12. Wie wird bei Gleitlagern die Wärmebilanz durchgeführt? Die im Lager entstehende Reibungs-(verlust-)leistung PR wird in Wärme umgesetzt. Diese muss abgeführt werden, damit gilt die Lagertemperatur  m  mzul . Das Abführen der Wärme vom Lager erfolgt durch das Gehäuse (über Lagerschale, Welle, Öl) oder an den Ölkühler über eine Ölpumpe. Dabei muss der Schmierstoffdurchsatz am Lager Q berücksichtigt werden. Q ergibt sich aus dem natürlichen Öldurchsatz durch Drehung QD und dem Öldurchsatz durch die Pumpe QP. Eine Pumpe wird aber erst dann benötige, wenn die Wärmeabfuhr über QD nicht ausreicht. Q = QD + QP

Seite 4 von 6 – Gleitlager

13. Was versteht man unter Flüssigkeitsreibung und Mischreibung? Flüssigkeitsreibung siehe auch Frage 1. Mischreibung ist eine Mischung von Flüssigkeits- und Festkörperreibung, sie tritt bei Flüssigkeitsgeschmierten Lagern nach dem An- oder Auslaufen auf, kurz bevor der tragende Schmierfilm voll ausgebildet ist oder die Maschine zum Stillstand kommt. 14. Erläutern Sie das Zustandekommen der Hydrodynamischen Tragkraft! Die Hydrodynamischen Tragkraft ist das Resultat der in Frage 6 näher erläuterten Voraussetzungen für den hydrodynamischen Schmierfilm. 15. Welche Bauformen von Gleitlagern kennen Sie? Es gibt vollumschließende (360°-)Lager und halbumschließende (180°-)Lager. Vollumschlossene Lager können auch in geteilter Form auftreten. 16. Unterteilen Sie die Gleitlager nach der Richtung der äußeren Belastung! Die Einteilung erfolgt in Axiallager und Radiallager. Axiallager dienen der Aufnahme von Axialkräften und zur Führung in axialer Richtung. Sie treten allerdings nur selten in Erscheinung, da ausgesprochene Axialkräfte nur in Sonderfällen (bei senkrecht gelagerten Turbinenwellen) auftreten. 17. Warum darf ein hydrodynamisches Gleitlager nicht nach dem Radius der Welle geschabt werden? Wenn man ein hydrodynamisches Gleitlager nach dem Radius der Welle schaben würde entstünde kein Lagerspiel (s) und somit könnte sich kein hydrodynamischer Schmierfilm ausbilden.

Seite 5 von 6 – Gleitlager

18. Warum ist der Lagerwerkstoff auch in einem hydrodynamischen Gleitlager (ohne metallische Berührung im Betriebszustand) von großer Bedeutung? Da im Betrieb von Maschinen, besonders bei An- und Auslauf, durch aussetzen der Schmierung, durch falschen Schmierstoff oder durch andere Einflüsse Misch- oder auch Festkörperreibung auftritt. 19. Vergleichen Sie Gleitlager und Wälzlager hinsichtlich Bauraum, Geräusch, Kosten, Schwingungs- und Stoßdämpfung, Berechnungsaufwand! Bei einem Gleitlager liegt der bewegte Teil (meist Welle o. Wellenzapfen) auf Gleitflächen in einer feststehenden Lagerschale bzw. Lagerbuchse. Zwischen Lagerschale und Welle ist meist nur ein dünner Schmierfilm mit der Schmierspalthöhe h0, die einen zulässigen Grenzwert h0zul nicht überschreiten darf. Kräfte der Welle werden somit direkt nach außen übertragen. Ein Wälzlager hingegen überträgt Schwingungen, Stöße und Kräfte der Welle über Kugeln o. Zylinder auf den feststehenden Teil. Gleitlager - unempfindlich gegen Stöße - laufen geräuscharm - wenig empfindlich gegen Verschmutzung - unbegrenzt hohe Drehzahlen - hohe Laufgenauigkeit - Raumbedarf ist sehr gering

Wälzlager - fast reibungsloser Lauf möglich - sehr geringes Anlaufmoment - empfindlich gegenüber Stößen - Lebensdauer und Drehzahl sind in ihrer Höhe begrenzt - oft größere Geräusche - großer Platzbedarf

20. Was bestimmt in erster Linie die Spaltweite beim Übergang von Flüssigkeits- in Mischreibung (Größe)? Es kommt bei dem Übergang von Flüssigkeits- in Mischreibung vor allem auf die Rauheit der beiden Werkstoffe an. Je kleiner die Rauhigkeitsspitzen um so später tritt Mischreibung auf. Dem sind allerdings auch Grenzen gesetzt, denn wenn man vollkommen glatte Werkstoffe (z.B.: Keramik) verwenden würde könnte sich kein Schmierfilm aufbauen, da das Öl nicht haften bleibt.

Seite 6 von 6 – Gleitlager...