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Bestimmung der Lagergröße anhand der statischen Belastung

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Sollte eine der folgenden Bedingungen vorliegen, erfolgt die Wahl oder Überprüfung der Lagergröße auf Basis der statischen Tragzahl umd bleibenden Verformungen des Lagers vorzubeugen:
  • Das Lager dreht sich nicht und ist dabei einer andauernden hohen Belastung oder kurzzeitigen Spitzenbelastungen ausgesetzt.
  • Das Lager führt langsame Schwenkbewegungen unter Belastung aus.
  • Das umlaufende Lager muss zusätzlich zur normalen Betriebsbelastung, von der die Ermüdungslebensdauer abhängt, zeitweilig auch hohe Spitzenbelastungen aufnehmen.
  • Das Lager läuft unter Belastung mit niedriger Drehzahl (n < 10 min-1) und muss nur für eine kurze Lebensdauer ausgelegt werden. In diesem Fall ergibt sich aus der Lebensdauergleichung für die vorgegebene äquivalente Belastung P eine viel zu niedrige dynamische Tragzahl C, die so niedrig ist, dass ein auf Basis der Ermüdungslebensdauer gewähltes Lager im Betrieb deutlich überlastet wäre.
Unter diesen Bedingungen können zu den daraus resultierenden Verformungen Abflachungen an den Wälzkörpern oder Eindrückungen in den Laufbahnen gehören. Die Eindrückungen können auf der Laufbahn ungleichmäßig verteilt sein oder gleichmäßig an Stellen im Abstand der Wälzkörper auftreten. Ein stillstehendes oder langsam oszillierendes Lager, dessen Belastung ausreichend hoch ist, um dauerhafte Verformungen zu verursachen, erzeugt starke Schwingungen und erhöhte Reibung, wenn es sich kontinuierlich dreht. Auch ist es möglich, dass sich die Lagerluft vergrößert oder dass sich die Passungsverhältnisse von Gehäuse und Welle verändern.

Statische Tragzahl

Die statische Tragzahl C0 entspricht nach DIN ISO 76 der Belastung, die zu einem bestimmten Berührungsdruck im Zentrum der am stärksten belasteten Wälzkörper-Laufbahn-Kontaktstelle führt. Diese Pressung beträgt: 

  • 4 600 MPa für Pendelkugellager
  • 4 200 MPa für alle anderen Kugellager
  • 4 000 MPa für alle Rollenlager
Diese Belastung führt zu einer permanenten Gesamtverformung des Wälzkörpers und der Laufbahn, die etwa 0,0001 des Wälzkörperdurchmessers entspricht. Dabei wird vorausgesetzt, dass die Belastung bei Radiallagern rein radial und bei Axiallagern rein axial und zentrisch wirkt.

Äquivalente statische Lagerbelastung

Belastungen, die sich aus Radial- und Axialbelastungen zusammensetzen, die im Verhältnis zur statischen Tragzahl C0zu evaluieren sind, müssen deshalb in eine äquivalente statische Lagerbelastung umgerechnet werden. Darunter wird bei Radiallagern diejenige Radialbelastung und bei Axiallagern diejenige Axialbelastung verstanden, die im Lager die gleiche maximale Wälzkörperbelastung hervorruft, wie die tatsächlich wirkenden Belastungen. Ermittelt wird der Wert aus der allgemeinen Gleichung:

Equivalent static bearing load

Hierin sind:
P0äquivalente statische Lagerbelastung [kN]
Frtatsächliche radiale Lagerbelastung (siehe unten) [kN]
Fatatsächliche axiale Lagerbelastung (siehe unten) [kN]
X0Radialbelastungsfaktor für das Lager
Y0Axialbelastungsfaktor für das Lager
Die zur Berechnung der äquivalenten statischen Lagerbelastung P0 finden Sie in den jeweiligen Produktabschnitten.
Bei der Berechnung sind für die Werte der radialen und axialen Komponenten (Bild 1) jeweils die größten auftretenden Belastungen anzuwenden. Wenn die Belastung schwankt, ist die Kombination in Erwägung zu ziehen, die den höchsten Wert von P0.

Richtwerte für die statische Tragsicherheit s0

Die statische Tragsicherheit s0 ist definiert als:

s0 = C0/P0

Hierin sind:
s0=statische Tragsicherheit
C0=statische Tragzahl [kN]
P0=äquivalente statische Lagerbelastung [kN]

Berechnen lässt sich ersatzweise auch die erforderliche statische Tragzahl C0.
Richtwerte für die statische Tragsicherheit s0, basierend auf Erfahrungswerten, sind für Kugellager in Tabelle 1 und Rollenlager in Tabelle 2 angegeben. Die angegebenen s0 Werte für kontinuierliche umlaufende Bewegung beziehen sich auf den Einfluss dauerhafter Verformungen auf die Lagerleistung – von merklichen Reibungsspitzen, Schwingungen und reduzierter Ermüdungsfestigkeit (für die niedrigsten s0 Werte) bis hin zu keinem Einfluss auf Reibung, Schwingungen oder Ermüdungslebensdauer (für die höchsten s0 Werte). Die Sicherheit der Belastungsstufe zeigt, wie gut die jeweilige Lagerbelastung bekannt ist und/oder prognostiziert werden kann.
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