antriebstechnik 6/2021

WÄLZ- UND GLEITLAGER

WÄLZ- UND GLEITLAGER LEBENSDAUERBERECHNUNG VON WÄLZLAGERN REFERENZ-LAGERLEBENSDAUER ALS GRUNDLAGE ZUR GETRIEBEOPTIMIERUNG Die Berechnung der Referenz-Lagerlebensdauer nach ISO/TS16281 berücksichtigt die Belastung der Wälzlager unter realen Betriebsbedingungen. Neben der hohen Genauigkeit dieses Berechnungsverfahrens bildet es die Grundlage für konstruktive Getriebeoptimierungen wie dem individuellen Einstellen der Lagervorspannung. Der Zeitraum bzw. die Betriebsdauer, in dem ein Wälzlager die geforderte Funktion erfüllt, bevor es zu ersten Anzeichen von Materialermüdung an den Wälzlagerkomponenten kommt, wird als Lebensdauer bezeichnet. Das einfachste Verfahren zu ihrer Bestimmung ist die nominelle Lebensdauerberechung nach ISO281. Sie beschreibt die mit 90 % Zuverlässigkeit erreichbare, rechnerische Lebensdauer für Wälzlager, wenn diese nach Stand der Technik gefertigt wurden und unter üblichen Betriebsbedingungen laufen. In die Berechnung gehen die dynamische Tragzahl C, die äquivalente dynamische Lagerbelastung P so- Christian Rüttling ist Marktmanager; Mark Zeller ist Produktmanager bei der SEW-Eurodrive GmbH & Co KG in Bruchsal wie der Lebensdauerexponent p ein (s. Formel rechts). Sollen bei der Berechnung der Lagerlebensdauer noch weitere Einflüsse wie Werkstoffqualität, Lagerschmierung und Sauberkeit berücksichtigt werden, können die Ergebnisse mit der erweiterten Lebensdauer präzisiert werden. Beiden Berechnungen ist jedoch gemeinsam, dass Einflüsse wie die Lastverteilung innerhalb des Lagers sowie Lagerspiel und -verkippung nicht in das Rechenmodell einfließen. BERECHNUNG DER LAGERLEBENSDAUER NACH ISO/TS16281 Im Unterschied zu den händisch lösbaren Ansätzen dieser „Katalogmethoden“ beschreibt die ISO/TS16281 ein Verfahren, mit dem sich die Lastverteilung sowohl innerhalb eines Lagers als auch entlang eines Wälzkörpers bestimmen lässt. Mit der sich so ergebenden nominellen Referenz-Lager- 14 antriebstechnik 2021/06 www.antriebstechnik.de

WÄLZ- UND GLEITLAGER 01 02 lebensdauer L 10rh können Aspekte wie Lagerspiel oder Verkippung von Innen- zu Außenring berücksichtigt werden. Zwar werden bei diesem Verfahren nach wie vor Tragzahlen und Lasten ins Verhältnis gesetzt, die Bestimmung der Last am Einzelkontakt ist allerdings das Ergebnis einer numerischen Lösungssuche, bei der Lagerverkippung und -einsenkung, Wellendurchbiegung, Gehäuseverformung und äußere Belastung in Einklang gebracht werden. Die Berechnung und die hierfür benötigte Datengrundlage sind wesentlich komplexer als bei bisherigen Methoden. Durch die Berücksichtigung der realen Betriebsbedingungen sind die Rechenergebnisse jedoch sehr viel detaillierter. ZUSAMMENHANG ZWISCHEN LAGER- SPIEL UND LEBENSDAUER Das Vorspannen angestellter Kegelrollenlager – also das Reduzieren des Lagerspiels – erhöht die Steifigkeit des Gesamtsystems und ermöglicht ein genau- 01 Qualitative Darstellung der Lastverteilung innerhalb des Wälzkörpers 02 Bei leichter Vorspannung im Betrieb (geringes negatives Betriebsspiel) können Lager ihre maximale Lebensdauer erreichen; die Lebensdauerkurve ist allerdings für jedes Lager und jede Drehrichtung unterschiedlich L 10h [h] – nominelle Lebensdauer C [N] – Dynamische Tragzahl P [N] – Äquivalente dynamische Lagerbelastung p – Lebensdauerexponent (für Kugellager p=3, für Rollenlager p=10/3) n [min -1 ] – Betriebsdrehzahl © KUKA Roboter GmbH Bremsentechnologie 4.0 für höchste Ansprüche ROBA ® -servostop — Kompakte, leistungsdichte Sicherheitsbremse für Robotergelenke www.mayr.com Ihr zuverlässiger Partner www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2021/06 15