Rechenweg
pL = F / (b · dL)
Eine höhere Last oder ein kleineres Lager (b·dL) erhöhen die Flächenpressung proportional; sie muss unter dem zulässigen Wert des Lagerwerkstoffs bleiben.
pL = F/(b·dL)
Spezifische Lagerbelastung eines Gleitlagers
Eine höhere Last oder ein kleineres Lager (b·dL) erhöhen die Flächenpressung proportional; sie muss unter dem zulässigen Wert des Lagerwerkstoffs bleiben.
MINTSI
02
Ergebnis
Zielgröße auswählen und Eingaben berechnen.
Eingaben verstehen
- Spezifische Lagerbelastung pL — Mittlere Flächenpressung, mit pL,zul (typisch Rp0,2/3 bei stationärer Last) zu vergleichen.
- Lagerkraft F — Auf das Lager wirkende resultierende Radialkraft.
- Tragende Lagerbreite b — Wirksame axiale Breite der Gleitfläche.
- Lagerbohrung dL — Innendurchmesser der Lagerschale gleich Nenndurchmesser der Welle.
Beispiel
5.000 N auf b = 40 mm und dL = 50 mm ergeben pL = 2,5 MPa.
Annahmen und Grenzen
Gleichmäßig verteilte mittlere Flächenpressung, keine Kantenpressung durch Wellendurchbiegung oder Schiefstellung.
Spezifische Lagerbelastung eines Gleitlagers verstehen
Der Rechner bestimmt die mittlere Flächenpressung eines Gleitlagers aus Lagerkraft, tragender Breite und Bohrungsdurchmesser – die erste Kenngröße jeder Gleitlagerauslegung.
Was beschreibt diese Größe?
Die spezifische Lagerbelastung pL = F/(b·dL) ist die auf die projizierte Lagerfläche (Breite mal Durchmesser) bezogene mittlere Flächenpressung. Sie muss unter dem für den Lagerwerkstoff zulässigen Wert pL,zul bleiben, der üblicherweise mit Rp0,2/3 bei stationärer und Rp0,2/6 bei instationärer Belastung angegeben wird.
Man kann sich das wie den mittleren Druck eines Möbelstücks auf den Teppichboden vorstellen: Dieselbe Last verteilt sich bei einer größeren Stellfläche (breiteres oder größeres Lager) auf eine geringere Flächenpressung.
Formel und Variablen
pL = F / (b · dL)
pL = F / (b · dL)F = pL · b · dLb = F / (pL · dL)
| Symbol / Eingabe | Bedeutung |
|---|---|
| Spezifische Lagerbelastung pL | Mittlere Flächenpressung, mit pL,zul (typisch Rp0,2/3 bei stationärer Last) zu vergleichen. |
| Lagerkraft F | Auf das Lager wirkende resultierende Radialkraft. |
| Tragende Lagerbreite b | Wirksame axiale Breite der Gleitfläche. |
| Lagerbohrung dL | Innendurchmesser der Lagerschale gleich Nenndurchmesser der Welle. |
Eingaben richtig wählen
F ist die auf das Lager wirkende resultierende Radialkraft, b die tragende axiale Lagerbreite und dL der Lagerinnendurchmesser (gleich dem Nenndurchmesser der Welle).
So benutzt du den Rechner
Trage F, b und dL ein, um pL zu erhalten. Für eine Vordimensionierung gib stattdessen pL als zulässigen Wert und zwei der drei übrigen Größen ein, um die dritte zu bestimmen.
Schritt-für-Schritt-Beispiel
F = 5.000 N, b = 40 mm und dL = 50 mm ergeben pL = 5.000 N / (40 mm · 50 mm) = 2,5 MPa.
Ergebnis und Einheiten verstehen
pL = 2,5 MPa ist mit dem zulässigen Wert für den gewählten Lagerwerkstoff zu vergleichen; bei zu hoher Flächenpressung drohen Verschleiß oder Fressen der Gleitflächen.
F wird üblicherweise in N, b und dL in mm und pL in MPa (N/mm²) angegeben.
Warum es zwei zulässige Werte für pL gibt
Für stationäre Belastung (konstante Kraftrichtung und -größe) wird pL,zul üblicherweise mit Rp0,2/3 angesetzt, weil eine dauerhaft anliegende Last eine geringere Sicherheitsreserve gegen lokales Fließen benötigt als eine wechselnde. Für instationäre Belastung (Stöße, wechselnde Lastrichtung, häufiges An- und Abfahren) wird stattdessen Rp0,2/6 verwendet, um die zusätzliche dynamische Beanspruchung der Gleitflächen abzudecken. Welcher Fall vorliegt, muss vor der Wahl von pL,zul aus dem Lastkollektiv der Anwendung bestimmt werden.
Typische Anwendungen
Die spezifische Lagerbelastung ist der erste Auslegungsschritt für jedes Gleitlager, etwa an Kurbelwellen, Getriebewellen, Pumpen und Turbinen, bevor die hydrodynamischen Kenngrößen (Sommerfeldzahl, Schmierspalthöhe) geprüft werden.
Annahmen, Grenzen und typische Fehler
pL ist nur ein mittlerer Wert; er erfasst keine Kantenpressung durch Wellendurchbiegung, Schiefstellung oder ungleichmäßige Lastverteilung über die Lagerbreite. Für schnelllaufende Lager ist zusätzlich die Sommerfeldzahl und die Schmierspalthöhe zu prüfen.
Typischer Fehler: Ein häufiger Fehler ist, den Außendurchmesser der Lagerschale statt des Innendurchmessers (Bohrung) dL einzusetzen, oder die tragende Breite b mit der gesamten Lagerbreite einschließlich Randfasen zu verwechseln.
Häufige Fragen
Was ist ein typischer zulässiger Wert für pL?
Häufig zwischen 5 und 25 MPa je nach Lagerwerkstoff und Betriebsbedingung; siehe TB 15-7 für konkrete Werkstoffwerte.
Was zählt zur tragenden Lagerbreite b?
Die axiale Länge der tatsächlich tragenden Gleitfläche, ohne Randfasen, Ölnuten oder Freistiche.
Reicht die Prüfung von pL allein aus?
Nein, bei schnelllaufenden Lagern müssen zusätzlich Sommerfeldzahl und minimale Schmierspalthöhe geprüft werden, um hydrodynamischen Betrieb sicherzustellen.
Was passiert bei zu hoher Flächenpressung?
Es drohen erhöhter Verschleiß, lokales Fließen der Lagerschale oder im Extremfall Fressen der Gleitflächen.
Wie hängt pL mit der Sommerfeldzahl zusammen?
pL ist eine der vier Eingangsgrößen der Sommerfeldzahl So = pL·ψ²/(η·ωeff) und wird dort direkt weiterverwendet.