Gleitlager-Flächenpressung
Berechnet die nominelle, projizierte Flächenpressung eines radialen Gleitlagers aus Last, Wellendurchmesser und Lagerbreite -- ein einfacher Kennwert, ausdrücklich nicht die tatsächliche Schmierfilmdruckverteilung.
Formel
p = F / (d · b)
Die Flächenpressung wird auf die projizierte Fläche bezogen, also das Rechteck aus Durchmesser d und Breite b -- nicht auf die gekrümmte zylindrische Mantelfläche π·d·b. Das ist historisch die übliche, einfache Vergleichsgröße für erste Auslegungsschritte von Gleitlagern.
Was dieses Modell nicht zeigt
p ist ein über die projizierte Fläche gemittelter Nennwert. Er ist weder die tatsächliche hydrodynamische Schmierfilmdruckverteilung (die im Betrieb stark ungleichmäßig und lokal viel höher als p ist), noch eine Hertzsche Kontaktpressung, noch die reale Druckverteilung im Lager. Es gibt zudem keinen universellen zulässigen Grenzwert für p -- ein Vergleichswert stammt immer aus einem konkreten Datenblatt für die jeweilige Werkstoffpaarung.
Rechenbeispiel
Ein Gleitlager trägt F = 5.000 N bei d = 50 mm Wellendurchmesser und b = 40 mm Lagerbreite. Projizierte Fläche: d·b = 50 mm × 40 mm = 2.000 mm². Flächenpressung: p = 5.000 N / 2.000 mm² = 2,5 N/mm² = 2,5 MPa. Liegt ein Datenblattwert von p_zul = 10 MPa für die verwendete Lagermetall-Werkstoffpaarung vor, ergibt sich eine Ausnutzung von 2,5/10 = 25 %.
Häufige Fehler
- Die zylindrische Mantelfläche π·d·b statt der projizierten Fläche d·b verwenden -- das ergibt ein falsches, zu niedriges p.
- p mit dem tatsächlichen hydrodynamischen Spitzendruck im Schmierfilm gleichsetzen, der um ein Vielfaches höher liegen kann.
- Einen aus dem Internet übernommenen 'allgemeinen' zulässigen p-Wert verwenden, statt eines Datenblattwerts für die konkrete Werkstoffpaarung und Anwendung.
Häufige Fragen
Warum wird die projizierte Fläche d·b und nicht π·d·b verwendet?
Das ist die historisch etablierte Definition der nominellen Flächenpressung in der Gleitlagerauslegung (z. B. Roloff/Matek) und erlaubt einen einfachen, seit Langem verwendeten Vergleichswert -- unabhängig davon, dass die tatsächliche Kontaktfläche gekrümmt ist.
Ist p dasselbe wie der Öldruck im Schmierfilm?
Nein. Der hydrodynamische Öldruck im Schmierkeil ist ungleichmäßig verteilt und kann örtlich deutlich höher als die nominelle Flächenpressung p sein; p ist nur ein Mittelwert über die projizierte Fläche.
Gibt es einen allgemeinen zulässigen Grenzwert für p?
Nein, es gibt keinen universellen Wert. Zulässige Flächenpressungen hängen stark von der Werkstoffpaarung (z. B. Weißmetall, Bronze, Sinterlager), der Schmierung und der Betriebsart ab und müssen aus einem konkreten Herstellerdatenblatt entnommen werden.
Was ist der Unterschied zu einer Hertzschen Pressung?
Die Hertzsche Pressung beschreibt die lokale, stark konzentrierte Kontaktpressung zwischen zwei sich berührenden, gekrümmten elastischen Körpern (z. B. Wälzkontakt). Die Gleitlager-Flächenpressung p ist dagegen ein flächengemittelter Nennwert für ein geschmiertes Gleitlager, keine Kontaktspannung.
Wie wirkt sich eine größere Lagerbreite auf p aus?
Eine größere Breite b bei gleicher Last F und gleichem Durchmesser d senkt p proportional (p = F/(d·b)), verändert aber auch das Breiten-Durchmesser-Verhältnis b/d, das für die vollständige hydrodynamische Auslegung (Sommerfeldzahl, Exzentrizität) relevant ist.
Wie geht es nach der Berechnung von p weiter?
Mit p kann die Gleitgeschwindigkeit (Rechner 55) und daraus der PV-Wert (Rechner 56) bestimmt werden; für eine vollständige hydrodynamische Betrachtung wird p außerdem für die Sommerfeldzahl (Rechner 58) benötigt.