Minimale Schmierspalthöhe
Berechnet die geometrische minimale Schmierspalthöhe eines Gleitlagers aus Wellendurchmesser, relativem Lagerspiel und einer gegebenen Exzentrizität -- ausdrücklich nicht die Exzentrizität selbst, die aus einer vollständigen hydrodynamischen Auslegung stammen muss.
Formel
h_min = 0,5 · d · ψ · (1 - ε) = c · (1 - ε)
Bei exzentrischer Lage der Welle im Lager (Exzentrizität ε, 0 = konzentrisch, nahe 1 = fast anliegend) verengt sich der Schmierspalt auf der belasteten Seite. Die minimale Spalthöhe ergibt sich geometrisch aus dem Radialspiel c = s/2 = 0,5·d·ψ, multipliziert mit (1-ε).
Was dieses Modell nicht zeigt
Die Exzentrizität ε ist normalerweise das ERGEBNIS einer vollständigen hydrodynamischen Berechnung nach ISO 7902-2 (abhängig von der Sommerfeldzahl und dem Breiten-Durchmesser-Verhältnis) -- sie darf nicht frei geschätzt oder angenommen werden. Dieser Rechner setzt ε als bekannten Eingabewert voraus und liefert nur die geometrische Konsequenz daraus. Es wird zudem kein zulässiger Mindestwert h_lim erfunden; ein solcher Grenzwert muss aus Oberflächenrauheit, Fluchtungsfehlern und einer konkreten Norm oder Herstellerangabe für die Anwendung stammen.
Rechenbeispiel
d = 50 mm, ψ = 0,001, ε = 0,7 (angenommen bekannt aus vorheriger hydrodynamischer Auslegung). Radialspiel c = 0,5 × 50 mm × 0,001 = 0,025 mm = 25 µm. Minimale Schmierspalthöhe h_min = 25 µm × (1 - 0,7) = 7,5 µm. Bei ε = 0,9 (stärker exzentrisch, gleiche Geometrie) ergäbe sich nur h_min = 25 µm × 0,1 = 2,5 µm -- deutlich kritischer bezüglich Mischreibung.
Häufige Fehler
- Eine Exzentrizität 'nach Gefühl' oder aus einer unpassenden Quelle einsetzen, statt sie aus der Sommerfeldzahl und den charakteristischen Funktionen der ISO 7902-2 zu bestimmen.
- Das Radialspiel c mit dem Durchmesserspiel s verwechseln (Faktor 2 Unterschied).
- h_min ohne Bezug zu Oberflächenrauheit interpretieren -- ein geometrisch positiver h_min-Wert sagt allein noch nichts über tatsächliche Mischreibung aus, wenn er in der Größenordnung der Rauheit liegt.
Häufige Fragen
Woher bekomme ich die Exzentrizität ε?
Aus einer vollständigen hydrodynamischen Berechnung nach ISO 7902-2, die die charakteristischen Funktionen in Abhängigkeit von Sommerfeldzahl (Rechner 58) und Breiten-Durchmesser-Verhältnis auswertet -- nicht durch freie Schätzung.
Was bedeutet ε = 0 und ε nahe 1?
ε = 0 bedeutet, dass die Welle konzentrisch im Lager sitzt (kein tragender Schmierkeil, praktisch nur bei Stillstand oder theoretisch bei Last null). ε nahe 1 bedeutet, dass die Welle fast an der Lagerbuchse anliegt; h_min geht dann gegen null.
Ist ein positiver h_min-Wert automatisch sicher?
Nein. h_min muss deutlich über der kombinierten Oberflächenrauheit von Welle und Buchse sowie über eventuellen Fluchtungsfehlern liegen, sonst tritt trotz rechnerisch positivem h_min Mischreibung auf.
Warum erfindet der Rechner keinen h_lim-Grenzwert?
Ein sinnvoller Mindestwert für die Schmierspalthöhe hängt von Fertigungsrauheit, Fluchtung, Werkstoffpaarung und der jeweiligen Norm oder Herstellerangabe ab -- ein pauschaler Wert wäre für viele Anwendungen falsch.
Was ist der Unterschied zwischen Radialspiel c und Durchmesserspiel s?
Radialspiel c = s/2 ist der einseitige Abstand zwischen Welle und Buchse; Durchmesserspiel s ist der volle Wert über den Durchmesser. h_min bezieht sich auf das Radialspiel.
Wie geht es nach der Schmierspalthöhe weiter?
Mit einem bekannten Reibwert μ für den erreichten Schmierungszustand lässt sich die Reibleistung (Rechner 60) berechnen; dabei sollte auch der thermische Einfluss der Reibungswärme auf die Viskosität berücksichtigt werden.