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Tragfähigkeit und Lebensdauer

Die Tragfähigkeit wird mithilfe der Koeffizienten der statischen und dynamischen Tragzahl gemäß den Normen DIN ISO 281 und DIN ISO 76 angegeben.

Dynamische Tragfähigkeit und Lebensdauer

Die dynamische Tragfähigkeit des Lagers wird durch Widerstandsfähigkeit gegen Werkstoffermüdung bedingt. Sie wird definiert als:

  • dynamische Tragzahl C
  • nominelle Lebensdauer L und Lh

Die dynamische Tragzahl

Die Lebensdauer von Kugellagern, die sich in ständiger Bewegung befinden, wird mithilfe der dynamischen Tragzahl C bestimmt. Die mit C angegebene Tragzahl entspricht einer  in Größe, Lauf- und Bewegungsrichtung konstanten, begrenzten Last, zu deren Bestimmung eine fixe, repräsentative Menge an Warenproben eine Lebensdauer von einer Million Umdrehungen erreicht hat.

Berechnung der Lebensdauer

Die Lebensdauer eines Kugellagers wird gemäß DIN ISO 281 folgendermaßen berechnet:

L = (C/P)3
Lh = (16'666 / n) x (C/P)3

L in 106 Umdrehungen, nominelle Lebensdauer in Millionen Umdrehungen, die von 90% einer ausreichend großen Anzahl identischer Kugellager erreicht oder überschritten wurde bis erste Werkstoffermüdungen auftraten.

  • Lh in h, nominelle Lebensdauer in Betriebsstunden gemäß der Definition von L
  • C in N, dynamische Tragzahl
  • P in N, äquivalente Lagerlast für Radiallager
  • n in min-1, Rotationsgeschwindigkeit

 

Statische Lagerlast

An Kugellagern, die durch hohe Lasten beansprucht werden, während sie sich im Ruhestand befinden, mit geringer Geschwindigkeit oder in ständiger Richtungsänderung umlaufen, können stellenweise plastische Verformungen auftreten. Daraus resultierend treten Laufgeräusche am Lager auf und beeinflussen dessen einwandfreien Betrieb.

Statische Tragzahl

Kugellager mit geringen Umlaufzahlen werden auf Grundlage der statischen Tragzahl C0 bemessen. Die statische Tragzahl C0 ist die Last, bei welcher die Hertzsche Pressung zwischen Kugeln und  Ringen des Lagers an der Stelle mit der höchsten Last einen Wert von 4200 N/mm2 erreicht.

Tragsicherheit

Die Tragsicherheit S0 definiert sich aus der Beziehung der statischen Tragzahl C0 zur äquivalenten Tragzahl P0.

S0 = C0/P0
S0 Tragsicherheit
C0 in N, statische Tragzahl
P0 in N, äquivalente Tragzahl

In Abhängigkeit der Betriebsbedingungen und den an das Kugellager gestellten Ansprüchen, ergeben sich für die Tragsicherheit S0 folgende Werte:

  • S0 = 0,5 bis 0,7 für geringe Beanspruchung und stoßfreien Betrieb
  • S0 = 1,0 bis 1,2 für normale Beanspruchung und stoßfreien Betrieb
  • S0 = 1,5 bis 2,0 für hohe Beanspruchung, Betrieb mit Lastabgabe (Stößen).

 

Äquivalente Lagerlast des Kugellagers | Äquivalente dynamische Lagerbelastung

P = X • Fr + y • Fa [N]

Bei einreihigen Rillenkugellagern sind die Werte für X und Y abhängig vom Verhältnis Fa/C0.

Fr [N], auf das Kugellager einwirkende Radialkraft.
Fa [N], auf das Kugellager einwirkende Axialkraft.

Äquivalente statische Lagerbelastung

P0 = Fr    für Fa/Fr < 0,8
P0 = 0,6 x Fr + 0,5 x Fa für Fa/Fr > 0,8

Radialfaktor X und Axialfaktor Y

Siehe Tabelle auf der nächsten Seite für ein Kugellager mit Standardbohrung (j5 und k5 für die Bohrung des Innenringes, j6 für das Gehäuse).

 Radialfaktor X und Axialfaktor Y Tragfähigkeit und Lebensdauer

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