Tragfähigkeit und Lebensdauer

Zulässige Radiallasten

Die verstärkten Außenringe der Laufrollen nehmen hohe radiale Belastungen auf. Werden diese Laufrollen gegen eine Welle als Laufbahn abgestützt, so verformen sich die Außenringe elastisch, ➤ Bild.

Gegenüber dem in einer Gehäusebohrung abgestützten Wälzlager haben Laufrollen:

• Eine veränderte Lastverteilung im Lager. Diese wird berück­sichtigt durch die für die Lebensdauerberechnung maßgebenden Tragzahlen C_r w und C_0r w.
• Eine Biegebeanspruchung im Außenring. Diese wird berück­sichtigt durch die zulässigen Radialbelastungen F_r per und F_0r per. Die Biegebeanspruchungen dürfen die zulässigen Festigkeitswerte des Werkstoffs nicht überschreiten (Bruchgefahr).

Zulässige Radiallast bei dynamischer Belastung

Für dynamisch belastete, umlaufende Lager gilt die wirksame dynamische Tragzahl C_r w. Mit C_r w ist die nominelle Lebensdauer zu berechnen.

Verformung des Außenrings bei Abstützung gegen eine Laufbahn

Zulässige Radiallast bei statischer Belastung

Für statisch belastete Lager, bei Stillstand oder selten auftretender Bewegung gilt die wirksame statische Tragzahl C_0r w. Mit C_0r w ist die statische Tragsicherheit S₀ zu berechnen.

Ermüdungsgrenzbelastung

Die Ermüdungsgrenzbelastung C_ur w ist definiert als die Belastung, unterhalb der – bei Laborbedingungen – keine Ermüdung im Werkstoff auftritt.

Berechnung der Lebensdauer

Allgemeine Verfahren zur Berechnung der Lebensdauer sind:

• Die nominelle Lebensdauer nach DIN ISO 281
• Die modifizierte Lebensdauer nach DIN ISO 281
• Die erweiterte Berechnung der modifizierten Referenz-Lebensdauer nach DIN ISO 281-4.

Diese Verfahren sind im Katalog HR 1, Wälzlager, Kapitel Tragfähigkeit und Lebensdauer, beschrieben.

Lebensdauer für Laufrollen

Gegenüber dem Katalog HR 1, Wälzlager, sind folgende Werte auszutauschen:

	Cr	=	Crw
	C0r	=	C0r w
	Cur	=	Cur w.

In den Laufwagen LFCL, LFL..-SF, LFLL, LFKL..-SF und im Drehschemel-Laufwagen LFDL sind vier Laufrollen LFR eingebaut.

Hierfür gilt sinngemäß das Gleiche. Die entsprechenden Parameter sind in den Tragzahlen C_y, C_0y, C_z, C_0z und den zulässigen Momenten M_0x, M_0y sowie M_0z berücksichtigt.

Bei Laufrollen mit profiliertem Außenring erfolgt die Berechnung ausschließlich über die nominelle Lebensdauer nach DIN ISO 281.

Tragfähigkeit und Belastungsrichtungen

Weitere Formeln zur Ermittlung der nominellen Lebensdauer

Lebensdauer für Laufwagen mit vier Laufrollen

Ls	105 m	Nominelle Lebensdauer in Metern
Da	mm	Abrolldurchmesser der Laufrolle
Cr w, Cy, Cz	N	Wirksame dynamische Tragzahl
Pr	N	Dynamische äquivalente Belastung (Radiallast)
p		Kugel: p = 3; Nadel (Loslagerlaufrolle, -wagen): p = 10/3
Lh	h	Nominelle Lebensdauer in Betriebsstunden
H	m	Einfache Hublänge der oszillierenden Bewegung
nosc	min–1	Anzahl der Doppelhübe pro Minute
	m/min	Mittlere Verfahrgeschwindigkeit
P	N	Dynamische äquivalente Belastung der entsprechenden Lastrichtung (bei Anwendungsfällen mit kombinierten Belastungen bitte rückfragen).

Gebrauchsdauer

Die Gebrauchsdauer ist die tatsächlich erreichte Lebensdauer eines Wälzlagers. Sie kann deutlich von der errechneten Lebensdauer abweichen.

Mögliche Ursachen sind Verschleiß oder Ermüdung durch:

• Abweichende Betriebsdaten
• Zu kleines oder zu großes Betriebsspiel (Laufrolle, Schiene)
• Verschmutzung
• Unzureichende Schmierung
• Zu hohe oder zu niedrige Betriebstemperatur
• Oszillierende Lagerbewegung mit sehr kleinen Hüben, dadurch Riffelbildung
• Vibrationsbeanspruchung, dadurch Riffelbildung
• Sehr hohe Stoßlasten (statische Überlastung)
• Vorschäden bei der Montage.

Durch die Vielfalt der möglichen Einbau- und Betriebsverhältnisse kann die Gebrauchsdauer nicht exakt vorausberechnet werden. Sie lässt sich am sichersten durch den Vergleich mit ähnlichen Einbaufällen abschätzen.

Statische Tragsicherheit

Das Maß für die statische Beanspruchung ist die statische Trag­sicherheit S₀.

Sie gibt die Sicherheit gegen die unzulässigen bleibenden Ver­formungen in einer Laufrolle an und wird durch nachfolgende Gleichung ermittelt:

Statische Tragsicherheit bei Wagen mit vier Laufrollen

Laufrollen gelten bei einer statischen Tragsicherheit von S₀ ＜ 4 als hoch belastet.

Für Anwendungen mit normalen Betriebsbedingungen sollte S₀ ＞ 4 sein.

Bei der Verwendung einzelner Laufrollen, zum Beispiel in Verbindung mit Führungsschienen, ist gegebenenfalls die zulässige Belastung der Führungsschiene maßgebend.

Mindestbelastung

Damit der Außenring angetrieben wird, kein Schlupf entsteht und die Laufrolle nicht von der Gegenlaufbahn abhebt, ist im dynamischen Betrieb eine Mindestbelastung der Laufrollen notwendig.

Abweichende Härte der Laufbahn

Werden Wellen mit einer niedrigeren Oberflächenhärte verwendet (zum Beispiel X46, X90), so ist ein Härtefaktor zu berücksichtigen, siehe ➤ Gleichungen und ➤ Bild.

Statische und dynamische Härtefaktoren bei Minderhärte der Laufbahn

f_H0, f_H = Härtefaktor · HV, HRC = Oberflächenhärte

 LFS..-RB, W..-X90 ·

 W..-X46