Tragfähigkeit und Lebensdauer
Die Größe eines Linear-Kugellagers wird bestimmt von den Anforderungen an seine Belastbarkeit, Lebensdauer und Betriebssicherheit.
Die Tragfähigkeit (Belastbarkeit) wird beschrieben durch die:
- Dynamische Tragzahl C
- Statische Tragzahl C0.
Die Berechnung der dynamischen und statischen Tragzahlen in den Maßtabellen basiert auf DIN 636-1.
Nominelle Lebensdauer
Die nominelle Lebensdauer L wird von 90 % einer genügend großen Menge gleicher Lager erreicht oder überschritten, bevor erste Anzeichen einer Werkstoffermüdung auftreten.
| L | m | Nominelle Lebensdauer L in 100 000 m |
| C | N | Dynamische Tragzahl |
| P | N | Dynamisch äquivalente Belastung |
| Lh | h | Nominelle Lebensdauer in Betriebsstunden |
| H | m | Einfacher Hub |
| nosc | min–1 | Anzahl der Doppelhübe je Minute |
 | m/min | Mittlere Verfahrgeschwindigkeit. |
Gebrauchsdauer
Die Gebrauchsdauer ist die tatsächlich erreichte Lebensdauer einer Wellenführung. Sie kann deutlich von der errechneten Lebensdauer abweichen.
Zu vorzeitigem Ausfall durch Verschleiß oder Ermüdung können führen:
- Fluchtungsfehler zwischen den Wellen oder den Führungselementen
- Verschmutzung
- Unzureichende Schmierung
- Oszillierende Bewegungen mit sehr kleinen Hüben (Riffelbildung)
- Vibrationen bei Stillstand (Riffelbildung).
Durch die Vielfalt der Einbau- und Betriebsverhältnisse ist es nicht möglich, die Gebrauchsdauer einer Wellenführung exakt im Voraus zu bestimmen. Der sicherste Weg für eine zutreffende Abschätzung der Gebrauchsdauer ist der Vergleich mit ähnlichen Einbaufällen.
Statische Tragsicherheit
Die statische Tragsicherheit S0 gibt die Sicherheit gegen unzulässige bleibende Verformungen im Lager an und wird durch folgende ➤ Gleichung ermittelt.
| S0 | Statische Tragsicherheit | |
| C0 | N | Statische Tragzahl |
| P0 | N | Statisch äquivalente Belastung. |
ACHTUNG
Für Linear-Kugellager KH und KN..-B muss S0 ≧ 4 sein!
Hinsichtlich der Führungsgenauigkeit und Laufruhe wird S0 ≧ 2 als zulässig angesehen! Bei S0 ＜ 2 bitte rückfragen!
Einfluss der Wellenlaufbahn
auf die Tragzahlen
Die Tragzahlen in den Maßtabellen gelten nur, wenn eine geschliffene (Ra 0,3) und gehärtete Welle (mindestens 670 HV) als Laufbahn dient.
Abweichende Härte
der Laufbahn
Werden Wellen mit einer niedrigeren Oberflächenhärte als 670 HV verwendet (zum Beispiel Wellen aus X46 oder X90), so ist ein Härtefaktor zu berücksichtigen, siehe Gleichungen und ➤ Bild.
| CH | N | Wirksame dynamische Tragzahl |
| fH | Dynamischer Härtefaktor, ➤ Bild | |
| C | N | Dynamische Tragzahl |
| C0H | N | Wirksame statische Tragzahl |
| fH0 | Statischer Härtefaktor, ➤ Bild | |
| C0 | N | Statische Tragzahl. |
Statische und dynamische
Härtefaktoren bei Minderhärte
der Laufbahn
Lastrichtung und Stellung der Kugelreihen
Die wirksame Tragzahl eines Linear-Kugellagers hängt ab von der Lage der Lastrichtung zur Stellung der Kugelreihen:
- Die niedrigste Tragzahl Cmin und C0 min ergibt sich in Scheitelstellung, ➤ Bild
- Die höchste Tragzahl Cmax und C0 max ergibt sich in Symmetriestellung, ➤ Bild.
Wenn die Lager gerichtet eingebaut werden, kann die maximale Tragzahl genutzt werden. Ist ein gerichteter Einbau nicht möglich oder ist die Belastungsrichtung nicht definiert, so ist von den minimalen Tragzahlen auszugehen.
Hauptlastrichtung
Bei Linear-Kugellagern und Linear-Kugellager-Einheiten, bei denen die Einbaulage der Kugelreihen definiert ist, sind die Tragzahlen C und C0 in Hauptlastrichtung angegeben, ➤ Bild. Für abweichende Belastungsrichtungen lassen sich die wirksamen Tragzahlen mit den Lastrichtungsfaktoren in ➤ Bild, bis ➤ Bild, ermitteln.
Ist die Einbaulage der Kugelreihen nicht definiert, sind die minimalen Tragzahlen angegeben.
Tragfähigkeit,
abhängig von der Stellung
der Kugelreihen
Hauptlastrichtung
für Lager und Einheiten
Linear-Kugellager
Die Tragzahlen in den Maßtabellen sind folgendermaßen definiert:
- Für KH, KN..-B, KS, KB und KBS gelten die Minimal- und Maximaltragzahlen, ➤ Bild.
- Für KNO..-B, KSO und KBO gelten die Tragzahlen in Hauptlastrichtung. Bei abweichenden Lastrichtungen, ➤ Bild, bis ➤ Bild.
Linear-Kugellager-Einheiten
Die Tragzahlen in den Maßtabellen sind folgendermaßen definiert:
Kompakt-Reihe
Für die Einheiten KGHK, KTHK gilt die minimale Tragzahl.
Schwerlast-Reihe
Für die Schwerlast-Reihe gilt die Tragzahl in Hauptlastrichtung. Bei abweichenden Lastrichtungen, ➤ Bild bis ➤ Bild.
Massiv-Reihe
Für die Einheiten KGB, KGBA, KTB, KGBS, KGBAS gilt die minimale Tragzahl.
Für die offenen Einheiten KGBO, KGBAO gilt die Tragzahl in Hauptlastrichtung. Bei abweichenden Lastrichtungen, ➤ Bild und ➤ Bild.
Lastrichtungsfaktoren
Die Faktoren in ➤ Bild, bis ➤ Bild, berücksichtigen:
| Cw | N | Wirksame dynamische Tragfähigkeit |
| fS | Dynamischer Lastfaktor für Lastrichtung | |
| C | N | Dynamische Tragzahl. |
| C0w | N | Wirksame statische Tragfähigkeit |
| fS0 | Statischer Lastfaktor für Lastrichtung | |
| C0 | N | Statische Tragzahl. |
Kompakt-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KH06, KH08, KH10
Kompakt-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KH12, KH14, KH16
Kompakt-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KH20, KH25
Kompakt-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KH30
Kompakt-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KH40
Kompakt-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KH50
Leichtbau-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KN12-B, KN16-B
Leichtbau-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KN20-B, KN25-B, KN30-B, KN40-B, KN50-B
Leichtbau-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KNO12-B, KNO16-B
Leichtbau-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KNO20-B, KNO25-B, KNO30-B, KNO40-B, KNO50-B
Schwerlast-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KS12, KS16, KS20, KS25, KS30, KS40, KS50
Schwerlast-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KSO12, KSO16
Schwerlast-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KSO20, KSO25
Schwerlast-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KSO30, KSO40, KSO50
Massiv-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KB12, KB16
Massiv-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KB20, KB25, KB30, KB40, KB50
Massiv-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KBO12, KBO16
Massiv-Reihe
Lastrichtungsfaktor für KBO20, KBO25, KBO30, KBO40, KBO50
Schiefstellung der Welle
Laufqualität und Gebrauchsdauer der Linear-Kugellager werden durch die Schiefstellung der Welle beeinträchtigt. Deshalb sollten Führungen mit einer Welle mindestens zwei Lager haben, Führungen mit zwei Wellen mindestens drei Lager.
Lastfaktoren
bei der Schiefstellung
Aufgrund von Wellendurchbiegungen lässt sich eine Schiefstellung nicht immer vermeiden, ➤ Bild. Liegt diese vor, sind Lastfaktoren für die Schiefstellung zu berücksichtigen, ➤ Bild und ➤ Bild.
| P, P0 | N | Dynamisch oder statisch äquivalente Belastung |
| KF, KF0 | Dynamischer oder statischer Lastfaktor für Schiefstellung, ➤ Bild oder ➤ Bild | |
| Fr | N | Maximale radiale Lagerlast |
| C, C0 | N |
Schiefstellung φ der Welle
Dynamischer Lastfaktor
bei Schiefstellung der Welle
Statischer Lastfaktor
bei Schiefstellung der Welle
Ausgleich von Winkelfehlern bei der Leichtbau- und Schwerlast-Reihe
Linear-Kugellager KN..-B, KNO..-B, KS und KSO und Linear-Kugellager-Einheiten mit diesen Lagern sind selbsteinstellend. Sie gleichen Schiefstellungen bis zu ±30 Winkelminuten (KN..-B und KNO..-B) oder ±40 Winkelminuten (KS und KSO) ohne Beeinträchtigung der Tragfähigkeit aus.