Erläutern Sie den hydrodynamischen Effekt.
Der hydrodynamische Effekt beschreibt das Verhalten von Flüssigkeiten in Bewegung und bezieht sich auf Kräfte, Impulse und Strömungen innerhalb des Fluids.
Wenn sich ein Fluid bewegt, erzeugt es Kräfte, die auf die umgebenden Partikel oder Flächen wirken.
Welche Lagersysteme gehören zu dem Gleitlagern?
Wonach lassen sich Gleitlager einteilen? Welche Anwendungen gibt es und welche Aufgaben übernimmt das Gleitlager?
Gleitlager führen relativ zueinander bewegte Bauteile. Die Führung ist genau, reibungsarm und verschleißfrei, zudem können Kräfte zwischen den beteiligten Reibpartnern übertragen werden.
Unterscheidung zwischen Radial- und Axialgleitlagern, die statisch und /oder dynamisch belastet werden können
mögliche Schmierstoffe: Öl, Fett oder Festschmierstoffe
stoßunempfindlich, schwingungs- und geräuschdämpfend
bedingt verschmutzungsunempfindlich
hohe Lebensdauer bei optimaler Konstruktion und korrekter Wartung
einfacher Aufbau und geringer Platzbedarf
Einsatz von sehr geringen bis zu sehr hohen Gleitgeschwindigkeiten
aber: hohes Anlaufreibmoment, höhere Reibung (gegenüber Wälzlagern)
Bennen Sie die Teile des Motors.
Druckverteilung entlang des Radiallagerumfangs:
Hydrodynamischer Druck p und Geschwindigkeitsverteilung im ebenen Schmierkeil:
Tribotechnisches System
Hydrodynamischer Effekt:
DerSchmierstoff lässt die Wellen im Lager Wasserski fahren. Die rotierende Welleschleppt den Schmierstoff in den sich verengenden Spalt zwischen Welle und Lagerbohrung. Dort kann der Schmierstoff nicht beliebig schnell wegfließen. Bei endlich großer Gleitgeschwindigkeit ist der Zufluss größer als der Abfluss. Es bildet sich ein Druck auf (auch ohne Ölpumpe). Dieser Druck führt zur Abnahme der Normalkraft zwischen Welle und Lager, zur Abnahme der Flächenpressung und schlussendlich auch zum völligen Abheben, bzw. Aufschwimmen der Welle (messbar, reproduzierbar). Keine Berührung, keine Festkörperreibung, kein Verschleiß und kein Quietschen (idealer Zustand).
Dieser Vorgang istabhängig von einer Mindestmenge Schmierstoff. Wasserski fahren in einem See, in dem die Steine noch herausschauen, ist übel. Es muss eineSchmierfilmdicke erreichbar sein, die größer ist, als die Rauhigkeitsspitze des Lagers und die Welle hoch ist um die Rauhigkeitsspitzen zu bedecken. Diese liegt aber immer im Mikrometer- oder Submikrometerbereich.Sind die Steine im See aber erst einmal bedeckt, bringen weitere Meter oder Kilometer Wassertiefe keine Vorteile mehr beim Wasserskifahren.
Reibzustände im hydrodynamischen Gleitlager
Verhältnis von Drehzahl zum Abstand vom Mittelpunkt
Welche Reibungszustände/ Schmierungszustände gibt es?
Festkörperreibung = keine Schmierung
Grenzreibung = dünne Gas- und/oder Flüssigkeitsfilme
Feststoffreibung = Feststoffschmierung
Mischreibung = Teilschmierung
Flüssigkeitsreibung = Vollschmierung
Reibungszustände und deren kennzeichnende Merkmale:
Zeichnen Sie den Schmierfilmdruckverlauf zu den gegebenen Wellen.
Stribeck-Kurve
Nennen Sie einige der wichtigsten Lagermetalle.
Weißmetalle auf Blei- und Zinnbasis
Aluminiumlegierungen
Kupferlegierungen
Sintermetalle aus Fe-Pulver, z. T. mit Zusätzen gepresst und gesintert
graphitierte Lagermetalle
Kunststoffe
Verbundwerkstoffe
Hartverchromung
Welche Arten von Gleitlagern lassen sich bauen und wofür werden Sie genutzt?
Zweiflächengleitlager - für beidseitige Drehrichtung
Dreikeilgleitlager - für ein- bzw. beidseitige Drehrichtung
hydrodynamische Axialgleitlager mit kippbeweglichen und festen Segmenten
Trockengleitlager (Kunststoffgleitlager, metallische Gleitlager)
Welche besonderen Eigenschaften weist ein Kunststoffgleitlager auf?
spielfrei vorgespanntes Lager
auch beim unbelasteten Zustand völlig spielfrei
wartungsfrei und Lebensdauer berechnenbar
Was sind Festschmierstoffe? Welche Festschmierstoffe werden normalerweise eingesetzt?
Festschmierstoffe werden eingesetzt, wenn die Betriebsbedingungen einen hydrodynamischen Schmierzustand mit Mineralölen oder Fetten nicht mehr ermöglichen, z.B. bei extrem hohen oder tiefen Temperaturen, bei Textil- maschinen und Maschinen für die Nahrungsmittelindustrie, wenn der Austritt von flüssigen oder fettartigen Schmierstoffen unerwünscht ist.
Als fettartige Festschmierstoffe werden eingesetzt: Molybdändisulfid, Graphit, Borax, Bornitrit, Solponit und Silbersulfat.
Es sind Stoffe mit schichtgitterartiger Struktur.
Der geringe Reibungskoeffizient kann damit erklärt werden, dass im Gitter- verband nur geringe Kohäsionskräfte (geringer Scherwiderstand) wirken. Somit kann relativ leicht eine lamellenartige Verschiebung eintreten.
Wodurch kann die Schmierstoffzuführung bei Gleitlagern realisiert werden?
Welche Einstellmöglichkeiten für Gleitlager gibt es?
elastische Verformung bei exzentrischer Stützung
elastische Verformung einer Membran
Wie kann man das Kantentragen vermindern?
elastische Verformung bei exzentrischer Stützung (=Nachgiebigkeit)
Kippbeweglichkeit des Lagerkörpers
konische Erweiterung der Lagerbohrungsenden
elastische Verformungen der Lagerbuchse bei geringerer Stützbreite
Qualitativer Vergleich Wälzlager-Gleitlager:
Einsatzfelder für hydrodynamische Gleitlager:
Welche Punkte sind bei der Auslegung von hydrodynamischen Gleitlagern zu beachten?
Überprüfung, ob ein laminar-turbulenter Übergang möglich ist.
Übergangsdrehzahl korrekt, wird das Lager im Bereich der Flüssigkeitsreibung betrieben?
Temperatursicherheit vorhanden?
Druckfestigkeit – Lagerwerkstoff ausreichend?
Verschleisssicherheit ausreichend?
Voraussetzung laminate Strömung:
Was muss der Schmierstoff im Lager erfüllen, um beide Gleitflächen voneinander zu trennen?
Der Schmierstoff im Lager muss einen tragfähigen Schmierfilm bilden, so dass beide Gleitflächen eindeutig getrennt werden. Der Druckgradient im Spalt bewirkt den Abfluss an beiden Seiten des Lagers, der durch Schmierstoff aus der Zuführung ersetzt werden muss.
Welche allgemeinen Eigenschaften sollten Gleitlagerwerkstoffe aufweisen?
Festigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und Kavitation
chemische Beständigkeit gegen den Schmierstoff und dessen Additive
gute Benetzbarkeit und hohe Kapillarität
gutes Einlauf- und Verschleißverhalten
Wovon ist das relative Lagerspiel abhängig?
von der mitttleren Erwärmung des Schmierstoffs im Spalt zwischen Eintrittsquerschnitt (Zuführbohrung) und Lagerende
Welche Faktoren beeinflussen die Lebensdauer des Lagers? Worauf wirken sich die einzelnen Faktoren explizit aus?
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