Gleitlagertechnik für Luft- und Raumfahrt / Aerospace Bearings

Metall-Metall-Gelenklager wurden entwickelt für universelle Einsatzbedingungen, bei hohen Wechsel- und Stoßbelastungen in radialer und axialer Richtung. Wo die Temperaturen die Grenzwerte für selbstschmierende Lager überschreiten oder wo eine Fettschmierung praktischer ist. Die Lager werden mit Bohrungen und Nuten hergestellt, damit sie nachgeschmiert werden können.

Selbstschmierende-Gelenklager wurden entwickelt, um eine externe Nachschmierung überflüssig zu machen für universelle Einsatzbedingungen, bei hohen konstanten Belastungen, geringen Wechsel- und Schwell- Belastungen in axialer und radialer Richtung. Bei schwierigen schmiertechnischen Bedingungen, hohen Gleitgeschwindigkeiten und Schwenkbewegungen.

Das verwendete Auskleidungssystem arbeitet wartungsfrei und benötigen keine zusätzliche Schmierung. In die Auskleidung integriertes Polytetrafluorethylen- (PTFE-) übernimmt die Schmierfunktion. Während des Betriebs führen Druckbelastung und Relativbewegung dazu, dass geringe Mengen PTFE aus der Auskleidung freigesetzt werden. Dieses lagert sich sowohl auf den metallischen Kontaktflächen als auch innerhalb der Auskleidung ab und bildet einen dauerhaften Schmierfilm, der den Reibungskoeffizienten deutlich reduziert.

Die radialen und axialen statischen Grenzlasten sind angelehnt an die Anforderungen der SAE- und Militärspezifikationen, wie z. B. SAE AS81820 (ehemals MIL-B-81820). Es handelt sich um die maximalen statischen Radial-/Axial-belastungen, die auf die Lager ausgeübt werden können, was zu einer maximalen bleibenden Verformung von radial 0,076 mm / axial 0,127 mm führen.

Die oszillierenden radial Belastungen sind angelehnt an die Anforderungen der SAE- und Militärspezifikationen, wie z. B. SAE AS81820 (ehemals MIL-B-81820). Es handelt sich um die maximalen dynamischen Belastungen bei denen der Verschleiß nach 25.000 Schwenkzyklen mit ±25° nicht höher, wie radial 0,114 mm betragen darf.

Bei der Ermittlung des Verschleißes bzw. Gebrauchsdauer werden Einflüsse wie Schläge, Vibrationen, Verschmutzungen, hohe und niedrige Temperaturen usw. nicht berücksichtigt. Diese Faktoren können einzeln bzw. in der Kombination zu einem höheren Verschleiß führen.

Deshalb ist eine genaue Berechnung der Gebrauchsdauer nicht möglich und muss im realen Umfeld und unter realen Einsatzbedingungen ermittelt werden.

Eine Berechnung der Lebensdauer ist auf Anfrage möglich. Kontaktieren Sie uns einfach.

Die radialen /axialen statischen Grenzlasten sind angelehnt an die Anforderungen der SAE-Spezifikationen basieren, wie z. B. SAE 8976. Es handelt sich um die maximalen statischen Radial-/Axial-belastungen, die auf die Lager ausgeübt werden können, was zu einer maximalen bleibenden Verformung von radial 0,076 mm / axial 0,101 mm führen.

Ohne Einschränkung können alle Ausführungen im Temperaturbereich von –30° C bis +120° C eingesetzt werden.

Zunehmende Betriebstemperatur vermindert die Lagertragfähigkeit und damit die Gebrauchsdauer.

Bei Metall-Metall-Gelenklagern hängt die Einsatzmöglichkeit bei hohen Temperaturen weitestgehend davon ab, ob das verwendete Hochtemperaturschmierfett bei hohen Betriebstemperaturen ausreichende Schmierfähigkeit bietet. Kurzzeitig können diese Ausführungen, bei verringerter Belastung und entsprechender Schmierung bei Temperaturen bis +250° C eingesetzt werden.

Selbstschmierende-Gelenklager können von –55° C bis +165° C eingesetzt werden (auf Verringerung bzw. Vergrößerung der Los- bzw. Drehmomente achten).

Die Gelenklager werden in zwei Ausführungen hergestellt: Metall-Metall-Gelenklager und selbstschmierende Gelenklager. Metall-Metall-Gelenklager werden auf ein definiertes Lagerspiel hergestellt und selbstschmierende Gelenklager werden auf ein definiertes Losbrechmoment eingestellt.

Beim Einbau von Metall-Metall-Gelenklager ist zu beachten, dass das Lagerspiel, aufgrund möglicher Toleranzüberschneidungen (Lagerdurchmesser zur Gehäusebohrung), unter Umständen, bis Null reduziert werden kann.

Beim Einbau von selbstschmierenden Gelenklager ist zu beachten, dass das Losbrechmoment bzw. Drehmoment, aufgrund möglicher Toleranzüberschneidungen (Lagerdurchmesser zur Gehäusebohrung), unter Umständen um ein vielfaches Ansteigen kann.

Unter Umständen muss das Gelenklager ohne Vorpressung eingebaut werden. Sicherung durch Sicherungsring oder Verklebung.

Unter Lagerspiel oder Lagerluft versteht man das Maß, um das sich der Innenring innerhalb der Lagerschale in radialer oder axialer Richtung in nicht eingebautem und im ungefettetem Zustand verschieben lässt. Gelenklager werden mit einem Radialspiel von 0,013 mm bis max. 0,051 mm und Axialspiel von max. 0,254 mm hergestellt.

Unter dem Losbrechmoment versteht man das Moment, welches benötigt wird, um die Kugel im unbelasteten Zustand in der Lagerschale loszubrechen. Die Gelenklager werden entsprechend der Lagergröße auf ein definiertes Losbrechmoment hergestellt, das in der Tabelle aufgeführt ist.

Das Losbrechmoment wird folgendermaßen ermittelt:  Unmittelbar vor der Messung des Losbrechmoments wird der Innenring in zwei senkrechten Ebenen gekippt und 2–3-mal gedreht, anschließend wird das Drehmoment schrittweise auf die Kugel aufgebracht und das zum Anlaufen der Kugel erforderliche Losbrechmoment wird aufgezeichnet.

Metall-Metall-Gelenklager werden umgebettet geliefert. Als Schmierfette empfehlen wir korrosionsschützende, druckfeste Fette auf Lithium-Basis oder Lithium-Komplex Metallseifenfette (Mehrzweck-Wälzlagerfette) für den Temperaturbereich von –20° C bis +125° C. Bei höheren Temperaturen muss ein Hochtemperaturfett, unter–20° C ein Tieftemperaturfett verwendet werden.

Bei rauem Betrieb und hoher Belastung ist kurz nach Inbetriebnahme eine Temperaturkontrolle empfehlenswert. Sollte nach einer Einlaufzeit von ca. 1 Betriebsstunde ein Temperaturanstieg um 25° C auftreten, ist sofort nachzuschmieren. In jedem Falle ist eine periodische Nachschmierung erforderlich. Gelenkköpfe und Gelenklager die wechselseitig belastet werden, benötigen kürzere Schmierfristen als nur einseitig belastete Lager. Die Schmierfristen sind immer vom Einzelfall und den Umgebungsbedingungen abhängig.

Beim Einsatz in feuchter Umgebung ist es empfehlenswert eine rostfreie bzw. eine abgedichtete Ausführung einzusetzen. Entsprechend dem Einzelfall liefern wir die Lager in folgenden Sonderausführungen:

• rost- und säurefest
• hochtemperaturfest
• tieftemperaturfest
• abgedichtet
• u.a.m.

Der Kipp-Winkel gibt an, wie weit das Lager aus der Mittelstellung heraus kippen kann, ohne Schaden zu nehmen oder seine Funktion zu verlieren.

Das Reibmoment für Gelenklager errechnet sich ausfolgender Gleichung:

M = 5 · 10-4 · μ · P · K

M = Reibmoment [Nm]

μ = Reibwert der Gleitfläche

P = dynamisch äquivalente Lagerlast [N]

K = Innenring-Durchmesser [mm]

Richtwerte für den Reibwert μ

Die niedrigen Reibwerte gelten für hohe Belastungen (p = 80–100 N/mm2) bei geringen Gleitgeschwindigkeiten (v = 5–10 m/min). Die hohen Reibwerte gelten für geringe Belastungen (p = 5–10 N/mm2) bei hohen Gleitgeschwindigkeiten (v = 30–60 m/min).

p = spezifische Flächenpressung [N/mm2]

v = Gleitgeschwindigkeit in der Gleitfläche [m/min]

Die zulässige Gleitgeschwindigkeit ist im Wesentlichen von der auftretenden Flächenpressung, der Gleitpaarung, der Schmierung und einer eventuellen Kühlung abhängig. Die im Lager entstehende Wärme verhält sich proportional zu dem Produkt aus Flächenpressung und Gleitgeschwindigkeit. Bei Überprüfung der Lagergröße ist daher der p · v-Wert zu ermitteln und mit dem zulässigen Wert zu vergleichen.

Ebenso ist das Lager auf die Gleitgeschwindigkeit zu überprüfen.

Um eine Überhitzung zu vermeiden, darf die maximale Geschwindigkeit vzul. und der (p · v) zul. nicht überschritten werden.

p = Flächenpressung = kc · P/C [N/mm2]

kc = spezifische Flächenpressung [N/mm2]

kc_Metall-Metall-Gelenklager=50 [N/mm2]

kc_selbstschmierende-Gelenklager =150 [N/mm2]

P = dynamisch äquivalente Lagerlast [N]

C = Oszillierende Radialbelastung selbstschmierende -Gelenklager [N]

v = mittlere Gleitgeschwindigkeit = 1,745 · 10-5 · K · ß · f [m/min]

K = Innenring-Durchmesser [mm]

ß = Schwenkwinkel >=1 [Grad] (bei Drehbewegung ist ß = 180° einzusetzen)

f = Schwenkfrequenz [min-1]

Richtwerte für den zulässigen p · v-Wert und zulässige Geschwindigkeit

Eine fachgerechte Montage von Gleitlagern ist die Voraussetzung für das Erreichen der vorgesehenen Gebrauchsdauer. Fehler bei der Installation können Beschädigungen der Laufbuchsen verursachen, zu unzulässigen Belastungen führen und die Gebrauchsdauer des Lagers deutlich reduzieren.

Bei Metall-Metall-Gelenklagern wird ein Gehäuse mit einem Spiel zum Gelenklager von 0-0,02mm empfohlen. Durch das Einpressen des Lagers in das Gehäuse kann sich das vorhandene Radialspiel verringern oder vollständig aufheben. Bei der Auslegung der Passung ist die thermische Ausdehnung der eingesetzten Werkstoffe zu berücksichtigen.

Bei selbstschmierende -Gelenklagern wird ein Gehäuse (Gehäuse Bohrung M7) mit einer Übergangspassung zum Gelenklager empfohlen. Durch das Einpressen des Lagers in das Gehäuse kann sich das vorhandene Losbrechmoment bzw. Drehmoment vergrößert werden. Bei der Auslegung der Passung ist die thermische Ausdehnung der eingesetzten Werkstoffe zu berücksichtigen.

Vorteile vom Einrollen:

• Geringe Krafteinwirkung, lagerschonend
• Keine hydraulische Presse erforderlich
• Einfach, da eine Ständerbohrmaschine ausreicht
• Auf Anfrage können wir Ihre Lager verrollen

Einroll- und Einpresswerkzeuge können von der Firma Carl Hirschmann GmbH bezogen werden.

Eine Schulung, sowie weitere Details sind auf Anfrage möglich. Kontaktieren Sie uns einfach.