Technische Hinweise zu Gelenklagern und Gelenkköpfen

Lagerspiel

Unter Lagerspiel oder Lagerluft versteht man das Maß, um das sich der Innenring innerhalb der Lagerschalen in radialer oder axialer Richtung in nicht eingebautem und ungefettetem Zustand verschieben lässt. Gelenkköpfe und Gelenklager werden entsprechend der Gleitpaarung und der Lagergröße mit unterschiedlichem Lagerspiel hergestellt, das in den Tabellen aufgeführt ist.

Beim Einbau von Gelenklagern ist zu beachten, dass das Lagerspiel, aufgrund möglicher Toleranzüberschneidungen (Lagerdurchmesser zur Gehäusebohrung), unter Umständen bis Null reduziert werden kann. Unter Umständen muss das Gelenklager ohne Vorpressung eingebaut werden. Sicherung durch Sicherungsring oder Verklebung.
Die Messbelastung beträgt 100 N.

Lagerspiel bei geschmierter Ausführung (bei Raumtemperatur)


Lagerspiel bei geschmierter Ausführung

Lagerspiel bei wartungsfreier Ausführung (bei Raumtemperatur)


Lagerspiel bei wartungsfreier Ausführung
Das Axialspiel beträgt das 2–3 fache des Radialspiels, bei gleicher Messbelastung (gemessen bei Raumtemperatur).

Auswahl des Lagerspiels

Geschmierte Ausführung

Liegen keine besonderen Gründe für ein verringertes Lagerspiel nach C2 vor, sollte unbedingt das Radialspiel »Normal« gewählt werden. Dieses Lagerspiel bietet bei hohem Lager-Traganteil die beste Schmierfettverteilung. Ohne besondere Bestellangaben werden alle Gelenkköpfe und Gelenklager mit Radialspiel »Normal« geliefert.

Wartungsfreie Ausführung

Diese Ausführung zeichnet sich durch geringes Lagerspiel und einen hohen Traganteil aus. Ohne besondere Bestellangaben wird die wartungsfreie Ausführung mit dem Radialspiel »Normal« geliefert. Soll beim Einsatz von mehreren Gelenkköpfen oder Gelenklagern das Gesamtreibmoment gering gehalten werden, sind Lager mit einem Radialspiel entsprechend C3 zu verwenden.

Berücksichtigung der Umgebung

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
  • u.a.m.

Schmierung

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

Erst- und Nachschmierung, Schmierfristen

Bei rauem Betrieb und hoher Belastung ist kurz nach Inbetriebnahme eine Temperaturkontrolle empfehlenswert. Sollte nach einer Einlaufzeit von ca. eine 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. Für die Mindestschmierfristen gelten folgende Richtwerte:
  • Bei einseitiger Lastrichtung: t=Gh / 30
  • Bei wechselnder Lastrichtung: t= Gh / 130
t = die Schmierfrist in Betriebsstunden
Gh = die Gebrauchsdauer in Betriebsstunden

Eine noch häufigere Nachschmierung bringt keinen Vorteil, weil dadurch das hydrodynamische Gleichgewicht an der Gleitfläche zerstört werden kann. Bei Nichteinhaltung der Nachschmierfristen ist mit einem Bruchteil der Gebrauchsdauer zu rechnen.

Die Gelenkköpfe mit Innengewinde sind ab Größe 5 und mit Außengewinde ab Größe 6 mit Trichterschmiernippeln nach DIN 3405 ausgerüstet. Andere Schmiernippel montieren wir auf Wunsch. Bei der wartungsfreien Ausführung wird während der Einlaufphase ein geringer Teil des PTFE von der Gleitfolie auf den Innenring übertragen. Es entsteht ein Glättungseffekt. Das führt zur Verminderung der Reibung und trägt zur Erhöhung der Gebrauchsdauer bei. Ein Fett- oder Ölfilm verhindert den Glättungseffekt. Deshalb empfehlen wir die ungeschmierte Anwendung.

Betriebstemperatur

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 nachschmierbaren Gelenkköpfen und 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.

Die wartungsfreien Lager können im Temperaturbereich von –50°C bis +150°C eingesetzt werden (auf Verringerung bzw. Vergrößerung des Lagerspiels achten). Bei abgedichteten Gelenkköpfen und Gelenklagern werden Dichtmanschetten aus Fluorelastomer -Kautschuk (Viton® B), bis +250° eingesetzt.

Reibmoment M

Das Reibmoment für Gelenkköpfe und Gelenklager errechnet sich aus folgender Gleichung:
M = 5 · 10-4 · μ · P · K

M = Reibmoment
μ = Reibwert der Gleitfläche
P = dynamisch äquivalente Lagerlast
K = Innenring-Durchmesser

Richtwerte für den Reibwert μ


Richtwerte für den Reibwert

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]

Tragzahlen

Die dynamische Tragzahl C

Die dynamische Tragzahl C ist ein Kennwert für die Berechnung der Gebrauchsdauer von Gelenkköpfen und Gelenklagern, die dynamisch beansprucht werden, d. h. unter Belastung Kipp-, Schwenk- oder Drehbewegungen auszuführen haben. Der dynamischen Tragzahl C liegen die in der Tabelle angegebenen Werte der spezifischen
Flächenpressung kc zugrunde.

Dynamische Tragzahl C

Die statische Tragzahl Co

Die statische Tragzahl Co stellt die max. zulässige Belastung dar, bei der keine bleibende Verformung der Gleitfläche oder
des Außenteiles auftritt. Beim Gelenklager müssen die umgebenden Bauteile so ausgelegt sein, dass sie eine Verformung
des Lagers verhindern. Bei Gelenkköpfen entspricht Co der auf den schwächsten Querschnitt bezogenen zulässigen Belastung, die aus der Streckgrenze des Außenteilwerkstoffes, mit einem Sicherheitsfaktor von 1,2 resultiert. Die Bruchlast beträgt mindestens das 1,5-fache von Co.

Die axiale Belastbarkeit

Die axiale Belastbarkeit der Gelenkköpfe und der Gelenklager wird durch die axiale Befestigung der Lagerschalen (eingebördelt), bzw. durch den Schaft mit Außengewinde des Außenteiles begrenzt.

Beim Gelenklager ohne Stahlaußenring (Typ SC.. und SCP..) muss darauf geachtet werden, dass die axiale Abstützung der Lagerschalen, die in der Tabelle angegebenen Kräfte sowohl statisch als auch dynamisch aufnehmen kann. Die max. zulässige axiale Belastung errechnet sich nach den in der Tabelle angegebenen Werten.

Die axiale Belastbarkeit