Ich schlage mal eine Überarbeitung des Artikels vor. Weil ich nicht über alles ganz genau informiert bin, erstmal hier auf der Diskussionsseite.
Ich bitte um reichlich Kommentare... --DanielHL 14:21, 26. Nov 2005 (CET)
Ein Hydrodynamisches Gleitlager gehört zu den Lagern im Maschinenbau. Beim hydrodynamischen Gleitlager entsteht im Betrieb ein Schmierfilm aus Öl oder Fett zwischen Lagerzapfen und Lagerschale, die Welle gleitet ohne direkten Kontakt zum Zapfen.
Funktionsprinzip
Hydrodynamische Gleitlager funktionieren nach dem Prinzip des Schmierkeils (Teorie von Reynolds, 1886). Dieser Keil ist ein sich verengender Querschnitt, der in der Praxis von der exzentrisch in der Lagerschale befindlichen Lagerzapfens und der Lagerschale selbst gebildet wird. Durch die rotation des Zapfens wird durch Schubspannungen im Fluid ein Volumenstrom durch den Keil gefördert. Da sich der Querschnitt verengt, der Volumenstrom aber nach der Kontinuitätsgleichung kosntant belibt, entsteht eine hydrodynamische Druckverteilung, die auf den Lagerzapfen eine Kraft ausübt. Diese Kraft ist die Gegenkraft zur äußerlich wirkenden Lagerkraft.
Betriebsbereiche
Ein Gleitlager kennt vier diskrete Betriebsbereiche:
- Stillstand / Anfahren
- Übergangsbereich
- Nennbetrieb
- kritischer Betrieb / zentrischer Lauf
Diese Betriebsbereiche können im Stribeck-Diagramm gekennzeichnet werden. Im Stillstand und Anfahrzustand liegt der Wellenzapfen auf der Lagerschale auf. Bei Rotation tritt eine relativ hohe Festkörperreibung auf, die auf dauer die Lagerbuchse beansprucht. Ab einer bestimmten Drehzahl, der Übergangsdrehzahl, ist der hydrodynamische Schmierfilm tragfähig, der Zapfen beginnt auf dem Fluid zu gleiten. In diesem Betriebsbereich herrscht Mischreibung (Festkörperreibung und Flüssigkeitsreibung). Nach dem Übergangsbereich läuft das Lager im volltragenden Bereich. Obwohl hier nur noch Flüssigkeitsreibung auftritt, ist der Betrag der Reibung aufgrund der steigenden Drehzahl höher als bei Übergangsdrehzahl. Steigt die Drehzahl zu weit an, ist die zur Bildung des Schmierkeils nötige Exzentriziät des Wellenzapfens nicht mehr vorhanden, da der Wellenzapfen sich bei steigender Drehzahl dem Mittelpunkt der Lagerschale nähert. In diesem Punkt bricht der hydrodynamische Schmierfilm zusammen und das Lager kann durch Schwingungen und Stöße zerstört werden.
Gleitlager müssen bei der Dimensionierung immer den Betriebspunkt im volltragenden Bereich haben, auch wenn die Reibung dort geringfügig höher ist. Der Überganspunkt ist sehr instabil, da schon bei kleinen Drehzahländerungen Mischreibung auftreten kann, die das Lager verschleißen lässt.
Sommerfeldzahl
Die Sommerfeldzahl ist eine dimensionslose Kennzahl für den Lastbereich von Gleitlagern (nach Arnold Sommerfeld). Sie ist wie folgt definiert:
wobei:
- : spez. Lagerbelastung, gegeben aus Lagerkraft auf die projizierte Lagerfläche
- : relatives Spiel im Betrieb; (Durchmesser Schale-Durchmesser Zapfen)/(Durchmesser Schale)
- : effektive dynamische Viskosität des Schmiermittels bei Betriebstemperatur
- : effektive Winkelgeschwindigkeit
Folgende Bereiche ergeben sich:
| So <= 1 | Schnelllaufbereich |
| 1 < So < 3 | Mittellastbereich |
| So > 3 | Schwerlastbereich |
| 1 < So < 10 | Sollgrenzen in der Praxis |
Anwendungsbereiche
Gleitlager haben folgende Vorteile:
- verschleißfreier Dauerbetrieb
- auch bei hohen Belastungen und Drehzahlen
- große Lagerdurchmesser möglich
- einfache Montage durch geteilte Lagerschalen
Diese Vorteile machen sie zum idealen Lagertyp im Schwermaschinenbau, also bei größeren Motoren, Getrieben und hoch belasteten Wellen.