Lebensdauerbeiwert aISO
Einflussgrößen auf den Beiwert
Das genormte Rechenverfahren für den Lebensdauerbeiwert aISO berücksichtigt im Wesentlichen:
- die Belastung des Lagers
- den Schmierungszustand (Viskosität und Art des Schmierstoffs, Drehzahl, Lagergröße, Additivierung)
- die Ermüdungsgrenze des Werkstoffs
- die Bauart des Lagers
- die Eigenspannung des Werkstoffs
- die Umgebungsbedingungen
- die Verunreinigung des Schmierstoffs.
Lebensdauerbeiwert für Betriebsbedingungen
Legende
aISO |
- |
Lebensdauerbeiwert für Betriebsbedingungen ➤ Bild bis ➤ Bild
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eC |
- |
Lebensdauerbeiwert für Verunreinigung ➤ Tabelle
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Cu |
N |
Ermüdungsgrenzbelastung, siehe Produkttabellen
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P |
N |
Dynamisch äquivalente Lagerbelastung
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κ |
- |
Viskositätsverhältnis ➤ Link Für κ > 4 ist mit κ = 4 zu rechnen. Für κ < 0,1 ist dieses Rechenverfahren nicht anwendbar.
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Berücksichtigung von EP‑Additiven im Schmierstoff
Nach ISO 281 können EP-Additive im Schmierstoff auf folgende Art berücksichtigt werden:
- Bei einem Viskositätsverhältnis κ < 1 und einem Verunreinigungsbeiwert eC ≧ 0,2 kann bei Verwendung von Schmierstoffen mit nachgewiesen wirksamen EP-Additiven mit dem Wert κ = 1 gerechnet werden. Bei starker Verschmutzung (Verunreinigungsbeiwert eC < 0,2) ist die Wirksamkeit der Additivierung unter diesen Verschmutzungsbedingungen nachzuweisen. Der Nachweis der Wirksamkeit der EP-Additive kann in der realen Anwendung oder in einem Wälzlager-Prüfgerät FE8 nach DIN 51819-1 erfolgen
- Wird bei nachgewiesen wirksamen EP-Additiven mit dem Wert κ = 1 gerechnet, ist der Lebensdauerbeiwert auf aISO ≦ 3 zu begrenzen. Falls der für das tatsächliche κ berechnete Wert aISO größer als 3 ist, kann mit diesem Wert gerechnet werden.
Für praktische Betrachtungen ist der Lebensdauerbeiwert auf aISO ≦ 50 zu begrenzen. Dieser Grenzwert gilt ebenfalls, wenn eC · Cu/P > 5 ergibt. Für ein Viskositätsverhältnis κ > 4 ist der Wert κ = 4 einzusetzen; für κ < 0,1 ist die Berechnung nicht gültig.
Der Lebensdauerbeiwert aISO kann – abhängig von der Lagerbauart – aus ➤ Bild bis ➤ Bild bestimmt werden.
Lebensdauerbeiwert aISO für Radial-Rollenlager
aISO = Lebensdauerbeiwert
Cu = Ermüdungsgrenzbelastung
eC = Verunreinigungsbeiwert
P = Dynamische äquivalente Lagerbelastung
κ = Parameter für den Schmierungszustand (Viskositätsverhältnis)
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Lebensdauerbeiwert aISO für Axial-Rollenlager
aISO = Lebensdauerbeiwert
Cu = Ermüdungsgrenzbelastung
eC = Verunreinigungsbeiwert
P = Dynamische äquivalente Lagerbelastung
κ = Parameter für den Schmierungszustand (Viskositätsverhältnis)
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Lebensdauerbeiwert aISO für Radial-Kugellager
aISO = Lebensdauerbeiwert
Cu = Ermüdungsgrenzbelastung
eC = Verunreinigungsbeiwert
P = Dynamische äquivalente Lagerbelastung
κ = Parameter für den Schmierungszustand (Viskositätsverhältnis)
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Lebensdauerbeiwert aISO für Axial-Kugellager
aISO = Lebensdauerbeiwert
Cu = Ermüdungsgrenzbelastung
eC = Verunreinigungsbeiwert
P = Dynamische äquivalente Lagerbelastung
κ = Parameter für den Schmierungszustand (Viskositätsverhältnis)
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Viskositätsverhältnis κ
Das Viskositätsverhältnis κ ist ein Maß für die Güte der Schmierfilmbildung ➤ Formel.
Viskositätsverhältnis
Legende
κ |
- |
Viskositätsverhältnis
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ν |
mm2/s |
Kinematische Viskosität des Schmierstoffs bei Betriebstemperatur
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ν1 |
mm2/s |
Bezugsviskosität des Schmierstoffs bei Betriebstemperatur
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Bezugsviskosität
Die Bezugsviskosität ν1 wird mit Hilfe des mittleren Lagerdurchmessers dM = (D + d)/2 und der Betriebsdrehzahl n bestimmt ➤ Bild.
Nennviskosität
Die Nennviskosität des Öls bei +40 °C ergibt sich aus der geforderten Betriebsviskosität ν und der Betriebstemperatur ϑ, ➤ Bild. Bei Schmierfetten ist ν die Betriebsviskosität des Grundöls.
Bei hochbelasteten Lagern mit größeren Gleitanteilen kann die Temperatur im Kontaktbereich der Rollkörper bis 20 K höher sein als die am still stehenden Ring messbare Temperatur (ohne Einfluss von Fremderwärmung).
Die Berücksichtigung der EP-Additive zur Berechnung der erweiterten modifizierten Lebensdauer Lnm ➤ Link.
ν1 für n < 1 000 min-1 oder n ≧ 1 000 min-1
Die Bezugsviskosität ν1 berechnet sich für n < 1 000 min-1 nach ➤ Formel, für n ≧ 1 000 min-1 nach➤ Formel. Durch die Fallunterscheidung wird der Effekt der Starvation bei hohen Drehzahlen berücksichtigt.
Bezugsviskosität
Bezugsviskosität
Legende
ν1 |
mm2/s |
Bezugsviskosität des Schmierstoffs bei Betriebstemperatur
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n |
min-1 |
Betriebsdrehzahl
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dM |
mm |
Mittlerer Lagerdurchmesser dM = (D + d)/2.
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ν1 für synthetische Öle
Nach ISO 281:2007 können die Gleichungen ➤ Formel und ➤ Formel näherungsweise auch für synthetische Öle, wie beispielsweise Öle auf Basis synthetischer Kohlenwasserstoffe (SHC), angewandt werden.
Bezugsviskosität ν1
ν1 = Bezugsviskosität
dM = Mittlerer Lagerdurchmesser; (d + D)/2
n = Betriebsdrehzahl
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ν/ϑ-Diagramm für Mineralöle
ν = Betriebsviskosität
ϑ = Betriebstemperatur
ν40 = Viskosität bei +40 °C
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Lebensdauerbeiwert bei Verunreinigung
Verunreinigungsbeiwert eC
Der Lebensdauerbeiwert für Verunreinigung eC berücksichtigt den Einfluss von Verunreinigungen im Schmierspalt auf die Lebensdauer ➤ Tabelle.
Die verminderte Lebensdauer durch feste Partikel im Schmierspalt hängt ab von:
- der Art, Größe, Härte und Menge der Partikel
- der relativen Schmierfilmhöhe
- der Lagergröße.
Komplexe Wechselwirkungen zwischen diesen Einflussgrößen lassen nur grobe Anhaltswerte zu. Die Tabellenwerte gelten für Verunreinigungen durch feste Partikel (Beiwert eC ). Nicht berücksichtigt sind andere Verschmutzungen wie Verunreinigungen durch Wasser oder andere Flüssigkeiten. Bei starker Verschmutzung (eC → 0) können die Lager durch Verschleiß ausfallen. Die Gebrauchsdauer liegt dann weit unter der berechneten Lebensdauer.
➤ Tabelle zeigt Anhaltswerte für den Verunreinigungsbeiwert eC. Die Werte sind in DIN ISO 281 angegeben. Eine Hilfestellung zur Auswahl der geeigneten Sauberkeitsstufe gibt DIN ISO 281 Beiblatt 3. In diesem Beiblatt werden auch Hinweise gegeben, wie die einzelnen Sauberkeitsstufen zu erreichen sind.
Lebensdauerbeiwert aISO
Einflussgrößen auf den Beiwert
Das genormte Rechenverfahren für den Lebensdauerbeiwert aISO berücksichtigt im Wesentlichen:
- die Belastung des Lagers
- den Schmierungszustand (Viskosität und Art des Schmierstoffs, Drehzahl, Lagergröße, Additivierung)
- die Ermüdungsgrenze des Werkstoffs
- die Bauart des Lagers
- die Eigenspannung des Werkstoffs
- die Umgebungsbedingungen
- die Verunreinigung des Schmierstoffs.
Lebensdauerbeiwert für Betriebsbedingungen
Legende
aISO |
- |
Lebensdauerbeiwert für Betriebsbedingungen ➤ Bild bis ➤ Bild
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eC |
- |
Lebensdauerbeiwert für Verunreinigung ➤ Tabelle
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Cu |
N |
Ermüdungsgrenzbelastung, siehe Produkttabellen
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P |
N |
Dynamisch äquivalente Lagerbelastung
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κ |
- |
Viskositätsverhältnis ➤ Link Für κ > 4 ist mit κ = 4 zu rechnen. Für κ < 0,1 ist dieses Rechenverfahren nicht anwendbar.
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Berücksichtigung von EP‑Additiven im Schmierstoff
Nach ISO 281 können EP-Additive im Schmierstoff auf folgende Art berücksichtigt werden:
- Bei einem Viskositätsverhältnis κ < 1 und einem Verunreinigungsbeiwert eC ≧ 0,2 kann bei Verwendung von Schmierstoffen mit nachgewiesen wirksamen EP-Additiven mit dem Wert κ = 1 gerechnet werden. Bei starker Verschmutzung (Verunreinigungsbeiwert eC < 0,2) ist die Wirksamkeit der Additivierung unter diesen Verschmutzungsbedingungen nachzuweisen. Der Nachweis der Wirksamkeit der EP-Additive kann in der realen Anwendung oder in einem Wälzlager-Prüfgerät FE8 nach DIN 51819-1 erfolgen
- Wird bei nachgewiesen wirksamen EP-Additiven mit dem Wert κ = 1 gerechnet, ist der Lebensdauerbeiwert auf aISO ≦ 3 zu begrenzen. Falls der für das tatsächliche κ berechnete Wert aISO größer als 3 ist, kann mit diesem Wert gerechnet werden.
Für praktische Betrachtungen ist der Lebensdauerbeiwert auf aISO ≦ 50 zu begrenzen. Dieser Grenzwert gilt ebenfalls, wenn eC · Cu/P > 5 ergibt. Für ein Viskositätsverhältnis κ > 4 ist der Wert κ = 4 einzusetzen; für κ < 0,1 ist die Berechnung nicht gültig.
Der Lebensdauerbeiwert aISO kann – abhängig von der Lagerbauart – aus ➤ Bild bis ➤ Bild bestimmt werden.
Lebensdauerbeiwert aISO für Radial-Rollenlager
aISO = Lebensdauerbeiwert
Cu = Ermüdungsgrenzbelastung
eC = Verunreinigungsbeiwert
P = Dynamische äquivalente Lagerbelastung
κ = Parameter für den Schmierungszustand (Viskositätsverhältnis)
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Lebensdauerbeiwert aISO für Axial-Rollenlager
aISO = Lebensdauerbeiwert
Cu = Ermüdungsgrenzbelastung
eC = Verunreinigungsbeiwert
P = Dynamische äquivalente Lagerbelastung
κ = Parameter für den Schmierungszustand (Viskositätsverhältnis)
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Lebensdauerbeiwert aISO für Radial-Kugellager
aISO = Lebensdauerbeiwert
Cu = Ermüdungsgrenzbelastung
eC = Verunreinigungsbeiwert
P = Dynamische äquivalente Lagerbelastung
κ = Parameter für den Schmierungszustand (Viskositätsverhältnis)
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Lebensdauerbeiwert aISO für Axial-Kugellager
aISO = Lebensdauerbeiwert
Cu = Ermüdungsgrenzbelastung
eC = Verunreinigungsbeiwert
P = Dynamische äquivalente Lagerbelastung
κ = Parameter für den Schmierungszustand (Viskositätsverhältnis)
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Viskositätsverhältnis κ
Das Viskositätsverhältnis κ ist ein Maß für die Güte der Schmierfilmbildung ➤ Formel.
Viskositätsverhältnis
Legende
κ |
- |
Viskositätsverhältnis
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ν |
mm2/s |
Kinematische Viskosität des Schmierstoffs bei Betriebstemperatur
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ν1 |
mm2/s |
Bezugsviskosität des Schmierstoffs bei Betriebstemperatur
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Bezugsviskosität
Die Bezugsviskosität ν1 wird mit Hilfe des mittleren Lagerdurchmessers dM = (D + d)/2 und der Betriebsdrehzahl n bestimmt ➤ Bild.
Nennviskosität
Die Nennviskosität des Öls bei +40 °C ergibt sich aus der geforderten Betriebsviskosität ν und der Betriebstemperatur ϑ, ➤ Bild. Bei Schmierfetten ist ν die Betriebsviskosität des Grundöls.
Bei hochbelasteten Lagern mit größeren Gleitanteilen kann die Temperatur im Kontaktbereich der Rollkörper bis 20 K höher sein als die am still stehenden Ring messbare Temperatur (ohne Einfluss von Fremderwärmung).
Die Berücksichtigung der EP-Additive zur Berechnung der erweiterten modifizierten Lebensdauer Lnm ➤ Link.
ν1 für n < 1 000 min-1 oder n ≧ 1 000 min-1
Die Bezugsviskosität ν1 berechnet sich für n < 1 000 min-1 nach ➤ Formel, für n ≧ 1 000 min-1 nach➤ Formel. Durch die Fallunterscheidung wird der Effekt der Starvation bei hohen Drehzahlen berücksichtigt.
Bezugsviskosität
Bezugsviskosität
Legende
ν1 |
mm2/s |
Bezugsviskosität des Schmierstoffs bei Betriebstemperatur
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n |
min-1 |
Betriebsdrehzahl
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dM |
mm |
Mittlerer Lagerdurchmesser dM = (D + d)/2.
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ν1 für synthetische Öle
Nach ISO 281:2007 können die Gleichungen ➤ Formel und ➤ Formel näherungsweise auch für synthetische Öle, wie beispielsweise Öle auf Basis synthetischer Kohlenwasserstoffe (SHC), angewandt werden.
Bezugsviskosität ν1
ν1 = Bezugsviskosität
dM = Mittlerer Lagerdurchmesser; (d + D)/2
n = Betriebsdrehzahl
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ν/ϑ-Diagramm für Mineralöle
ν = Betriebsviskosität
ϑ = Betriebstemperatur
ν40 = Viskosität bei +40 °C
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Lebensdauerbeiwert bei Verunreinigung
Verunreinigungsbeiwert eC
Der Lebensdauerbeiwert für Verunreinigung eC berücksichtigt den Einfluss von Verunreinigungen im Schmierspalt auf die Lebensdauer ➤ Tabelle.
Die verminderte Lebensdauer durch feste Partikel im Schmierspalt hängt ab von:
- der Art, Größe, Härte und Menge der Partikel
- der relativen Schmierfilmhöhe
- der Lagergröße.
Komplexe Wechselwirkungen zwischen diesen Einflussgrößen lassen nur grobe Anhaltswerte zu. Die Tabellenwerte gelten für Verunreinigungen durch feste Partikel (Beiwert eC ). Nicht berücksichtigt sind andere Verschmutzungen wie Verunreinigungen durch Wasser oder andere Flüssigkeiten. Bei starker Verschmutzung (eC → 0) können die Lager durch Verschleiß ausfallen. Die Gebrauchsdauer liegt dann weit unter der berechneten Lebensdauer.
➤ Tabelle zeigt Anhaltswerte für den Verunreinigungsbeiwert eC. Die Werte sind in DIN ISO 281 angegeben. Eine Hilfestellung zur Auswahl der geeigneten Sauberkeitsstufe gibt DIN ISO 281 Beiblatt 3. In diesem Beiblatt werden auch Hinweise gegeben, wie die einzelnen Sauberkeitsstufen zu erreichen sind.