Hochgeschwindigkeitslager sind Wälzlager, bei denen das Produkt aus Teilkreisdurchmesser （Dpw） und Drehzahl ( n ) ( Dpw × n ) größer ist als ( 1× 10⁶ mm·r/min ). In praktischen Anwendungen können ihre ( Dpw × n )-Werte bis zu ( 3× 10⁶ mm·r/min ) erreichen.
2. Für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb geeignete Lager
Die folgenden Lagertypen und ihre ( Dpw × n )-Werte bei unterschiedlichen Schmierverfahren werden empfohlen
Lagertyp
Ölstrahlschmierung
Ölnebelschmierung
Öl-Luft-Schmierung
Rillenkugellager
1.5 × 10⁶
1.05 × 10⁶
1.56 × 10⁶
Schrägkugellager (15°)
1.5 × 10⁶
1.1 × 10⁶
1.56 × 10⁶
Zylinderrollenlager
1.3 × 10⁶
0.85 × 10⁶
1.17 × 10⁶
Flexibles Rollenlager
1.5 × 10⁶
—
—
Präzisions-Keramikkugellager
2 × 10⁶
—
2 × 10⁶
Wichtige Aspekte beim Einsatz von Hochgeschwindigkeitslagern:
Zentrifugalkraft der Wälzkörper (Stahlkugeln) Bei hohen Drehzahlen steigt die Zentrifugalkraft der Wälzkörper im Lager. Dies kann die Schmier- und Reibungseigenschaften des Lagers beeinflussen. Daher muss die Zentrifugalkraft der Stahlkugel präzise berechnet werden.
D: Stahlkugeldurchmesser (mm) nm: Kugeldrehzahl oder Käfigdrehzahl (r/min) dm: Mittenabstand (halbe Summe aus Außen- und Innendurchmesser des Lagers) (mm)
Bei Hochgeschwindigkeits-Schrägkugellagern verringert sich durch die Zentrifugalkraft, die aus der schnellen Rotation der Wälzkörper entsteht, der Kontaktwinkel am Außenring (ao), während sich der Kontaktwinkel am Innenring (ai) erhöht.
- Gyroskopisches Moment
Bei Lagern mit einem Kontaktwinkel größer als null wirkt auf den Wälzkörper ein Trägheitsmoment, wenn er sich um zwei sich schneidende Achsen dreht – die Umlaufachse und die Eigenrotationsachse. Dieses Trägheitsmoment wird als gyroskopisches Moment bezeichnet.
Unter dem Einfluss des gyroskopischen Moments neigt die Stahlkugel dazu, innerhalb der axialen Ebene eine Drehbewegung um ihre eigene Achse auszuführen. Diese Drehbewegung wird als gyroskopischer Spin oder gyroskopische Eigenrotation bezeichnet.
Der gyroskopische Spin stellt eine Gleitbewegung der Stahlkugel relativ zur Laufbahn dar, wodurch Reibung und Wärmeentwicklung zunehmen. Unter normalen Betriebsbedingungen ist ein gyroskopischer Spin der Stahlkugeln in Lagern nicht zulässig.
Zur Vermeidung von Kreiselbewegungen können folgende Maßnahmen ergriffen werden
Reduzierung des Kreiselmoments durch die konstruktive Auslegung der Lagerstruktur. Axiale Vorspannung zur Erhöhung der Kontaktlast aufbringen. Erhöhung des Reibungskoeffizienten in der Kontaktzone.
Diese Maßnahmen helfen, Kreiselbewegungen zu vermeiden und die Leistung sowie Lebensdauer des Lagers zu verbessern. Berechnung des Kreiselmoments（Kugellager）