1. Überblick über den Einfluss der Drehzahl auf die Erwärmung von Motorlagern
Die Erwärmung von Motorlagern hängt mit der Drehzahl des Motors zusammen. Bei der Auswahl von Motorlagern prüfen Ingenieure die maximalen und minimalen Drehzahlen des Lagers. Ziel der Drehzahlprüfung ist es unter anderem, die Kontaktspannung zwischen Wälzkörpern und Laufbahnen, die Fliehkraft bei den jeweiligen Drehzahlen, die Schmierung sowie viele weitere Faktoren zu berücksichtigen. Wenn einer dieser Punkte nicht korrekt ausgelegt oder bewertet wird, kann das Motorlager überhitzen und übermäßig hohe Temperaturen aufweisen.
2. Arten variabler Drehzahlbedingungen (Anfahren, Stoppen, Beschleunigung/Verzögerung, Richtungswechsel)
Es ist zu beachten, dass bei der Betrachtung der oberen und unteren Drehzahlgrenzen (maximale und minimale Drehzahl) eines Motorlagers auch der Einfluss von Drehzahlschwankungen auf die Lagererwärmung berücksichtigt werden muss. Zu solchen variablen Drehzahlbedingungen gehören Anfahren, Stoppen, Beschleunigung und Verzögerung. Unter realen Betriebsbedingungen umfasst dies langsame und schnelle Drehzahländerungen sowie Änderungen der Drehrichtung. Im Allgemeinen ist der Einfluss auf das Lager nicht erheblich, wenn ein Motor langsame, gleichgerichtete Drehzahländerungen durchläuft. Zu den Drehzahlschwankungen, die Motorlager beeinflussen, gehören erstens häufige Start-Stopp-Bedingungen (die gleichgerichtete Drehzahländerungen umfassen können) und schnelle Drehzahländerungen; zweitens Reversierbedingungen (hin- und hergehende Bewegung).
3. Zusammenhang zwischen Ölfilmbildung und Gleitreibung
Der Hauptgrund, warum die oben genannten Drehzahlschwankungen die Erwärmung des Lagers beeinflussen, liegt in ihrem Einfluss auf die Bildung des Ölfilms. Bekanntlich ist die Drehzahl eine grundlegende Voraussetzung dafür, dass sich in einem Motorlager ein Öl- oder Fettfilm bildet. Wenn die Drehzahl variiert, kann zwischen Wälzkörpern und Laufbahnen Gleitreibung auftreten. Außerdem kann sich der Schmierfilm bei schnellen Drehzahlschwankungen oder Richtungswechseln möglicherweise nicht wirksam ausbilden. Dies führt zu Metall-auf-Metall-Kontakt, der eine Erwärmung oder Verschleiß des Lagers verursachen kann.
4. Empfehlungen zur Lagerauswahl und Schmierung bei einseitiger Drehzahländerung
Bei einseitigen Drehzahländerungen, einschließlich häufiger Starts und Stopps, sollte bei Überhitzung des Motorlagers geprüft werden, ob die Lagerauswahl für diese Betriebsbedingungen geeignet ist. Für Anwendungen mit variabler Drehzahl empfiehlt sich die Auswahl von Lagern mit einem robusten Käfig, vorzugsweise einem leichten Käfig aus einem weichen Werkstoff. Dadurch werden Kollisionen zwischen Käfig und Wälzkörpern während Drehzahländerungen reduziert, was zusätzliche Schäden und Erwärmung minimiert. Außerdem kann ein Schmierfett mit Anti-Verschleiß-Additiven gewählt werden, um Reibung, Erwärmung und Verschleiß zu verringern, die durch Gleitkontakt zwischen Lagerkomponenten bei Drehzahländerungen entstehen.
5. Lagerprüfung und Extreme-Pressure-(EP-)Additive bei oszillierenden Bedingungen
Bei oszillierenden bzw. reversierenden Betriebsbedingungen ist eine zusätzliche Überprüfung der Lagerauswahl erforderlich. Beispielsweise sollten statische Tragfähigkeitsberechnungen berücksichtigt werden, nicht nur die Berechnung der nominellen Ermüdungslebensdauer. Bei Lagern mit oszillierender Bewegung sollten Schmierstoffe mit Extreme-Pressure-(EP-)Additiven ausgewählt werden, um die Oberflächen der Reibpartner bei niedrigen Drehzahlen und während Richtungswechseln zu schützen.
6. Zusammenfassung der Verbesserungsmaßnahmen bei ungünstiger Ölfilmbildung
Aus den oben genannten Prüfungen wird deutlich, dass der Schwerpunkt auf Schmiermaßnahmen und Verbesserungsmethoden unter Bedingungen liegt, die für die Ölfilmbildung ungünstig sind. Das Hauptziel besteht darin, die Ölfilmbildung zu fördern oder, wenn sich kein Film ausbilden kann, andere Maßnahmen wie EP-Additive einzusetzen, um direkten Metall-auf-Metall-Kontakt und Reibung zwischen Lagerkomponenten zu verhindern.