Motorlagerspiel: Was ist es und wie wählt man es aus?

Zu den Bestandteilen eines Lagers zählen wir im Allgemeinen: Innenring, Außenring, Wälzkörper, Käfig, Dichtungen und Schmierung. In der Tat wurde in früheren Vorlesungen für Motoringenieure das Spiel eines Motorlagers als eine der Komponenten eines Lagers aufgeführt.

Natürlich handelt es sich beim Spiel um einen Luftspalt und nicht um eine physikalische Komponente, aber die Aufmerksamkeit, die die Ingenieure dem Spiel bei der Konstruktion, dem Einbau, der Verwendung und der Wartung widmen, ist nicht geringer als bei jedem anderen physikalischen Teil des Lagers.

Wie groß ist das Spiel eines Motorlagers?

Lagerspiel bezieht sich in der Regel auf die Bewegung eines Rings relativ zu einem festen Ring des Lagers. Wenn diese Bewegung axial ist, wird sie als Axialspiel bezeichnet; wenn sie radial ist, wird sie als Radialspiel bezeichnet.

Die folgende Abbildung zeigt die Radial- und Axialluft eines Rillenkugellagers:

In der Abbildung:

• Radiales Spiel des Lagers = δ
• Axiales Spiel des Lagers = δ1 + δ2

Lagerspiele werden durch entsprechende nationale und internationale Normen geregelt. Die üblicherweise verwendete Radialluft für Wälzlager, GB/T4604-93, kategorisiert die Lagerluft wie folgt:

• Gruppe 2, eine Räumungsgruppe, die kleiner ist als die Gruppe 0
• Gruppe 0, die Standardabfertigungsgruppe
• Gruppe 3, eine größere Räumungsgruppe als Gruppe 0

Die Norm legt auch andere Spielgruppen fest. Die in der Praxis am häufigsten verwendeten Lagerluftgruppen für Industriemotoren sind die Standardluftgruppe (Gruppe 0) und die Gruppe C3.

Tabelle 1: Radiale Lagerluft von Rillenkugellagern (zylindrische Bohrung) - Einheit: µm

Radiale Lagerluft von Rillenkugellagern

Für den Motorenbauer sind die am häufigsten verwendeten Lagerarten Rillenkugellager und Zylinderrollenlager. Wenn Lagerspiele für andere Lagerarten benötigt werden, können diese aus den entsprechenden nationalen Normen oder von den Herstellern entnommen werden.

Wie sollte das Spiel eines Motorlagers gewählt werden?

Erstens handelt es sich bei den in den oben genannten Normen genannten Werten für das Lagerspiel um Anfangswerte, d. h. um die Werte für das Lagerspiel, wenn das Lager noch nicht eingebaut oder verwendet wurde. Wenn das Lager eingebaut, in Betrieb genommen und in Betrieb ist, ist die Lagerluft ein kritischer Faktor für den Lagerbetrieb.

Im Allgemeinen ist die Passung zwischen dem Rotor des Innenläufermotors und dem Lager relativ fest, während die Passung zwischen dem Lagergehäuse und dem Außenring des Lagers relativ locker ist. Auf diese Weise dehnt sich der Innenring des Lagers nach außen aus, wodurch sich das Spiel verringert. Wir nennen dies die Verringerung des Einbauspiels.

Im Betriebszustand des Lagers besteht in der Regel ein Temperaturunterschied zwischen dem Innen- und dem Außenring des Lagers, der zu einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung des Innen- und des Außenrings des Lagers führt und somit das Spiel verändert. Wir nennen dies die temperaturbedingte Spielverminderung.

Das tatsächliche Betriebsspiel des Lagers ist also das Ausgangsspiel abzüglich der Verringerung des Einbauspiels und der Verringerung des Spiels durch die Temperatur.

δ_Arbeit = δ_anfänglich - δ_installieren - δ_Temperatur

Die Lebensdauer eines typischen Motorlagers hängt wie folgt mit seinem Betriebsspiel zusammen:

• Vertikale Achse: Das Verhältnis zwischen der tatsächlichen Lebensdauer und der erwarteten Lebensdauer eines Lagers bei verschiedenen effektiven Lagerspielen (Betriebsspielen).
• Horizontale Achse: Das effektive Spiel (Betriebsspiel) des Lagers.

Es ist klar zu erkennen, dass die höchste Lebensdauer des Lagers erreicht wird, wenn das Spiel kleiner als Null ist. Dies bedeutet, dass die Lebensdauer eines Lagers theoretisch am längsten ist, wenn das Betriebsspiel des Lagers negativ ist.

Der Betrieb bei diesem Wert birgt jedoch ein Risiko. Betrachtet man die Steigung der Kurve auf beiden Seiten, so wird deutlich, dass die Kurve steil ansteigt, wenn der tatsächliche Betriebsspielraum geringer ist als der Spielraum bei maximaler Lebensdauer, und dass die Lebensdauer bei einer weiteren Verringerung des Spielraums drastisch abnimmt.

Im Gegensatz dazu führt eine Vergrößerung des Lagerspiels zu einer wesentlich langsameren Abnahme der Lagerlebensdauer.

Wenn also das Betriebsspiel des Lagers den optimalen Wert für eine maximale Lebensdauer erreicht hat, führt jede weitere Verringerung aufgrund veränderter Betriebsbedingungen zu einer raschen Verkürzung der Lebensdauer des Lagers. Dies bezeichnen wir gemeinhin als "Lagerfresser".

In Anbetracht all dessen wählen wir unter realen Betriebsbedingungen oft ein Betriebsspiel für das Lager, das etwas größer als Null ist. Dies ist ein sicherer Wert, der sicherstellt, dass die Auswirkungen auf die Lagerlebensdauer unabhängig von Änderungen des Betriebsspiels innerhalb eines kontrollierbaren Bereichs bleiben.

In der Regel entscheiden sich Motoringenieure bei der Auswahl des Lagerspiels für ein Spiel aus der Gruppe Normal oder C3. (Dies steht im Zusammenhang mit der von uns üblicherweise verwendeten Toleranzpassung und der internen Temperaturverteilung im Motor).

Wenn die Betriebsbedingungen einzigartig sind, muss der Wert des Lagerspiels natürlich durch Berechnungen überprüft werden, um sicherzustellen, dass das Lager mit einem sicheren Spiel arbeitet.