Lebensdauer / Lebensdauerberechnung von Wälzlagern
Die Lebensdauerberechnung für Wälzlager ist ein technisches Verfahren zur Abschätzung, wie lange ein Wälzlager unter bestimmten Bedingungen zuverlässig funktioniert, bevor es aufgrund von Materialermüdung ausfällt.
Warum ist das wichtig?
Wälzlager sind zentrale Bauteile in Maschinen, die rotierende Bewegungen ermöglichen. Ihr Ausfall kann:
- zu Stillstand, Schäden oder hohen Kosten führen,
- Wartungspläne beeinflussen,
- oder sicherheitskritische Systeme betreffen.
Darum ist es wichtig, schon in der Planung zu wissen, wie lange ein Lager hält – basierend auf Belastung, Drehzahl und Einbaubedingungen.
Was bedeutet “Lebensdauer”?
Im Wälzlager-Kontext bezieht sich die Lebensdauer auf die Zeit bis zum ersten Ermüdungsausfall, meist durch Materialverschleiß an den Laufbahnen oder Wälzkörpern.
Die Berechnung ist statistisch:
- Die sogenannte L₁₀-Lebensdauer (nach ISO 281) gibt die Betriebsdauer an, die 90 % aller Lager unter gleichen Bedingungen erreichen.
- Man spricht deshalb auch von “nomineller Lebensdauer”.
Wie wird die Lebensdauer berechnet?
Die wichtigste Formel lautet:
L10=(CP)pL_{10} = \left( \frac{C}{P} \right)^pL10=(PC)p
- C = dynamische Tragzahl des Lagers (vom Hersteller angegeben)
- P = tatsächliche Belastung im Betrieb (aus Radial- und Axialkräften berechnet)
- p = Exponent:
- 3 für Kugellager
- 10/3 für Rollenlager
Diese Formel ergibt die Lebensdauer in Millionen Umdrehungen. Sie kann anschließend in Betriebsstunden umgerechnet werden.
Was beeinflusst die Lebensdauer?
- Belastung ℗: Je höher die Kraft, desto kürzer die Lebensdauer
- Drehzahl: Höhere Drehzahlen beanspruchen das Lager stärker
- Schmierung: Unzureichende Schmierung verkürzt die Lebensdauer massiv
- Verunreinigungen: Schmutz oder Partikel im Lager wirken wie Schleifmittel
- Montage: Falscher Einbau (z. B. Schlagkräfte) kann das Lager vorschädigen
- Temperatur: Zu hohe Temperaturen mindern die Materialfestigkeit
Wofür wird die Berechnung genutzt?
- Konstruktion: Auswahl geeigneter Lager für eine Anwendung
- Wartungsplanung: Bestimmen von Wechselintervallen
- Kostenoptimierung: Vermeidung überdimensionierter oder unterdimensionierter Lager
- Zuverlässigkeitsplanung: In sicherheitskritischen Bereichen wie Bahn, Luftfahrt, Windkraft
Zusammenfassung
Die Lebensdauerberechnung eines Wälzlagers sagt voraus, wie lange es unter bestimmten Betriebsbedingungen funktioniert, bevor ein Ausfall durch Materialermüdung zu erwarten ist. Sie ist ein zentrales Planungswerkzeug im Maschinen- und Anlagenbau.
Link zu unserem Lebensdauerrechner: Wälzlager / Kugellager Lebensdauerrechner – Fröhlich und Dörken GmbH
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