VDI 2204 Blatt 4-1992 Design of plain bearings parameters and examples for plain thrust bearings.pdf

1、DK 621.822.5:62.002.2(083.132) VDI-RICHTLINIEN September 1992VEREINDEUTSCHERINGENIEUREAuslegung von GleitlagerungenKennzahlen und Beispielefr AxiallagerVDI 2204Blatt 4Design of piain bearingsParameters and examplesfor piain thrust bearings VDIInhaltlich berprftund unverndertweiterhin gltigSeptember2

2、005Inhalt SeiteKennzahlen fr Axiallager 2Schrifttum 7Beispiel 1 : Keilflchenlager 8Beispiel 2: Lager mit Hydrostatikanlauf 10Beispiel 3: Schublager 12Begriffe und Bezeichnungen 14VDI-Gesellschaft Entwicklung Konstruktion VertriebAusschu GleitlagerberechnungenVDI-Handbuch KonstruktionB974908A824A6748

3、CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11-2- VDI 2204 Blatt 4 Alle Rechte vorbehalten (c) Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1992Kennzahlen fr AxiallagerDie Diagramme und Tabellen von Blatt 4 dieserVDI-Richtlinie ent

4、halten Kennzahlen fr Axiallager.Sie sind in Abhngigkeit von der relativen minimalenSchmierfilmdicke und dem Breitenverhltnisdargestellt. Im einzelnen sind bercksichtigtAxiallager mit Keilspalt (Bild 100 bis 104 und Tabelle 30),0,400,360,320,28*u.I 0,24N c:I 0,20I 0,16)0,080,040,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

5、 0,8 1 2rei min. SchmierfilmdickeBild 100. Tragfhigkeitskennzahl F* in Abhngigkeit von derrelativen minimalen Schmierfilmdicke und der relativenBreite B* fr das Axiallager mit Keilspalt nach 75 mit Keilspalt und Rastflche (Bild 105 bis 108und Tabelle 31), mit ebenen sowie mit mittig untersttzten par

6、abolisch verformten Kreisgleitschuhen (Bild 109 und110 und Tabelle 32 und 33) und mit Stufenspalt (Staurandlager Bild III bis 114und Tabelle 34).Der besseren Verstndlichkeit wegen ist auch diesemBlatt der Abschnitt ber die verwendeten Begriffeund Bezeichnungen beigefgt.Bild 102. Durchflukennzahl (Ei

7、ntritt) Q* in Abhngigkeit vonder relativen minimalen Schmierfilmdicke und der relativenBreite B* fr das Axiallager mit Keilspalt nach 75r 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8rei. min. Schmierfilmdiclri JLICglllll UCl J. dLlLli31. Relative minimale Schmierfilmdicke /z* min = 0,00 0,2134 0,50 0,75 1,0032. Minimale

8、 Schmierfilmdicke hmin = 1,533-10- m33. EHD-Kennzahl E* = _34. EHD-Tragkraftsteigerung Ke = 135. Tragfhigkeitskennzahl Ft = 0,292836. Reibungskennzahl /* = 0,667137. Seitenflukennzahl Qt = 0,2234 (fr eine Keilflche)38. VerlagerungsWinkel = - o39. Relativer Abstand der Untersttzungsstelle F = -40. Re

9、ibungszahl / = 5,696-10“41. Reibungsleistung Pf = 653,05 W42. Gehuse-/lsumpftemperatur t9b 74,76 C43. Lagertemperatur S = 7544. Zusatzkhlung Pcl = 590,49 w45 a Effektive Viskositt = f() eff, 1 = 8,1269-10“ N s/m45 b Effektive Viskositt (aus F) eff, 2 = 8,1269-10“ N s/mTh tl H H f 1 rTI Lid -L Lwl et

10、 LI VJ 1146. Schmierstoffdurchsatz (seitlich) 03 = 6,747-10“ m/s47. bergangs-Tragfhigkeitskennzahl E,tr = 0,382648. berlastsicherheit iSp = 3,3449. bergangsdrehfrequenz tr = 0,886 l/sDie Ergebnisse sind auf dem Rechner gewonnen. Fr die Praxis sind sie sinnvoll abzurunden.B974908A824A6748CAAAA99BAB34

11、9F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11-10- VDI 2204 Blatt 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1 992Beispiel 2: Lager mit HydrostatilcanlaufKurzbeschreibung: Axiallager mit HydrostatikanlaufVerwendungs

12、zweck: Vertikal arbeitende WasserturbineWrmeabfuhr: lumlaufLagerwerkstoff: SnSbl2Cu6PbLagerdatenNenndurchmesserTragende LagerbreiteAnzahl der LaufflchenLaufflchenausnutzungRelatives Lagerspiel/KeiltiefeWrmeabgebende LageroberflcheRauhtiefe und Formfehler des RotorsRauhtiefe und Formfehler des Lagers

13、Elastizittsmodul des RotorsElastizittsmodul des LagersBetriebsdatenDrehfrequenzLagerbelastung bei NennfrequenzLagerbelastung beim An- und AuslaufRelative EinschaltdauerUmgebungstemperaturW rmedurchgangskoeffizientWrmedurchgangskoeffizient, innenSchmierstoffdatenISO-ViskosittsgradDichte des (Grund-)l

14、s (bei 15 C)Raumspezifische WrmekapazittGrenzwerteZulssige Lagertemperaturgeht einin ZeileD (mm) = 736 1B (mm) = 280 2Z = 8 3(%) - 4“A(1) = 2,5-10-3*) 9A (m) = 3,6 19z,J (M = 6,5 10z,B (lm) = 6,5 11E, (N/mm) _ _ *s|c 12Eb (N/mm) = _*) 13N (1/min) = 375 5F (N) = 1471000 6fstp (N) = 1471000 7SP* (%) =

15、 100 8amb rc) = 40 17k (W/mK) = 20 20h (W/mK) = 2000 21VG (mmVs) = 46 14Qis (g/cm) = 0,88 15Cp-Q (J/mK) = 1,75-10 16lim (C) = 75 18*) Vorlufiger Wert. Bei Lagern mit einstellbaren Gleitschuhen wird /i*in mit ungefhr 0,8 vorgegeben.*) Bei Axiallagern nicht erforderlich.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F6

16、3B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1992 VDI 2204 Blatt 4 11 Radial- und Axialgleitlager Grundeinheiten: kg, N, m, s, K (C)0. Lagerbauart: Axiallager mit Hydrostatikan

17、lauf (Beispiel 2)1. Durchmesser D = 0,736 m2. Breite B = 0,280 m3. Anzahl der Laufflchen Z = 84. Laufflchenausnutzung 0 = 0,7895. Drehfrequenz N = 6,25 1/s6. Belastung bei Drehfrequenz N F = 1471000 N7. Belastung im Stillstand (A;0) -stp = 1471000 N8. Relative Einschaltdauer SP* = 19. Relatives Lage

18、rspiel bzw. Keiltiefe = (0,0025)10. Rauhtiefe der Rotorgleitflche z,J = 6,5-10- m1 1 . Rauhtiefe der Lagergleitflche z,B = 6,5*10- m12. E-Modul des Rotormaterials E, = N/m13. E-Modul des Lagermaterials Eb = - N/m14. ISO-Viskosittsgrad VG = 4615. Schmierstoffdichte bei 15 C Pl5 = 880 kg/m1 6. Raumspe

19、zifische Wrmekapazitt (CpP) = 1,78-10 J/(m3 K)1 7. Umgebungstemperatur amb = 4018. Zulssige Lagertemperatur = 7519. Wrmeabgebende Oberflche A = 3,6 m20. Wrmedurchgangskoeffizient k = 20 W/(m2 K)21. Wrmedurchgangskoeffizient Schmierfilm-lbad h = 2000 W/(m K)22. Lagerspiel C bzw. Keiltiefe Ced C, Cwed

20、 = 3,98M0- m23. Lnge einer Gleitflche L = 0,2280 m24. Relative Breite B* = 1,22825. Spezifische Belastung p = 2936491 N/m26. Gleitgeschwindigkeit U = 14,4513 m/s27. Zulssige bergangsdrehfrequenz -Vtr, lim = 4,713 1/s28. Kleinstzulssige minimale Schmierfilmdicke hmin, tr, lim = 13-10- mam bergang in

21、die Mischreibung29. Kleinstzulssige relative minimale Schmierfilmdicke /?*“min, tr, lim = 0,3266am bergang in die Mischreibung30. Resultierender E-Modul Eres = - N/mHpf tirTi - OCglilll U-d llvidllL/ll -31. Relative minimale Schmierfilmdicke min = 0,00 0,25 0,50 0,80 1,0032. Minimale Schmierfilmdick

22、e min = 3,185-10- m33. EHD-Kennzahl = 34. EHD-Tragkraftsteigerung Ke = 135. Tragfhigkeitskennzahl F* = 0,105636. Reibungskennzahl f* = 0,676837. Seitenflukennzahl Qt = 0,208238. Verlagerungswinkel = o39. Relativer Abstand der Untersttzungsstelle = 0,592240. Reibungszahl f = 1,1186-10-41. Reibungslei

23、stung Pf = 24248 W42. Gehuse-/lsumpftemperatur = 73,77 C43. Lagertemperatur 9 = 75 c44. Zusatzkhlung Pol = 21817 w45 a Effektive Viskositt = f() /eff, 1 = 0,0107 Ns/m45 b Effektive Viskositt (aus F) 7eff, 2 = 0,0107 Ns/mThtiHp c Pf Ttpfiition JL Id et LlVJll -46. Schmierstoffdurchsatz (seitlich) 03

24、= 2,683-10- m/s47. bergangs-Tragfhigkeitskennzahl Ku = 0,208548. berlastsicherheit Sp = 4,83649. bergangsdrehfrequenz Nr = 0,646 1/sDie Ergebnisse sind auf dem Rechner gewonnen. Fr die Praxis sind sie sinnvoll abzurunden.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19C

25、FC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11-12- VDI2204 Blatt 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1 992Beispiel 3: SchublagerKurzbeschreibung :Verwendungszweck :Wrmeabfuhr:Lagerwerkstoff:Schmierung:SchublagerBinnenschiffber das Lagergehuse an die Luft und

26、durch lumlaufkhlungSnSbl2Cu6PbSpurscheibeLagerdatenNenndurchmesserTragende LagerbreiteAnzahl der LaufflchenLaufflchenausnutzungRelatives Lagerspiel/KeiltiefeWrmeabgebende LageroberflcheRauhtiefe und Formfehler des RotorsRauhtiefe und Formfehler des LagersElastizittsmodul des RotorsElastizittsmodul d

27、es LagersBetriebsdatenDrehfrequenzLagerbelastung bei NennfrequenzLagerbelastung beim An- und AuslaufRelative EinschaltdauerUmgebungstemperaturW rmedurchgangskoeffizientWrmedurchgangskoeffizient, innenSchmierstoffdatenISO-ViskosittsgradDichte des (Grund-)ls (bei 15 C)Raumspezifische WrmekapazittGrenz

28、werteZulssige Lagertemperaturgeht einin ZeileD (mm) = 299 1B (mm) = 76 2Z = 10 3P (%) = 4A(1) = 2,5-10“*) 9A (m) = 0,7*) 19z,J (lim) = 6 10z,B (um) = 6 11E, (N/mm) _ _ * 12Eb (N/mm) _ _ 13N (1/min) = 355 5F (N) = 64064 6F stp (N) = 641 7SP* (%) = 100 8amb (C) =40 17k (W/mK) = 20 20h (W/mK) = 2000 21

29、VG (mm/s) = 100 14015 (g/cm) = 0,88 15Cp-Q (J/mK) = 1,75-10 16lim rc) = 75 18*) Vorlufiger (Start-)Wert. Bei Lagern mit einstellbaren Gleitschuhen wird vorgegeben.*) Anteil dieses Axiallagerteils an der gesamten Gehuseoberflche.*) Werden bei Axiallagern nicht bentigt (kein EHD-Einflu).B974908A824A67

30、48CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1992 VDI 2204 Blatt 4 13 Radial- und Axialgleitlager Grundeinheiten: kg, N, m, s, K (C)0. Lagerbauart: Schublager

31、eines Binnenschiffes (Beispiel 3)1. Durchmesser D = 0,299 m2. Breite B = 0,076 m3. Anzahl der Laufflchen Z = 104. Laufflchenausnutzung P = 0,805. Drehfrequenz N 5,917 1/s6. Belastung bei Drehfrequenz N F = 64064 N7. Belastung im Stillstand (NO) stp = 641 N8. Relative Einschaltdauer sp 19. Relatives

32、Lagerspiel bzw. Keil tiefe = 2,5-10-10. Rauhtiefe der Rotorgleitflche Pz,3oo 1om1 1 . Rauhtiefe der Lagergleitflche Pz,B = 6-10- m12. E-Modul des Rotormaterials Ej N/m13. E-Modul des Lagermaterials Eb - N/m14. ISO-Viskosittsgrad VG = 10015. Schmierstoffdichte bei 15 C Pl5 880 kg/m16. Raumspezifische

33、 Wrmekapazitt (Cp-p) = 1,75-10 J/(m K)1 7. Umgebungstemperatur amb = 40 C18. Zulssige Lagertemperatur lim = 7519. Wrmeabgebende Oberflche A = 0,7 m20. Wrmedurchgangskoeffizient k = 20 W/(m2 K)21. Wrmedurchgangskoeffizient Schmierfilm-lbad kl = 2000 W/(m2 K)22. Lagerspiel C bzw. Keiltiefe Ced c r5 we

34、d 2,826-10- m23. Lnge einer Gleitflche L = 7,5147-10“ m24. Relative Breite = 1,011325. Spezifische Belastung P 1121733 N/m26. Gleitgeschwindigkeit U = 5,5580 m/s27. Zulssige bergangsdrehfrequenz -Vtr, lim 1,228 1/s28. Kleinstzulssige minimale Schmierfilmdicke hmin, tr, lim = 12-10- mam bergang in di

35、e Mischreibung29. Kleinstzulssige relative minimale Schmierfilmdicke /,*min, tr, lim = 0,4246am bergang in die Mischreibung30. Resultierender E-Modul P = - N/mtiTi H pr* Tfpm tirTiLivi XLdClLlL/ll31. Relative minimale Schmierfilmdicke /?*mm 0,00 0,25 0,50 0,80 1,0032. Minimale Schmierfilmdicke min =

36、 2,71-10- m33. EHD-Kennzahl 34. EHD-Tragkraftsteigerung Ke 135. Tragfhigkeitskennzahl Ft 8,9121-10-236. Reibungskennzahl /* = 0,690937. Seitenflukennzahl Qt = 0,244538. VerlagerungsWinkel o39. Relativer Abstand der Untersttzungsstelle = 0,595440. Reibungszahl f = 2,915610-41. Reibungsleistung Pf = 1

37、038,17 W42. Gehuse-/lsumpftemperatur i9b = 72,943. Lagertemperatur S = 75 c44. Zusatzkhlung Pol = 577,62 w45 a Effektive Viskositt = f(i9) eff, 1 = 0,01925 N s/m45 b Effektive Viskositt (aus F) eff, 2 0,01925 N s/mPnHp H pr Tfpri ti rn 46. Schmierstoffdurchsatz (seitlich) 03 = 2,91910- m/s47. bergan

38、gs-Tragfhigkeitskennzahl E,tr = 0,151848. berlastsicherheit 5f = 3,20949. bergangsdrehfrequenz = 1,845-10-2 1/sDie Ergebnisse sind auf dem Rechner gewonnen. Fr die Praxis sind sie sinnvoll abzurunden.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST Beu

39、thStandardsCollection - Stand 2016-11-14- VDI 2204 Blatt 4 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 1 992Begriffe und BezeichnungenDie verwendeten Formelzeichen beruhen aufDIN 31651 Teil 1 und Teil 2 Gleitlager, Kurzzeichen und Benennungen“.A wrmeabgebende Oberflche (meist Ober

40、flche des Lagergehuses)Up Abstand der Untersttzungsstelle vomSpalteintritta* relativer Abstand der Untersttzungsstellevom SpalteintrittM Auermittigkeit der Lagerabsttzungx Horizontal-Verschiebung der Schalenmittelpunkte beim Zweiflchenlagerfly Vertikal-Verschiebung der Schalenmittelpunkte beim Zweif

41、lchenlager1 Abstand der Stelle h = vom SpaltanfangB Nennbreite, tragende Lagerbreite quer zurBewegungsrichtung, Durchmesser einesKreisgleitschuhsrelative Breite, BreitenverhltnisNutbreite (Spiralnutenlager)uere Lagergehusebreite (in Achsrichtung)Taschenbreite (Stautaschenlager)Schmiernutbreite, Zwis

42、chennutbreiteSchmiertaschenbreiteLagerspiel (Nennspiel): Durchmesserunterschied von Lagerinnendurchmesser undWellendurchmesser beim Radiallager,Keil-, Staufeld- oder Spiralnuttiefe beimAxiallagerAman/iAmin Spiclverhltnismittleres LagerspielSpiralnuttiefe beim SpiralnutenlagerMassenkonzentration des

43、Verdickers imGrundl (bei Schmierfetten)Herstellungsspiel beim Mehrflchen-Radiallager (Schalenkrmmungsspiel)Grtspiel beim Mehrflchen-RadiallagerKleinstspiel beim Mehrflchen-RadiallagerTaschentiefe beim StautaschenlagerKeiltiefe beim MehrkeiagerHorizontalspielVertikalspielSteiflgkeitskoeffizientBieges

44、teifigkeitskoeffizient der Wehespezifische Wrmekapazitt des SchmierstoffsNenndurchmesser : Innendurchmesser beimRadiallager, mittlerer Tragringdurchmesser beim AxiallagerDurchmesserkennzahlD Bohrungsdurchmesser beim RadiallagerDh Lagergehuse-AuendurchmesserDi Innendurchmesser des Tragringes beimAxia

45、llagerDj WellendurchmesserDq Auendurchmesser des Tragringes beimAxiallagerd DmpfungskoeffizientE Elastizittsmodul* Elastizitts-Kennzahl, EHD-KennzahlE Elastizittsmodul des LagerwerkstoffsEj Elastizittsmodul des Rotorwerkstoffs(Gleitflche)Eres resultierender Elastizittsmodule Exzentrizitt = Verlageru

46、ng der Wellenachse gegenber der LagerachseWellen Verlagerung in Lastrichtung beimMehrflchen-RadiaflagerSchwerpunktexzentrizitt des symmetrischen EinmassenrotorsF Nennbelastung (Lagerkraft)F* T ragfhigkeitskennzahlFg Tragfhigkeitskennzahl (mit EHD-Einflu)tr Tragfhigkeitskennzahl (mit EHD), an derMisc

47、hreibungsgrenzeFf ReibungskraftFgc statische BelastungFst, Fstp Lagerkraft im An- und Auslauf (ATO)/ Reibungszahl/ * Reibungskennzahl/h Flssigkeits-Reibungszahl (im Mischrei-bungsgebiet)/min Reibungszahl im Minimum der Stribeck-Kurve/s Festkrper-ReibungszahlG Schubmodulg F allbeschleunigungHu Hhe de

48、s Lagergehusesh rtliche Schmierfilmdicke (Spalthhe)/Zen Eintritts-Schmierfilmdicke/Zex Austritts-SchmierfilmdickeHq Schmiernuttiefe/ijnin minimale Schmierfilmdicke (im Spalt)relative minimale Schmierfilmdicke (imSpalt)hmin, lim klciustzulssige minimale Schmierfilmdicke im Betriebmin,iim klciustzulssigc rclativc minimaleSchmierfilmdicke im Betriebmin,tr minimale Schmierfilmdicke am bergangin die Mischreibungmin.t