1、April 2010DEUTSCHE NORM Normenausschuss Wlz- und Gleitlager (NAWGL) im DINPreisgruppe 12DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 21.100.20!$r“1617995www.din.deDDIN 631
2、Wlzlager Prfbedingungen zur versuchstechnischen Verifikation derdynamischen Tragzahl von linearen Wlzfhrungen mit profiliertenSchienen und WlzkrperumlaufRolling bearings Testing conditions for the experimental verification of the dynamic load rating ofrecirculation linear motion ball or roller beari
3、ng consisting of carriage and profiled railRoulements Condition dessai la vrification exprimental de la charge dynamique de base desroulements linaire recirculation de billes ou de rouleaux compos de guidage sur railprofil avec chariotAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin ww
4、w.beuth.deGesamtumfang 22 Seitens s sss saDIN 631:2010-04 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich .4 2 Normative Verweisungen4 3 Symbole 4 4 Tragfhigkeit und nominelle Lebensdauer .5 5 Kurzbeschreibung .7 6 Definition der Parameter .7 6.1 Prflingsdimension .7 6.2 Ausfhrung des Wagens 7 6.3 Vorspa
5、nnung8 6.4 Genauigkeit 8 6.5 Prflast8 6.6 Toleranz der Prflast .8 6.7 Belastungsrichtung .8 6.8 Geschwindigkeit und Beschleunigung9 6.9 Hublnge.9 6.10 Schmierung 10 6.11 Schmiermengen.10 6.12 Ausfallkriterium11 6.13 Detektion und berwachung12 6.14 Anzahl der Prflinge12 7 Angabe der Ergebnisse einsch
6、lielich Berechnungsverfahren .12 7.1 Vorgehensweise.12 7.2 Beschreibung der Vorgehensweise bei manueller Auswertung anhand eines Beispieles .13 Literaturhinweise 22 Bilder Bild 1 Schematische Darstellung Profilschienenfhrung5 Bild 2 Belastungsrichtung.9 Bild 3 Geschwindigkeit und Beschleunigung .9 B
7、ild 4 Tragkrperlnge 10 Bild 5 Hublnge 10 Bild 6 Darstellung Schadensdurchmesser12 Bild 7 Wahrscheinlichkeitsnetz zur Ablesung der experimentellen Lebensdauer B10, (G(x) = 10 %) .20 Tabellen Tabelle 1 Mindestschmiermengen11 Tabelle 2 Beispiel Berechnung der individuellen Ausfallwahrscheinlichkeit14 T
8、abelle 3 Werte fr obere und untere Vertrauensgrenze.19 2 DIN 631:2010-04 Vorwort Diese Norm wurde vom Normenausschuss Wlz- und Gleitlager, Arbeitsausschuss NA 118-01-11 AA Linear-Wlzlager einschlielich Teile und Zubehr“ erarbeitet. Zur Lagerung von linearen Achsen stehen dem Konstrukteur eine Vielza
9、hl von Konstruktionsprinzipien zur Verfgung. Diese reichen von der einfachen Gleitfhrung ber Hydrostatik, Aerostatik, Magnettechnologie bis hin zur linearen Wlzfhrung. Zur bedeutendsten Ausfhrung der linearen Wlzfhrungen zhlt die Profil-schienenfhrung, die heute einen Entwicklungsstand erreicht hat,
10、 der sie vergleichbar zu rotativen Wlzlagern als Hochleistungskomponente im allgemeinen Maschinenbau unverzichtbar macht. Tragfhigkeit, Steifigkeit, Gebrauchsdauer, Genauigkeit, Dynamik, Dmpfungsverhalten, Bauraum und Rei-bung charakterisieren aus technischer Sicht lineare Fhrungskomponenten. Die Tr
11、agfhigkeit einer Wlzfhrung wird durch Angabe der dynamischen Tragzahl beschrieben, die als Basis zur Berechnung der nominellen Lebensdauer herangezogen wird. Damit sich die Berechnungsverfahren zur Ermittlung der dynamischen Tragzahl der einzelnen Hersteller nicht zu stark voneinander unterscheiden,
12、 haben sich alle Hersteller auf ein international gltiges Berechnungs-verfahren geeinigt, das in ISO 14728-1 beschrieben ist. In aufwndigen Versuchsreihen kann die dynamische Tragzahl von Profilschienenfhrungen berprft bzw. verifiziert werden. Allerdings sind die Ergebnisse durch viele versuchstechn
13、ische Parameter stark beeinfluss-bar. Dieser Umstand macht eine Normierung der versuchstechnischen Parameter notwendig. Bei der versuchstechnischen Darstellung der dynamischen Tragzahl von linearen Wlzfhrungen spiegeln sich viele Einflsse bzw. Parameter am Ergebnis wider. So ist es mglich, ber die V
14、ersuchsparameter enormen Einfluss auf die Ergebnisse zu nehmen. Ohne die Festschreibung der versuchstechnischen Para-meter sind Ergebnisse zwischen unterschiedlichen Fhrungssystemen nicht vergleichbar. Fr die im Abschnitt 2 zitierten Internationalen Normen wird im Folgenden auf die entsprechenden De
15、utschen Normen hingewiesen: ISO 281 siehe DIN ISO 281 ISO 14728-1 siehe DIN ISO 14728-1 3 DIN 631:2010-04 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt die versuchstechnischen Parameter zur Verifikation der dynamischen Tragzahl einer Linear-fhrung nach ISO 14728-1 fest. Die vorliegende Norm dient ausschlielic
16、h zur versuchstechnischen Verifikation der dynamischen Tragzahl von linearen Wlzfhrungen mit profilierten Schienen und Wlzkrperumlauf, im Folgenden als Profilschie-nenfhrung bezeichnet. Als Basis dient die Angabe der dynamischen Tragzahl nach ISO 14278-1 in Verbin-dung mit den eindeutig festgelegten
17、 Einflussfaktoren bmund . Die in der vorliegenden Norm beschriebene Verfahrensweise kann nicht zur versuchstechnischen Ermittlung einer dynamischen Tragzahl herangezogen werden. So sind beispielsweise Auslegung und Anordnung des Prfaufbaues in der vorliegenden Norm nicht enthalten. Zudem ist der in
18、der vorliegenden Norm beschriebene Prfumfang zur versuchstechnischen Ermittlung einer dynamischen Tragzahl nicht ausreichend. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Aus
19、gabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 51517-3, Schmierstoffe Schmierle Teil 3: Schmierle CLP DIN 51519, Schmierstoffe ISO-Viskosittsklassifikation fr flssige Industrie-Schmierstoffe DIN 55303-7:1996, Statisti
20、sche Auswertung von Daten Teil 7: Schtz- und Testverfahren bei zweipara-metriger Weibull-Verteilung ISO 281, Rolling bearings Dynamic load ratings and rating life ISO 12090-11), Rolling bearings Linear motion, recirculating ball and roller bearings, linear guideway type Part 1: Boundary dimensions a
21、nd tolerances for series 1, 2 and 3 ISO 12090-21), Rolling bearings Linear motion, recirculating ball and roller bearings, linear guideway type Part 2: Boundary dimensions and tolerances for series 4 and 5 ISO 14728-1, Rolling bearings Linear motion rolling bearings Part 1: Dynamic load ratings and
22、rating life ISO 15241, Rolling bearings Symbols for quantities 3 Symbole Fr die Anwendung dieses Dokumentes gelten die Symbole nach ISO 281, ISO 14728-1 und ISO 15241. 1) Zum Zeitpunkt der Verffentlichung dieser Norm (DIN 631) befanden sich ISO 12090-1 und ISO 12090-2 noch im Entwurfsstadium (ISO/DI
23、S 12090-1 und ISO/DIS 12090-2). 4 DIN 631:2010-04 4 Tragfhigkeit und nominelle Lebensdauer Fr die lastabhngige nominelle Lebensdauer ist die dynamische Tragfhigkeit der Fhrung entscheidend. Diese wird von der Materialermdung des Werkstoffes bestimmt. Berechnungsbasis zur Bestimmung der nominellen Le
24、bensdauer ist die dynamische Tragzahl. Grundlage zur Berechnung der dynamischen Tragzahl einer Profilschienenfhrung ist die Internationale Norm ISO 14728-1 fr lineare Wlzfhrungen mit profilierten Schienen und Wlzkrperumlauf. Basis zur Herleitung der dynamischen Tragzahl nach ISO 14728-1 stellt der s
25、tatistische Ansatz zur Material-ermdung nach Lundberg und Palmgren 1, 2 dar. Dieser beschreibt die berlebenswahrscheinlichkeit einer Wlzkomponente in Abhngigkeit des beanspruchten Materialvolumens, der Anzahl von berrollungen, dem orthogonalen Schubspannungsmaximum, der Tiefe des beanspruchten Mater
26、ialvolumens und bestimmter Werkstoffkonstanten. Die dynamische Tragzahl (C100) einer Profilschienenfhrung stellt eine in Gre und Richtung unvernder-liche Last in N dar, bei der eine Profilschienenfhrung mit einer theoretischen berlebenswahrscheinlichkeit von 90 % eine Laufstrecke von 100 km erreicht
27、. Profilschienenfhrungen bestehen aus einer profilierten Schiene und einem oder mehreren Fhrungswagen. Schienenprofil und Wagen enthalten gehrtete Laufbahnen, auf denen Wlzkrper umlaufen. Legende 1 Schienenlaufbahn 2 Stahlteil/Tragkrper 3 Wlzkrperumlauf 4 Umlenkkrper 5 Abdichtung Bild 1 Schematische
28、 Darstellung Profilschienenfhrung Je nach Wlzkrperart unterscheidet man Kugelumlauffhrungen oder Rollenumlauffhrungen. Anzahl, Anordnung und Kontaktgeometrie der Wlzkrperreihen bestimmen die dynamische Tragzahl einer Profil-schienenfhrung mageblich. 5 DIN 631:2010-04 Die dynamische Tragzahl nach ISO
29、 14728-1 wird fr Kugelumlauffhrungen durch folgende Parameter defi-niert: bmTragzahlbeiwert fr Lager mit Kugelumlauf, Faktor auf 1,3 festgelegt, bercksichtigt Stahlqualitt, Oberflche usw.; C100Bdynamische Tragzahl nach ISO 14728-1 fr Kugelumlauffhrungen (Basis 100 km), in Newton (N); C50Bdynamische
30、Tragzahl nach ISO 14728-1 fr Kugelumlauffhrungen (Basis 50 km), in Newton (N); DwWlzkrperdurchmesser, in mm; i Anzahl der tragenden Reihen; r Laufbahnradius, in mm; twMittenabstand zwischen zwei nebeneinander liegenden Kugeln, in mm; ZtAnzahl tragender Kugeln in einer Reihe; Nenndruckwinkel (Nennber
31、hrungswinkel), in Grad; kReduktionsfaktor fr Lager mit Kugelumlauf, Faktor auf 0,9 festgelegt, bercksichtigt geometrische Unvollkommenheit. Die dynamische Tragzahl nach ISO 14728-1 wird fr Rollenumlauffhrungen durch folgende Parameter defi-niert: bmTragzahlbeiwert fr Lager mit Rollenumlauf, Faktor a
32、uf 1,1 festgelegt, bercksichtigt Stahlqualitt, Oberflche usw.; C100Rdynamische Tragzahl nach ISO 14728-1 fr Rollenumlauffhrungen (Basis 100 km), in Newton (N); C50Rdynamische Tragzahl nach ISO 14728-1 fr Rollenumlauffhrungen (Basis 50 km), in Newton (N); DwWlzkrperdurchmesser, in mm; i Anzahl der tr
33、agenden Reihen; leffeffektive Auflagelnge der Rolle; twMittenabstand zwischen zwei nebeneinander liegenden Rollen, in mm; ZtAnzahl tragender Rollen in einer Reihe; Nenndruckwinkel (Nennberhrungswinkel), in Grad; kReduktionsfaktor fr Lager mit Rollenumlauf, Faktor auf 0,83 festgelegt, bercksichtigt g
34、eometrische Unvollkommenheit. Die Angaben der dynamischen Tragzahlen in den Katalogen der Hersteller knnen aber dennoch sehr unter-schiedlich sein. Einige Hersteller beziehen sich bei der Angabe der dynamischen Tragzahl nicht auf die Bezugsstrecke von 100 km (C100) sondern auf 50 km (C50). Um die Tr
35、agzahlen miteinander vergleichen zu knnen, gilt nach ISO 14728-1 folgende Umrechnung: Fr Kugelumlauffhrungen gilt die Gleichung (1): 26,1B50B100CC = (1) 6 DIN 631:2010-04 Fr Rollenumlauffhrungen gilt die Gleichung (2): 23,1R50R100CC = (2) Katalogangaben der Tragzahlen der Hersteller sind nur dann ve
36、rgleichbar, wenn diese nach ISO 14728-1 ermittelt wurden. Basis sind die in der Norm festgelegten Angaben der Faktoren kund bm. Jede Abweichung von der in ISO 14728-1 festgelegten Berechnungsgrundlage wie z. B. die Einfhrung zustzlicher Faktoren sind nicht zulssig oder berechtigen nicht zur Angabe B
37、erechnet nach ISO 14728-1“. Ausgangspunkt fr die vorliegende prftechnische Verifikation stellt stets die dynamische Tragzahl nach ISO 14728-1 dar. Vorraussetzung zur Erfllung der vorliegenden Norm ist die Eignung des Prfstandskonzeptes zur Einhaltung aller in der Norm festgelegten Parameter bzw. Gre
38、nzwerte. Wird versuchtechnisch nach der in der vorliegenden Norm beschriebenen Vorgehensweise ein B10-Wert ermittelt, der mindestens gleich oder grer ist als ein nach ISO 14728-1 berechneter nomineller Lebens-dauerwert, dann ist die Tragzahlangabe nach ISO 14728-1 als gesichert anzusehen. Im Falle e
39、ines B10-Wertes, der unterhalb des nach ISO 14728-1 berechneten Wertes liegt, muss eine Abwertung erfolgen. 5 Kurzbeschreibung Eine festgelegte Anzahl von Prflingen wird unter definierter Prflast mit einem geeigneten Prfaufbau bei festgeschriebenem Hubverhltnis und ausreichender Schmierstoffmenge bi
40、s zur Ermdungsgrenze des Werkstoffes getestet. Zur Absicherung einer Baureihe reicht es aus, eine bestimmte Ausfhrung bei festgelegter Baugre der Lebensdauerprfung zu unterziehen. Die Baugren und Ausfhrungen der linearen Wlzfhrungen mit profilierten Schienen und Wlzkrperumlauf beziehen sich auf die
41、Internationalen Normen ISO 12090-1 und ISO 12090-2. 6 Definition der Parameter 6.1 Prflingsdimension Die folgenden Prflingsdimensionen sind fr die Prfung zu verwenden: Kugelumlauffhrungen der Baugre 25; Miniaturkugelumlauffhrungen der Baugre 12; Rollenumlauffhrungen der Baugre 45. 6.2 Ausfhrung des
42、Wagens Bei der Auswahl der Prflinge sind Typ und Anzahl der Befestigungsschrauben zu beachten, da durch unter-schiedliches Steifigkeitsverhalten unterschiedliche Ergebnisse zu erwarten sind. Bei der Dokumentation der Ergebnisse sind Art, Typ und Anzahl der Befestigungsschrauben zu benennen. Als Wage
43、nform fr die Prfung sollte bevorzugt eine der folgenden Wagenformen verwendet werden: a) ISO 12090-1: Serie 1, Standard, Typ 1M; b) ISO 12090-2: Serie 4, Miniatur, Typ 4M. Grundstzlich drfen auch andere Bauformen mit und ohne Dichtsatz verwendet werden. 7 DIN 631:2010-04 6.3 Vorspannung Die Vorspann
44、ung ist spielfrei (Radialspiel gleich 0) auszulegen. 6.4 Genauigkeit Genauigkeitsklasse 3 nach ISO 12090-1 oder hchstmgliche Genauigkeitsklasse des Herstellers. 6.5 Prflast Fr Kugelumlauffhrungen ist die Prflast nach Gleichung (3) bzw. Gleichung (4) zu verwenden, wobei C100Bbzw. C50Bdie rechnerische
45、 dynamische Tragzahl nach ISO 14728-1 darstellt: B1005,0 CF = (3) B50397,0 CF = (4) Fr Rollenumlauffhrungen ist die Prflast nach Gleichung (5) bzw. Gleichung (6) zu verwenden, wobei C100Rbzw. C50Rdie rechnerische dynamische Tragzahl nach ISO 14728-1 darstellt: R1005,0 CF = (5) R50406,0 CF = (6) BEIS
46、PIEL 1 Eine dynamische Tragzahl C100Beiner Kugelumlaufeinheit betrgt nach ISO 14728-1 gleich 16 000 N. Die Prflast errechnet sich zu 0,5 16 000 N = 8 000 N. BEISPIEL 2 Eine dynamische Tragzahl C50Beiner Kugelumlaufeinheit betrgt nach ISO 14728-1 gleich 20 250 N. Die Prflast errechnet sich zu 0,397 2
47、0 250 N = 8 000 N. 6.6 Toleranz der Prflast Die maximale Gesamtabweichung der Belastung ber der gesamten Versuchsdauer darf 1,5 % bis +3 % bezogen auf die quivalente dynamische Lagerbelastung betragen. Dies entspricht einer Lebensdauervarianz zwischen +5 % bis 9 %. Der Versuchsaufbau ist so auszufhr
48、en, dass sich die Prflast F ber der gesamten Prflaufstrecke nur in den obigen Toleranzen bewegt. Zustzliche Lasten durch Zwangskrfte, die durch Ungenauigkeiten des Prflings, Prfstandes oder Temperatureinflsse verursacht werden, mssen ebenfalls zusammen mit der Toleranz der Prflast im obigen Toleranzband liegen. BEISPIEL Dieses Beispiel bezieht sich auf einen Fhrungstyp mit einer dynamischen Tragzahl nach ISO 14728-1 von C100gleich 16 000 N. Die Prflast betrgt 8 000 N. Die zulssige Toleranz der quivalenten Lagerlast betrgt 7 880 N bis 8 240 N. Die Schwa
