5.4.2 Lager

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Welche Ursache hat das Rückseiten (Stick-Slip-Effekt)?	Rückseiten tritt auf, wenn durch mangelnde Schmierstoffzufuhr, z.B. beim Anlauf oder beim Abreissen des Schmierfilms, sich Welle und Lager zeitweise berühren.
Wie entsteht der Schmierfilm bei Gleitlagern mit hydrodynamischer Schmierung?	Bei Gleitlagern mit hydrodynamischer Schmierung wird das Schmieröl durch die Drehung des Wellenzapfens in den sich verengenden Schmierspalt gezogen. Es baut sich dort ein Druck im Schmierfilm auf, der den Wellenzapfen trägt.
Warum laufen hydrostatisch geschmierte Lager verschleissfrei?	Bei hydrostatischer Schmierung wird das Schmieröl von einer Pumpe in den Schmierspalt gepresst. Zapfen und Lagerschale berühren sich weder im Stillstand noch beim Anlaufen. Ein Rückseiten (Stick-Slip) ist deshalb bei hydrostatisch geschmierten Lagern ausgeschlossen.
Welche Vorteile besitzt eine hydrostatische Schmierung gegenüber einer hydrodynamischen Schmierung?	- Kein Verschleiss beim Anlaufen - Geringe Erwärmung durch sehr kleine Reibung - Hohe Rundlaufgenauigkeit - Kein Ruckgleiten
Welche Nachteile besitzt eine hydrostatische Schmierung gegenüber einer hydrodynamischen Schmierung?	- Teure Herstellung - Aufwändige Schmiereinrichtung - Sorgfältige Überwachung der Funktion erforderlich
Warum muss bei starker Schmierölerwärmung ein Ölkühler verwendet werden?	Das Schmieröl muss so weit zurückgekühlt werden, das der Temperatur-Einsatzbereich des Öls nicht überschritten wird. Überhitzung würde zu verminderter Schmierwirkung oder sogar zur Zersetzung des Öls und damit zum Ausfall der Schmierung führen.
Welche Ursache kann eine starke Erwärmung des Schmieröls haben?	Ursachen für eine starke Schmierölerwärmung können sein: - Zu grosse Lagerkräfte - Unzureichende Schmierung infolge Schmierölmangel oder zu kleiner Gleitgeschwindigkeit - Welle und/oder Lager haben eine zu raue Oberfläche - Die Umlaufgeschwindigkeit der Welle ist zu gross für das gewählte Lager
Wie funktioniert eine Ölumlaufschmierung?	Bei der Ölumlaufschmierung wird das Schmieröl von einer Pumpe in den Lagerspalt gepresst. Nach Durchströmen des Lagerspaltes fliesst es in den Ölsammelbehälter zurück. Hat sich das Schmieröl beim Durchströmen des Lagers stark erwärmt, so muss es durch einen Ölkühler geleitet werden.
Welche Werkstoffe werden als Lagerwerkstoffe verwendet?	Als Werkstoffe für Gleitlager eignen sich Legierungen aus Kupfer, Zinn, Blei, Zink, Aluminium sowie Gusseisen, einige Sintermetalle und Kunststoffe, wie z.B. Polyamid. Mehrstoff-Gleitlager bestehen aus einer Stahlstützschale und mehreren dünnen Lagermetallschichten.
Aus welchem Material können wartungsfreie Gleitlager bestehen?	Wartungsfreie Gleitlager können bestehen aus: - gleitfähigem Kunststoff, z.B. Polyamid oder Polytetrafluorethylen (PTFE) - Schmierstoff-getränkten Sintermetallen - porösen Sintermetallen, deren Poren mit festem Schmierstoff (z.B. PFTE oder Grafit) gefüllt sind
Im hydrodynamisch geschmierten Gleitlager treten in verschiedenen Phasen Festkörperreibung, Mischreibung und Flüssigkeitsreibung auf. Wie kommen diese zu stande?	Festkörperreibung: Im Ruhezustand liegen die Wellenzapfen direkt auf der Lagerschale auf. Es herrscht die Festkörperreibung zwischen den Werkstoffen des Wellenzapfens und des Lager. Mischreibung: Mit zunehmender Drehfrequenz nimmt der Wellenzapfen eine grössere Menge des durch Adhäsion an ihm haftenden Öls mit und drückt es in das Lagerspiel (Schmierkeil). Durch den Druckanstieg wird der Wellenzapfen etwas angehoben. Flüssigkeitsreibung: Bei ausreichend hoher Drehfrequenz steigt der Flüssigkeitsdruck im Schmierkeil und der Wellenzapfen schwimmt auf dem Schmiermittel.
In welchem Fall wird eine hydrostatische Schmierung im Gleitlager verwendet?	Hydrostatische Schmierung verwendet man, wenn im Lager auch bei sehr geringer Drehzahl keine Mischreibung auftreten darf.
Was sind Mehrflächengleitlager?	Bei Mehrflächengleitlagern ist die Lauffläche in mehrere Teilflächen mit jeweils eigener Schmierölzufuhr unterteilt.
Wofür werden Axialgleitlager mit Kippsegmenten verwendet?	Hydrodynamisch geschmierte Axialgleitlager mit Kippsegmenten werden z.B. für Spurnagel von Wasserturbinen mit senkrechter Welle verwendet. Sie können sehr hohe Axialkräfte aufnehmen.
Worin unterscheiden sich wartungsarme Gleitlager von wartungsfreien Gleitlagern?	Wartungsarme Gleitlager besitzen einen Schmierstoffvorrat, der für längere Zeit, z.B. für mehrere Monate, reicht. Bei wartungsfreien Gleitlagern reicht der vorhandene Schmierstoffvorrat für die gesamte Lebenszeit des Lagers. Wartungsfreie Verbundgleitlager können auch aus einer Stahlstützschale mit aufgemunterter Bronze-Laufschicht bestehen. In der Laufschicht ist der Festschmierstoff Grafit fein verteilt enthalten.
An welchen Stellen im Gleitlager dürfen Ölnuten und Öltaschen nicht eingearbeitet werden?	Ölnuten und Öltaschen dürfen nicht im belasteten Lagerteil eingearbeitet sein.
Welche Vorteile besitzen Wälzlager gegenüber Gleitlagern?	- Geringere Reibungsverluste und geringere Wärmeentwicklung - Hohe Tragfähigkeit bei kleinen Drehzahlen - Geringer Schmierstoffverbrauch Austauschbarkeit durch genormte Grössen
Welche Nachteile besitzen Wälzlager gegenüber Gleitlagern?	- Empfindlichkeit gegen Schmutz, Stoss und hohe Temperaturen - Höhere Geräuschentwicklung - Grösserer Einbaudurchmesser - Geringere Schwingungsdämpfung
Warum erwärmt sich ein Hybridlager bei gleicher Belastung weniger als ein herkömmliches Wälzlager?	Die bei Hybridlagern verwendeten Keramikwälzkörper haben eine geringere Dichte als Wälzkörper aus Stahl. Deshalb sind die auftretenden Fliehkräfte kleiner und damit die Reibungsarbeit geringer. Hybridlager lassen höhere Drehzahlen zu.
Warum soll der Lagerring eines Wälzlagers, der Umfanglast aufnehmen muss, mit einer Übermasspassung gefügt werden?	Der Lagerring und die Welle dürfen sich nicht gegeneinander bewegen. Bei einer Spielpassung zwischen den Teilen würde der Ring in Laufrichtung "wandern"; Laufring und Gegenstück würden dadurch beschädigt (Passungsrost).
Was versteht man bei Wälzlagern unter dem Betriebsspiel?	Das Betriebsspiel ist das Spiel zwischen den Wälzkörpern und den Lagerringen, das nach der Montage im betriebswarmen Zustand vorhanden ist.
Was versteht man unter Punktlast?	Punktlast liegt vor, wenn die Belastung ständig auf denselben Punkt des Laufringes gerichtet ist. Dies ist der Fall, wenn... - ...der Aussenring im Gehäuse feststeht und der Innenring sich mit der Welle dreht. - ...sich der Innenring auf einer feststehenden Achse befindet und der Aussenring mit der Spannrolle umläuft.
Worauf ist beim Einbau von Wälzlagern zu achten?	Beim Wälzlagereinbau muss beachtet werden: - Die Lager müssen wegen der Empfindlichkeit gegen Schmutz und Korrosion bis zum Einbau in der Originalverpackung aufbewahrt werden. - Bei der Montage darf die Fügekraft nicht über die Wälzkörper übertragen werden. - Die Lager sollten entweder mit mechanischen Pressen oder besser mit hydraulischen Pressen eingebaut werden. - Grössere Lagerringe, die Umfangslast aufnehmen müssen, sollten vor dem Einbau erwärmt werden.
Welche Auswirkungen auf die Lagerluft hat die Montage eines Wälzlagers, wenn beim Fügen eine Übermasspassung entsteht?	Die Lagerluft, d.h. das zwischen den Wälzkörpern und den Lagerringen in axialer und radialer Richtung vorhandene Spiel, wird kleiner.
Wie können Wälzlager mit Verspannung montiert werden?	Verspannung (negatives Betriebsspiel) erreicht man z.B. durch axiales Verschieben einer kegeligen Spannhülse in einem kugeligen Lagerinnenring mit Hilfe einer Einstellmutter oder durch Einlegen von Passscheiben.
Worauf ist beim Aufbau eines Wälzlagers zu achten?	Beim Ausbau darf die Abziekraft nicht über die Wälzkörper übertragen werden. Die Abziehvorrichtung muss am Lagerring ansetzen.
Welche Wälzkörper werden für Wälzlager verwendet?	Als Wälzkörper werden Kugeln, Zylinderrollen, Kegelrollen, Tonnenrollen und Nadelrollen verwendet. Die Wälzkörper können ein- oder zweireihig angeordnet sein.
Was sind hybridlager?	Hybridlager sind Wälzlager, deren Laufringe aus Wälzlagerstahl und deren Wälzkörper aus Keramik (Siliziumnitrid {Si3N4} bestehen. Hybridlager werden z.B. zur Lagerung von Arbeitsspindeln in Werkzeugmaschinen verwendet.
Welche Vorteile besitzen Vollkeramiklager?	Vollkeramiklager sind korrosionsbeständig gegen viele Säuren und Laugen, warmfest bis 800°C und unmagnetisch.
Wie unterscheidet sich die Tragfähigkeit von Rollen- und Kugellagern?	Wegen der grösseren Berührungsflächen ist die Tragfähigkeit der Rollenlager grösser als die der Kugellager.
Wann verwendet man Axiallager bzw. Radiallager?	Axiallager werden verwendet, wenn die Lagerkräfte längs der Welle wirken. Radiallager werden verwendet, wenn die Lagerkräfte quer zur Welle wirken.
Nennen Sie Ursachen die zu vorzeitigen Schäden an Wälzlagern führen können.	Mögliche Ursachen sind: - Gewalteinwirkung beim Einbau - zu wenig Lagerspiel - falsche oder unzureichende Schmierung Einwirkung von Staub, Metallspänen, Korrosion
Wie funktionieren Magnetlager?	Ein Magnetlager besteht aus einem Statur mit eingebauten Elektromagneten. Auf der zu lagernden Welle ist ein ferromagnetischer Rotor fixiert. Die paarweise angeordneten Elektromagnete erzeugen im Spalt zwischen Stator und Rotor starke Magnetfelder, die den Rotor mit der Welke zentrieren, sodass er den Stator nicht berühren kann. Sensoren überwachen ständig die Mittellage des Rotors. Bei einer Abweichung von der Mittellage regeln sie das Magnetfeld so, dass der Rotor wieder in die Mittellage kommt.
Welche Aufgabe haben die Fanglager?	Die Fanglager (Wälzlager) verhindern bei Magnet-gelagerten Werkzeugspindeln, dass sich z.B. bei einem Stromausfall Rotor und Stator der Magnetlager berühren und dadurch die Lager beschädigen. Das zwischen den Fanglagern und der gelagerten Welle vorhandene Spiel ist kleiner als das Spiel im Magnetlager.
Welche Vorteile haben Magnetlager gegenüber Wälzlagern?	Wälzlager: - geringe Reibung - mittlerer Verschliess - mittlere Laufgeräusche - geringe Erwärmung - Umfangsgeschwindigkeit bis 100 m/s - Schmierung mit Fett oder Öl Magnetlager: - sehr geringe Reibung - kein Verschliess - fast geräuschlos - sehr geringe Erwärmung - Umfangsgeschwindigkeit bis 200 m/s - keine Schmierung nötig
Nennen Sie Anwendungsbeispiele für Magnetlager.	Magnetlager werden z.B. zur Lagerung schnelllaufender Rotoren in Zentrifugen, Verdichtern und Turbinen sowie zur Lagerung von Werkzeugspindeln in Hochgeschwindigkeits-Zerspanungsmaschinen verwendet.
Wie ist ein Axial-Magnetlager aufgebaut?	Axial-Magnetlager besitzen einen scheibenförmigen Rotor aus massivem Stahl, der von zwei ringförmigen Staturen eingefasst ist. Der Stator enthält zwei Ringmagnete, deren Magnetfelder den Rotor in seiner Lage halten. Axial-Sensoren überwachen die Lage des Rotors.
Wie funktioniert der Regelkreis eines Magnetlagers?	Die Messsignale der Sensoren werden in einer Regelelektronik verarbeitet. Bei Abweichungen des Rotors von der mittigen Solllager werden über Leistungsverstärker die Erregerströme in den Feldwicklungen der Elektromagnete so verändert, dass der Rotor wieder die gewünschte Mittellage einnimmt.
Wie erfolgt der Antrieb einer magnetgelagerten Werkzeugspindel?	Der Antrieb erfolgt meist über einen Asynchronmotor, der sich auf der Spindel befindet.
Welche Aussage zu den Gleitlagern ist richtig? a) Die bei der Drehung des Wellenzapfens erzeugte Reibungskraft wirkt in Bewegungsrichtung. b) Bei Gleitlagern mit hydrostatischer Schmierung wird der Schmierfilm durch die Drehbewegung des Zapfens erzeugt. c) Schmiertaschen und Schmierbohrungen sollten auf der belasteten Lagerseite liegen. d) Hochbelastete Wellen werden durch Tropföler mit Schmierstoff versorgt. e) Bei Gleitlagern mit Ölbadschmierung wird das Öl durch drehende Teile, wie z.B. Dachrinne oder Schmierscheiben, zur Schmierstelle transportiert.	e)
Welcher Werkstoff ist als Lagerwerkstoff NICHT geeignet? a) Gerhärteter Stahl b) Sinterbronze c) Bleilegierungen d) Polyamid-Kunststoff e) Gusseisen mit Lamellengrafit	a)
Welche Aussage über Mehrschichtgleitlager ist richtig? Mehrschichtgleitlager..... a) bestehen meist aus Kunststoff. b) besitzen eine Gleitschicht, die mindestens 0,5 mm dick sein muss. c) können nur eingesetzt werden, wenn das Lager keine grossen Kräfte aufnehmen muss. d) besitzen eine Stahlstützschale. e) benötigen zum Einbau viel Platz.	d)
Welche Aussage zu Wälzlagern im Vergleich zu Gleitlagern ist richtig? Wälzlager.... a) laufen leiser. b) haben einen grösseren Einbaudurchmesser. c) besitzen bei gleicher Baugrösse eine höhere Tragfähigkeit. d) dämpfen Schwingungen besser. e) sind unempfindlicher gegen Schmutz.	b)
Welche Werkstoffe eignen sich für die Herstellung folgender Bauteile in Wälzlagern? a) Aluminiumlegierungen für die Wälzkörper b) Stahlblech für die Käfige c) Kugelgrafitguss für die Laufringe d) Keramik für die Käfige e) Kupfer für die Wälzkörper	b)
Einzelne Teile eines Wälzlagers oder das ganze Wälzlager können aus Keramik bestehen. Welche Aussage ist richtig? a) Hybridlager besitzen Laufringe aus Keramik. b) Bei Vollkeramiklagern werden alle Einzelteile aus Siliziumkarbid hergestellt. c) Keramikwälzkörper bestehen aus Siliziumnitrid. d) Die Fliehkräfte sind bei Keramikwälzkörpern grösser als bei Wälzkörpern aus Stahl. e) Hybridlager bestehen aus Hybrid-Keramik.	c)

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