Lagerwärmeberechnung im Maschinenbau

Die Temperatur eines Lagers während des Betriebs unterscheidet sich von der Temperatur im Ruhezustand, was auf einen Temperaturanstieg während des Betriebs hinweist. Die Hauptursachen für diesen Temperaturanstieg können in zwei Hauptaspekte unterteilt werden:

Erstens: externe Wärmeleitung. Die durch den Betrieb der externen mechanischen Komponenten erzeugte Wärme führt zu einem allgemeinen Temperaturanstieg in allen Teilen der Maschine. Diese Wärme wird zu den Lagern geleitet, was zu deren Wärmeentwicklung führt.

Bei Motoren und Getrieben geschieht dies hauptsächlich auf zwei Arten:

1) Bei Motoren sind die wichtigsten Wärmequellen während des Betriebs die Wicklungen und der Kern selbst. Der bekannte Wärmeverlust durch Kupferverlust während des Motorbetriebs wird durch die Wärme verursacht, die entsteht, wenn der Strom durch den Draht fließt.

Der Eisenverlust bezieht sich auf die Wärme, die durch den Kern selbst erzeugt wird, wenn sich das Magnetfeld während des Motorbetriebs ändert. Diese beiden Teile sind die Hauptwärmequellen des Motors, und diese Wärme wird über den Sockel, die Welle und die Endabdeckung zu den Lagern geleitet, wodurch die Temperatur der Lager ansteigt.

2) Bei Getrieben wird durch das Ineinandergreifen der Zahnräder Reibungswärme erzeugt. Diese Wärme wird durch die Zahnräder, die Welle und den Sockel geleitet. Die Bewegung des Schmieröls, das auf die Lager übertragen wird, trägt ebenfalls zum Temperaturanstieg in den Lagern bei.

Zweitens: die Wärmeentwicklung der Lager selbst. Während des Lagerbetriebs treten in der inneren Umgebung des Lagers Rollreibung, Gleitreibung, Schleppverluste, Dichtungsreibung und andere entsprechende Reibungen auf. Diese Reibungen entladen sich in Form von Wärme, was zu einem Anstieg der Lagertemperatur führt.

Geräteingenieure sind sehr besorgt über die Eigentemperatur von Lagern, daher ist es manchmal notwendig, die Temperatur der Lager zu schätzen. In diesem Artikel wird eine einfache Methode vorgestellt, um dieses Problem zu lösen.

Bevor wir mit den eigentlichen Berechnungen beginnen, können wir zunächst eine grobe Schätzung des Erwärmungszustands der beiden oben genannten Teile vornehmen. Der Grund für eine solche Schätzung liegt darin, dass vor Ort, wenn schon keine spezifischen Berechnungen durchgeführt werden können, so doch zumindest eine allgemeine Bewertung und ein Verständnis der Ursachen für die Lagererwärmung möglich ist, was dabei hilft, zu unterscheiden, ob der Zustand der Baustelle normal ist oder nicht.

Wir wissen, dass bei Wälzlagern der größte Teil der inneren Reibung die Rollreibung ist. Die Natur der Rollreibung bestimmt, dass sie einen kleinen Wert haben sollte. Bitte beachten Sie, dass dies von den Eigenschaften der Wälzlager abhängt, denn wozu gibt es sonst Wälzlager?

Vergessen Sie nicht, dass der Zweck der Erfindung von Wälzlagern darin besteht, die Reibung zu verringern und das Drehmoment zu reduzieren. Der Anteil der Gleitreibung in Wälzlagern sollte sehr gering sein, sonst kann man es nicht als Wälzlager bezeichnen.

Gleichzeitig sollte der Verlust an Rührschmierung in Wälzlagern im Vergleich zu anderen Reibungen nicht so groß sein. Daher ist die durch die Bewegung des Wälzlagers selbst erzeugte Wärme nicht die Hauptwärmequelle, sondern sollte ein sekundärer Faktor für den Gesamttemperaturanstieg des Lagers sein.

Der Hauptfaktor, der einen erheblichen Temperaturanstieg in den Lagern verursacht, ist die von der Anlage selbst erzeugte Wärme. Die von der Anlage selbst erzeugte Wärme wird bei der Auslegung der Anlage geschätzt. Wenn diese Wärme unter Berücksichtigung der Wärmeableitung und anderer Faktoren auf die Lager übertragen wird, ist sie in der Regel geringer oder gleich der gesamten von der Anlage selbst erzeugten Wärme.

Auf der Grundlage dieses Wissens kann man bei einer Lagererwärmung vor Ort zunächst die Temperaturverteilung der erwärmten Lager der Anlage prüfen und dann die Heizelemente des Lagers selbst berücksichtigen.

Wenn die Lagertemperatur deutlich höher ist als die Gerätetemperatur, sollte dies Anlass zur Besorgnis geben, denn zu diesem Zeitpunkt ist die vom Lager erzeugte Wärme zur Hauptwärmequelle geworden, was darauf hindeutet, dass der Zustand der inneren Reibung nicht mehr normal ist.

Die Berechnung der durch das Lager selbst erzeugten Wärme beginnt mit der Berechnung der Reibung des Lagers. Typischerweise kann die vom Lager selbst erzeugte Wärme durch sein eigenes Reibungsmoment berechnet werden, die Formel lautet wie folgt:

Q=1.05*10^-4Mn

• M: Gesamtes Reibungsmoment des Lagers
• n: Drehgeschwindigkeit des Lagers.

Interessierte Ingenieure können den Anteil der Lagerwärme an der Gesamtwärmeerzeugung ihrer Anlagen berechnen. Dies erleichtert ein qualitatives und quantitatives Verständnis der beiden Stufen der Lagerwärmeerzeugung.