RWTH
Kartei Details
| Zusammenfassung | Diese Lernkarten behandeln auf universitärem Niveau die Funktionsweise und Anwendung von Wälzlagern und Spindeln in Werkzeugmaschinen. Sie beleuchten die Vor- und Nachteile verschiedener Lageranordnungen, die Bedeutung der Vorspannung und deren Einfluss auf die Steifigkeit und Drehzahl. Die Karteikarten eignen sich für Studierende der Mechatronik, die sich mit der Optimierung von Lagerungen und Spindelsystemen auseinandersetzen möchten, um deren Effizienz und Lebensdauer zu verbessern. |
|---|---|
| Karten | 39 |
| Lernende | 5 |
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Mechatronik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 23.07.2013 / 12.08.2017 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/werkzeugmaschinen_waelzlager_spindeln
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Wie ändert sich die Vorspannung, wenn sich das Gehäsue und somit die äußere Distanzhülse stärker als die Welle und die Innenringe erwärmt?
Vorspannung steigt
Einfluss einer hohen Drehzahl auf die sicheinstellende Lagervorspannung
Vorspannung steigt - Kugel wird durch Fliehkraft nach außen gedrückt
Wie kann der Einfluss der Drehzahl auf die Vorspannung durch Modifikation der Lager verringert werden?
- Einsatz von Hybridlagern (Keramikkugeln)
- Verwendung kleinerer Kugeln
- Einsatz von Lagern mit kleinerem Druckwinkel
Wie kann der Einfluss der Drehzahl auf die Vorspannung durch konstruktive Änderung der Lageranstellung weitestgehend eleminiert werden?
Verwendung einer elastischen Lageranstellung
konstruktive Möglichkeiten für die elastische X-Anordnung mit konstanter Vorspannung
- Schiebbuchse
- Kugelbuchse
- Membranfederhülse
Anordnung bei der der Einfluss der Temperaturänderung auf die Lagervorspannungin einer starren O-Anordnung gering gehalten wird
thermisch kompensierter Lagerabstand
Lageranordnungen die in Spindeln zur Anwendung kommen
- Fest-Los-Lagerung
- Starr agestellte Lagerung
Warum solte die Entlastung einzelner Wälzkörper bei schnelldrehenden Lagern vermieden werden?
- Wälzkörper erfahren bei Ein- und Ausfahren in die Lastzone hohe Beschleunigungen, die vom Käfig aufgenommen werden müssen. Dies führt zu Verschleiß
- Steifigkeit der Lagerung wird reduziert
Wie ändert sich die Lagergeometrie wenn sich die Innenringtemperatur erhöht, die Außenringtemperatur jedoch konstant bleibt?
- Innenring schränkt Lagerluft ein - Abnahme des Druckwinkels und je nach Anstellung Erhöhung der Pressungen
Anstellungsvarianten
- federnde Anstellung
- starre Anstellung
Wie verändern sich die die internen Verspannnungen bei den verschiedenen Anstellungsvarianten?
- Ferdernde Anstellung: Innenring weicht axial aus
- Starre Anstellung: Ausweichen nicht möglich, also deutliche Erhöhung der Lagervorspannung
Verlagerungsanteile, aus denen sich die Gesamtverlagerung einer Spindel zusammensetzt
- Federung der Lagerung
- Federung der Lagerumbauteile
- Biegung der Spindel
Welche Anordnungsform bietet eine bessere Stützwirkung gegen Verbiegen der Welle?
- O-Anordnung. Die Krafteinleitungspunkte liegen auf der Welle weiter auseinander, daher bessere Kippsteifigkeit
Funktion des Loslagers inder Spindel
ermöglicht die thermische Dehnung des Wellenkörpers in axialer Richtung
Spindellagerungskonzepte
- Loslagerun
- Fest- Loslagerung
- Festlagerung
durch welche Maßnahme kann eine Mindestvorspannung des Systems auch bei sehr hohen Zugkräften gesichert sein?
Einschlefen eines abgestimmten Spalts
Lagerungsmöglichkeiten von Spindelsystemene
- Wälzlagerung
- hydrostatische lagerung
- hydrodynamische lagerung
- aerostatische Lagerung
- magnetische Lagerung
Linearführungseineiten auf Wälzlagerbasis
- Profilschienenwälzführung
- Rollenumlaufschuh
- Flachkäfigführung
konstruktive Möglichkeiten für die elastische Tandem-O-Anordnung mit konstanter Vorspannung
- Gleitbuchse
- Kugelbuchse
Möglichkeiten mit denen die Steifigkeit des kompletten Spindel-Lager-Systems erhöht werden kann
- Vorspannung erhöhen
- Kugelanzahl erhöhen
- Wellendurchmesser erhöhen
- Anzahl der eingesetzten Lager erhöhen
Gründe warum Lager in Werkzeugmaschinenspindeln mit einer definierten Vorspannung betrieben werden sollten
- Verbesserung der Lagersteifigkeit
- Vermeidung von Schlupf
- Vermeidung der Entlastung einzelner oder aller Kugeln
Vorteile von Keramikwälzkörpern
- geringe Adhäsionsneigung
- geringe Dichte
- höherer E-Modul
- höhere erreichbare Drehzahl
Nachteile von Keramikwälzkörpern
- teuer
- höhere Hertz´sche Pressung
Vorteile einer federnden Lageranstellung
- konstante lagervorspannung
- Ausgleich von thermischen Verformungen möglich
- Ausgleich von kinematischen Verlagerungen möglich
- höhere erreichbare Drehzahlen
Nachteile einer federnden Lageranstellung
- Gefahr des Verklemmens
- geringere Steifigkeit
- aufwändiger zu realisieren
- Zugkräfte sind prblematisch
Gründe dafür, dass man eine definierte Vorspannung erzeugt
- Verbesserung der Lagersteifigkeit
- Vermeidung von Schlupf
- Vermeidung von Entlastung einzelner oder aller Kugeln
Effekt auf die Drehzahl bei steigender Steifigkeit
- Drehzahlgrenze sinkt
Konzepte der Spindellagerung
- Fest-Los-Lagerung
- Festlagerung
Anwendungbeispiel Fest-Los-Lagerung (Spindellagerung)
- Drehmaschinenspindel (schweres Spannfutter
Anwendungsbeispiel Festlagerung (Spindellagerung)
fremdgeriebene Spindeln (externer Antrieb)
Größe zu Klassifizierung der Drehzahleignung eines Spindel-Lager-Systems + Formel
Drehzahlkennwert = n x dm
- n: Drehzahl
- dm: mittlerer Lagerdurchmesser
warum wird das Zylinderrollenlager als ideales Lager bezeichnet?
- ermöglicht aufgrund seiner Schraubenförmigen Abwälzbewegung eine sichere Relativbewegung zwischen Innen und Außenring
- Bildung von Passungsrost wird vermieden
Vorteile Kugelgewinndetrieb
- hoher Wirkungsgrad
- hohe Genauigkeit
- vor allem bei Verfahrlängen von 3-4 Meter geeignet
Nachteile Kugelgewindetrieb
- bei großen Verfahrlängen niedrige kritische Drehzahl
- keine konstante Steifigkeit über die Verfahrlänge
Arten der Umlenkung beim Kugelgewindetrieb
- Gesamtumlenkung
- Einzelumlenkung
Vorteile Gesamtumlenkung
- hohe Laufruhe bei hoher Dynamik
- höhere Anzahl tragender Kugeln
Nachteile Gesamtumlenkung
- höhere Fertigungsprzision
- höhere Empfindlichkeit gegenüber Radialkräften
Vorteile Einzelumlenkung
- besser für hohe Lasten und langsame Geschwinndikeiten
- toleranter gegenüber Radialkräften
Nachteil Einzelumlauf
- geringere Anzahl tragender Kugeln
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