Ingenieurbüro Dr.-Ing. Martin Berger
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Das Funktionsprinzip eines geschmierten Radialgleitlagers

An dieser Stelle wird das Funktionsprinzip eines geschmierten Radialgleitlagers erklärt.

 

Vereinfacht ausgedrückt ist das ein um seine Achse rotierender Zylinder (Welle), der sich in einem Ring (Gleitlagerbuchse) dreht und von diesem radial geführt wird.

 

Die Welle soll sich innerhalb der Gleitlagerbuchse drehen und wird deshalb vom Durchmesser etwas kleiner als die Buchse angefertigt. Die Differenz der beiden Durchmesser wird als Lagerspiel bezeichnet.

Durch den Unterschied der Durchmesser kommt es bei Belastung des Systems zu einer exzentrischen Lage der Welle innerhalb der Lagerbuchse. Dabei hat die Exzentrizität einen entscheidenden Einfluss. Sie erzeugt eine Geometrie, bei der sich die Schmierfilmhöhe bis zu einem gewissen Punkt, die engste Lagerstelle, verkleinert und danach wieder größer wird.

 

Damit das System leichtgängig dreht, wird ein Zwischenstoff (Schmierstoff, meist Öl oder Schmierfett) zwischen die beiden Körper gebracht. Der Schmierstoff benetzt die Oberflächen von Welle und Lagerbuchse und haftet an diesen. Durch die Rotationsbewegung und die Reibungskräfte der Flüssigkeitsteilchen aneinander wird der Schmierstoff mitgenommen und durch den Lagerspalt transportiert.

Wird der Zwischenstoff schnell (dynamisch) durch diese Geometrie befördert, ergibt sich daraus ein Druckanstieg.

Vergleichbar mit einem Wasserskifahrer, der den Winkel seiner Ski zur Wasseroberfläche einstellen kann und dadurch Auftrieb erzeugt.

 

Da es sich beim Zwischenstoff um eine Flüssigkeit  (griechisch, hýdor = Wasser) handelt, wurde der Begriff „Hydrodynamik“ dafür eingeführt. Man spricht dann beim Gleitlager von einer „hydrodynamischen Druckverteilung“. In den nachfolgenden Bildern ist dieser Zusammenhang dargestellt.



Wird ein Druck mit einer Fläche multipliziert, ergibt das eine Kraft. Die Tragkraft des Radialgleitlagers.

Das System kann bei einer Gleitlagerung auch umgekehrt werden, also der Zylinder steht (Achse) und die Gleitlagerbuchse läuft um.

 

Die Berechnungsgrundlagen zur Bestimmung der Druckverteilung sind komplex. Es handelt sich dabei um ein partielle Differentialgleichung, die von O. Reynolds im Jahre 1886 veröffentlicht wurde.

Diese Differentialgleichung wird mit numerischen Verfahren gelöst um für unterschiedlichste Lagertypen die Tragfähigkeiten und weitere Verhaltensmerkmale zu bestimmen.