Führungen Flashcards
(30 cards)
Beschreiben Sie eine Linearführungen mit der 6-Punkte Theorie?
- Freigabe einer Translation in X – Richtung
- Beide Translationen Z und Y sperren
- Rotationen A, B, C sperren
Führung festgelegt durch fünf Auflagepunkte
Berührung in 5 Punkten Berührpunkte
in Translationsrichtung verschoben
Nennen Sie Anforderungen an Führungen?
6 Stück
- Geometrische Genauigkeit: reine Translation X über gesamten Weg * Keine Flankenwechsel bei Betriebslast (Führungseigenschaften, Spiel,…)
- Hohe statische Steifigkeit
- Gutes dynamisches Verhalten * hohe statische Steifigkeit + kleine Masse + hohe Dämpfung
- Geringe Reibung
- Kein Slip – stick (Haft – Gleitreibung) (rollend oder viskos)
- Verschleissarm
- Kein thermisches Zwängen
- Unempfindlich gegen Verschmutzung / Selbstreinigung
- Gutes Notlaufverhalten
- Ggf. einstellbares Spiel (z.B. bei Verschleiss Führung nachstellen)
- Geringe Kosten (Einfluss der Kosten der Ankonstruktion und Versorgung beachten)
skript:
- Geometrische Genauigkeit Die geometrische Genauigkeit bestimmt die Abweichungen von der idealen Bewegung (Komponentenabweichung), und wirkt somit direkt auf das Bearbeitungsergebnis ein. Flankenwechsel unter Betriebslasten sind zu vermeiden.
- Hohe statische Stei gkeit Die Führung/Lagerung soll sich unter statischer Beanspruchung aus der Massenträgheit, den Prozesskräften und dem sich bei Bewegungen verlagernden Eigenge wicht möglichst wenig deformieren um Abweichungen am Werkstück zu verhindern.
- Gutes dynamisches Verhalten Die Führung/Lagerung soll die Übertragung von Schwingungen zwischen den zueinander geführten Maschinenkomponenten unterdrücken. Eine hohe dynamische Steifigkeit wird durch hohe statische Steifigkeit, kleine Masse und hohe Dämpfung erreicht.
- Geringe Reibung
- Kein Slip- Stick Vor allem Haftreibung und der damit verbundene Abfall der Reibkraft auf die Bewegungsreibung zwischen den Maschinenbauteilen ist zu vermeiden. Slip- Stick kennzeichnet den Vorgang, bei dem die Bewegung zwischen Haften und Gleiten wechselt. Dabei wird aufgrund der Elastizität des Antriebsstrangs dieser verspannt bis zur Haftreibgrenze. Danach wird die elastische Energie durch ruckhafte Verschiebung frei. Die Bewegung stoppt mit Restverspannungen, die irgendwo zwischen Haftreibung vorwärts und Haftreibung rückwärts liegt, grundsätzlich aber undefiniert ist. Damit ist eine saubere Positionierung nicht möglich.
- Verschleissarmut Die geometrische Genauigkeit der Führung muss über eine möglichst lange Lebensdauer gewährleistet sein. Die Frequenz von Austausch und Wartung von Komponenten bestimmen die verfügbare Produktionszeit der Maschine und somit die Rentabilität. Die Reduktion der Reibung und Slip-Stick, verschleissfestes Auslegen sowie der Schutz vor Verschmutzung reduzieren den Verschleiss.
- Thermische Stabilität Die Führung/Lagerung soll so ausgelegt werden, dass die Deformationen von Temperaturschwankungen die Funktionalität nicht einschränkt und der Verschleiss nicht gefördert wird. Den thermischen Zwang bereits bei der Konstruktion verhindern (z.B. Fest- Loslager)
- Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung Führungen werden in der Umgebung des Arbeitsraums eingesetzt, wo mit Verschmutzung durch Späne, Staub, Schweißperlen oder Kühlschmiermittel gerechnet werden muss. Die Führung/Lagerung soll so konstruiert und ausgelegt sein, dass Schmutz nicht in die Führungs ächen eindringen kann. Die geschieht über Abstreifer, Schiebebleche, Faltenbälge, Überdruck in der Führungskapselung. Weiterhin wird dafür gesorgt, dass eingedrungener Schmutz das System möglichst wenig beeinträchtigt (Lebensdauer, Funktionsfähigkeit). Schliesslich erfolgt durch das Schmiermittel eine kontinuierliche Reinigung.
- gutes Notlaufverhalten von Gleitführungen Im Falle einer Überlast oder dem Ausfall der Schmierung (Druckausfall bei aero/hydrostatischen Führungen) soll das System zumindest für eine begrenzte Zeit einer Beschädigung oder exponentiellem Verschleiss widerstehen. Dies wird bei Gleitlagern zumeist durch die Materialwahl der Reibpartner, z.B. Stahl auf Bronze, erreicht.
- Einstellbares Spiel Vor allem bei sehr teuren Maschinen, wie z.B. Pressen wird Wert auf die Nachstellbarkeit und den Verschleissausgleich von Führungssystemen gelegt. Dagegen setzt sich aber mehr und mehr durch, dass man im Verschleissfall sehr einfach die Führungen austauschen können muss.
- Geringe Kosten Bei der Berechnung der Kosten müssen nicht nur die reinen Anschaffungskosten des Systems betrachtet werden, sondern auch die für die Ankonstruktion, Ölversorgung und den Unterhalt anfallenden Kosten.
Was ist ein Flankenwechsel bei Werkzeugmaschinen? Wodurch
werden diese begünstigt und wie kann man sie vermeiden?
Auflagepunkte übergeben Kraft, jedoch nur einseitg (druck senkrecht auf OberA) –> brauch Gegenlager
Flankenwechsel ist die Übergabe von der Kraft/ Belastungsänderung von Lagerpunkt auf Gegenlagerpunkt
Ein Flankenwechsel bewirkt eine ungewollte Bewgung in der Grösse des Führungsspiels
resultierende Kraft immer gegen die Aufagekräfte richten –> kein Moment erzeugen
- Verhinderung Flankenwechsel zur Vermeidung Umkehrspiel
- flankenwechselnder Punkt soll einen möglichst grossen Abstand vom zugehörigen Drehpunkt haben, damit Wirkung auf Positionierung möglichst klein bleibt
- Vorspannung der Führung zur Verhinderung Flankenwechsel
- Einleitung Antriebskraft möglichst in Führungsebene
Um den unerwünschten Fall des Flankenwechsels zu vermeiden, ist eine Führungsanordnung zu wählen, die für alle im Betrieb auftretenden Lasten nur zulässige Druckkräfte auf die Führungsflächen ergibt.
Ergänzung 73.
Beschreiben Sie die Anordnung von Führungen?
- Fester langer Teil hat 3 parallele Geraden in X – Richtung
- Bewegter kurzer Teil mit 5 Auflagepunkten - Jeweils zwei fluchten paarweise in X – Richtung
siehe Zusätzliches Wissen für mehr Details und Bilder
Führungen haben ein langes und kurzes Teil. Welches wird in der Regel bewegt? Gibt es bei Werkzeugmaschinen eine wichtige Ausnahme?
5 Bsp
Lang fest, kurz bewegt
WZM: umgekehrt
lange Teil = Pinole bewegt, kurzer Teil = Spindelkasten
- Kurzer Tisch bewegt auf langem Bett
- Querbalken bewegt auf langen Ständern
- Spindelkasten bewegt auf langem Querbalken
- Pinole lang bewegt in kurzem Spindelkasten
- Häufige Ausnahme bei Werkzeugmaschinen; Pinole ist langer Teil mit Führungsbahnen; Spindelkasten enthält die fünf Führungspunkte
Beschreiben Sie das charakterisierende Dreieck?
a. Beispiel- Zeichnen
Ergänzung 76.
Weshalb werden Wälzführungen bei Werkzeugmaschinen eingesetzt? (Nennen Sie Vor- und Nachteile von Wälzführungen?)
Wälzführungen haben in mittleren und kleinen Werkzeugmaschinen Gleitführungen weitgehend verdrängt
Vorteile:
* käufliches Standardelement
* Kostengünstig
* leichter Lauf wegen Rollreibung
* Wartungsarm
* einfache Montage
* problemloser Einsatz
* kaum slip stick
* Steifigkeit in allen Richtungen
Nachteile:
* geringe Normaldämpfung, selbst mit Dämpfungsschuhen
* geringe Paralleldämpfung –> Antriebsreglereinstellung
* geringe Anpassungsfähigkeit
10.5.1. Wälzführung
Worin unterscheiden sich Wälzführungen?
5 Unterscheidungen
5 Bauformen
Unterscheidung nach:
* Wälzkörpertyp
* Berührungsart zwischen Wälzkörper und Laufbahn
* Anzahl der Wälzkörperreihen
* Anordnung der Wälzkörperreihen
* mit und ohne Wälzkörperrückführung in den Laufeinheiten
Bauformen:
* Linear-Kugellager (Rundführungen)
* Laufrollenführungen
* Flachkäfigführungen
* Rollenumlaufschuhe
* Profilschienenführungen mit umlaufenden Wälzkörpern
Was sind die Vor-/Nachteile von Rollenführungen gegenüber
Kugelführungen?
Vergleich Rollen- Kugelführungen:
* Rollen ca. 3.2 mal (Faustwert) höhere Steifigkeit durch Linienkontakt
* Unparallele Führungsflächen –> Rollen: Kantenlauf und Zerstörung
* Rollen: höhere Führungsgenauigkeit
PSF (Profilschienenführung) haben keine Fest-Loslagerung und sind überbestimmt:
* Einbautoleranzen beachten, Parallelität, Führungsabstand
* Temperaturdehnung beachten
* Zwangskräfte wirken genau wie Betriebslasten und verringern demnach in jedem
Fall die Lebensdauer
* Montage: Anzug mit vorgeschriebenem Drehmoment, ansonsten Verformung der
Schiene, Geradheitsabweichung
* Die Nachgiebigkeit einer Führung ermittelt sich aus Reihenschaltung der
Nachgiebigkeit der Führung, sowie der Anschlusskonstruktionen
Der Hub (Weg) von Wälzführungen ist durch die Käfiglänge
begrenzt. Gibt es Möglichkeiten den Hub (Weg) zu verlängern?
Hublänge begrenzt –> Wälzkörperrückführung
Wälzkette kann dabei Kürzer oder länger als der Schlitten sein
Ergänzung 80.
Weshalb werden Wälzkörperumläufe nicht immer eingesetzt?
(gehen Sie auf die Nachteile der Umläufe ein)
Höhere Kosten
Begrenzte Dämpfung
Empfindlichkeit gegenüber Schmutz
Begrenzte Tragfähigkeit
Geräuschentwicklung
Verschleiß bei hohen Belastungen
Wärmeentwicklung bei hohen Geschwindigkeiten
Komplexe Wartung
Weshalb ist der Kraft-Verlagerungsverlauf von Wälzführungen
nicht linear?
Linien nicht linear, Knickpunkte: Vorspannung aufgebraucht, eine Seite der Wälzkörper in Kontakt
Je höher die Vorspannung desto geringer die Lebensdauer.
Wie berechnen Sie die Lebensdauer von Wälzführungen?
(Analog zu Wälzlagern)
Auslegung statisch
Die Lastgrenze gegen statische Belastung einer Profilschienenführung ist eine zulässige bleibende Verformung des Wälzkontaktes unter der maximal zu erwartenden Betriebslast. Während wie bei Wälzlagern die Hersteller nur die äusseren Masse der Profilschienenführungen angeben, wird die Belastbarkeit durch Tragzahlen in den Katalogen angegeben.
Auslegung dynamisch
Die dynamische Auslegung bestimmt aus der Belastung die zu erwartende Lebensdauer der Führung. Auch hierfür gibt es einen den inneren Aufbau der Linearführung zusammenfassenden Belastbarkeitsfaktor, die dynamische Tragzahl C. Diese ist in den Herstellerkatalogen festgehalten, kann aber auch aufgrund von Kenntnissen des inneren Aufbaus, wie Wälzkörperdurchmesser, Anzahl Wälzkörper und Anordnung nach DIN 636 berechnet werden.
Ergänzung 83.
Unter welchen Annahmen gilt die Formel L = (C/P)^m bei der
Lebensdauerauslegung (gemäss ISO 281)?
Reine Rollbewegung:
Die Formel setzt voraus, dass zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnen eine reine Rollbewegung stattfindet, ohne nennenswerte Gleitbewegung.
Konstante Belastung:
Die Belastung PP ist während der gesamten Betriebsdauer konstant. Tatsächlich schwankende Belastungen können durch einen äquivalenten Belastungswert berücksichtigt werden.
Zentrische Belastung:
Die Belastung wirkt genau in der vorgesehenen Richtung und Lage, ohne Exzentrizität oder Schiefstellungen.
Reibungslose Bedingungen:
Die Schmierung ist optimal, sodass keine zusätzliche Reibung oder Verschleiß durch Mangelschmierung entsteht.
Materialeigenschaften:
Das Lager besteht aus hochwertigem, homogenem Material, das den Normen entspricht (typischerweise Lagerstahl gemäß ISO 683-17).
Keine Verunreinigungen:
Es wird angenommen, dass keine Verschmutzungen wie Staub oder Partikel in das Lager gelangen, die zu vorzeitigem Verschleiß führen könnten.
Temperaturbedingungen:
Die Lager arbeiten unter normalen Temperaturen, bei denen das Material nicht an Festigkeit verliert oder thermische Deformationen auftreten.
Kein Ermüdungsversagen außerhalb der Laufbahnen:
Die Formel berücksichtigt nur die Ermüdung des Materials an den Wälzkontaktflächen, nicht etwa Versagen in der Käfigstruktur oder durch andere mechanische Einflüsse.
Normgerechte Lagergeometrie:
Die Lagergeometrie entspricht den Normvorgaben, insbesondere bezüglich der Kontaktflächen zwischen Wälzkörper und Laufbahn.
Beurteilen Sie das Dämpfungsverhalten von Wälzführungen.
*Dämpfungswerte werden in der Regel von den Herstellern nicht angegeben
* Untersuchung von PTW Darmstadt
* Dämpfung von PSF ist sehr gering
- Geringe Dämpfung durch punktuellen KontaktWälzführungen übertragen Kräfte über punktförmige (bei Kugeln) oder linienförmige (bei Rollen) Kontakte.
Diese kleinen Kontaktflächen minimieren den Energieverlust durch Reibung, was die Dämpfung reduziert.
Im Gegensatz dazu bieten Gleitführungen flächige Kontakte, die mehr Energie durch Reibung absorbieren und so besser dämpfen. - Hohe Steifigkeit, aber wenig EnergieabsorptionWälzführungen sind auf hohe Steifigkeit ausgelegt, um präzise Bewegungen zu ermöglichen.
Diese Steifigkeit verhindert, dass sie mechanische Schwingungen durch elastische Verformungen oder Energieabsorption wirksam dämpfen können. - ResonanzverhaltenAufgrund der geringen inneren Dämpfung können Schwingungen in Wälzführungen leicht entstehen und verstärkt werden, insbesondere wenn die Eigenfrequenzen der Maschine angeregt werden.
- Abhängigkeit von SchmierungDie Schmierung beeinflusst das Dämpfungsverhalten geringfügig:
Optimal geschmierte Wälzführungen haben noch weniger Dämpfung, da der Schmierfilm die Reibung weiter reduziert.
Trockene oder unzureichend geschmierte Wälzführungen können etwas mehr Dämpfung aufweisen, was jedoch mit erhöhtem Verschleiß einhergeht.
Wie verändert sich das Dämpfungverhalten/Steifigkeisverhalten
mit zunehmender Vorspannung?
b. Mit der Anzahl Kontaktpunkte?
c. X- vs. O-Anordnung?
a) Einfluss der Vorspannung
Steifigkeitsverhalten:
Mit zunehmender Vorspannung steigt die Steifigkeit der Wälzführung, da das Spiel im System reduziert wird und die Wälzkörper stärker an die Laufbahnen gedrückt werden.
Dies führt zu einer geringeren elastischen Verformung unter Last.
Zu hohe Vorspannung kann jedoch zu erhöhtem Verschleiß und einer Verkürzung der Lebensdauer führen.
Dämpfungsverhalten:
Eine höhere Vorspannung verbessert das Dämpfungsverhalten leicht, da sie den Mikrorutsch an den Kontaktflächen verringert und Schwingungen besser unterdrückt.
Der Effekt bleibt jedoch begrenzt, da Wälzführungen generell wenig Energie durch Reibung dissipieren.
b) Einfluss der Anzahl der Kontaktpunkte
Steifigkeitsverhalten:
Eine höhere Anzahl von Kontaktpunkten (z. B. durch mehr Wälzkörper oder vergrößerte Kontaktflächen) erhöht die Steifigkeit, da die Last auf mehr Punkte verteilt wird und sich die elastische Verformung verringert.
Beispiel: Bei Vierpunktkontakten ist die Steifigkeit geringer als bei mehr als vier Kontaktpunkten (z. B. bei Schrägkontaktkugellagern mit vorgespannten Rollenführungen).
Dämpfungsverhalten:
Mehr Kontaktpunkte erhöhen die Möglichkeit, Energie durch Mikrobewegungen oder Reibung an den Kontaktstellen abzubauen, was die Dämpfung leicht verbessert.
Dennoch bleibt die Verbesserung der Dämpfung im Vergleich zu Gleitführungen moderat.
c) Einfluss der X- und O-Anordnung
Definition der Anordnungen:
X-Anordnung: Die Kontaktwinkel der Wälzkörper verlaufen zur Mitte hin und kreuzen sich nahe der Mittelebene der Lagerung.
O-Anordnung: Die Kontaktwinkel der Wälzkörper verlaufen nach außen und kreuzen sich außerhalb der Lagerung.
Steifigkeitsverhalten:
X-Anordnung:
Höhere Steifigkeit bei mittiger Belastung, da die Kräfte symmetrisch in Richtung der Wälzkörper wirken.
Schwächer bei Momentenbelastungen, da die Lagerabstützung enger ist.
O-Anordnung:
Bessere Steifigkeit bei Momentenbelastungen durch die größere Lagerabstützweite.
Bei reinen Radialbelastungen ist die Steifigkeit jedoch etwas geringer im Vergleich zur X-Anordnung.
Dämpfungsverhalten:
Unterschiede im Dämpfungsverhalten zwischen X- und O-Anordnung sind meist gering.
Die O-Anordnung kann bei Momentenbelastungen jedoch stabiler sein, was indirekt eine gleichmäßigere Energieverteilung ermöglicht und Schwingungen besser reduziert.
Zusammenfassung
Vorspannung: Erhöht die Steifigkeit deutlich, verbessert die Dämpfung moderat. Zu hohe Vorspannung kann jedoch nachteilig sein.
Anzahl Kontaktpunkte: Mehr Kontaktpunkte erhöhen sowohl die Steifigkeit als auch die Dämpfung leicht.
X- vs. O-Anordnung:
X-Anordnung: Vorteile bei symmetrischen Radialbelastungen.
O-Anordnung: Höhere Steifigkeit bei Momentenbelastungen durch größere Abstützweite.
!Leiten Sie die Formel zur Berechnung der Lebensdauer von
hydrostatischen Führungen her. Eingangsgrösse sind Druck, Viskosität
und maximaler Durchfluss und Taschentiefe.! (Fangfrage))
Es gibt keine standardisierte Formel zur direkten Berechnung der Lebensdauer hydrostatischer Führungen im gleichen Sinne wie für Wälzlager (z. B. nach ISO 281). Stattdessen wird die Lebensdauer hydrostatischer Führungen maßgeblich von der Schmierstoffqualität, der Konstruktion und der Stabilität des Systems beeinflusst. Dennoch können wir die physikalischen Prinzipien analysieren, um die relevanten Parameter zu verstehen.
Grundlagen hydrostatischer Führungen
Die Tragfähigkeit, Stabilität und Effizienz hydrostatischer Führungen hängen von den folgenden Faktoren ab:
Druck (p) – Erzeugt die Tragkraft des Ölfilms. Viskosität (η) – Beeinflusst die Strömungseigenschaften des Öls und die Dämpfung. Maximaler Durchfluss (Qmax) – Bestimmt, wie viel Öl durch die Führung geleitet wird. Taschentiefe (hTasche) – Beeinflusst den Druckaufbau und die Verteilung des Ölfilms.
Ergänzung 87.
Beschreiben Sie den prinzipiellen Aufbau einer hydrostatischen
Führung?
Skript
Bei hydrostatischen Lagerungen und Führungen wird die zur Reibungsminderung erforderliche Trennung der Wirkflächen der beiden Reibpartner (Führungsflächen) durch einen Schmiermittel lm gewährleistet, der unter externem Druck aufrechterhalten wird. Das Schmiermittel wird in taschenförmigen Vertiefung, einer Schmiertasche, bereitgestellt, die sich auf dem kürzeren der beiden bewegten Teile befindet und an die externe Schmiermittelversorgung angeschlossen ist. Das die Schmiertasche umgebende Material wird als Steg bezeichnet und bildet mit dem Gegenstück, der Führungsbahn, einen Ölspalt, welcher durch die Reibung der Grenzschicht als hydraulischer Widerstand wirkt. Dieser Widerstand ermöglicht, dass der Zuführdruck in der Tasche gehalten wird und über den Steg auf Umgebungsdruck abfällt.
Ergänzung 88.
Chat GPT
Hydrostatische Führungen sind reibungsarme Führungssysteme, bei denen ein dünner Flüssigkeitsfilm (meist Öl) zwischen den Gleitflächen aufgebaut wird. Dieser Film wird durch eine externe Pumpe erzeugt und trägt die gesamte Last, wodurch es zu keinem direkten Kontakt zwischen den Gleitflächen kommt. Der prinzipielle Aufbau einer solchen Führung umfasst die folgenden Komponenten:
Komponenten einer hydrostatischen Führung
Tragkörper (Gleitkörper)
Der Tragkörper ist der bewegliche oder feststehende Teil der Führung.
Er gleitet auf einem dünnen Ölfilm und hat keine direkte Berührung mit der Gegenfläche.
Typischerweise besteht er aus einem robusten Material mit präzisen Oberflächen.
Gegenkörper (Gleitbahn)
Der Gegenkörper ist die feste oder bewegliche Oberfläche, auf der der Tragkörper gleitet.
Auch hier ist eine präzise Bearbeitung wichtig, um den gleichmäßigen Aufbau des Flüssigkeitsfilms sicherzustellen.
Hydraulikkreislauf
Der Hydraulikkreislauf sorgt für die Versorgung der Führung mit Öl unter Druck.
Er umfasst:
Ölpumpe: Liefert das Öl mit dem erforderlichen Druck.
Druckventile: Regulieren den Öldruck, um eine konstante Tragfähigkeit zu gewährleisten.
Filter: Entfernen Verunreinigungen aus dem Öl, um die Präzision und Lebensdauer der Führung zu gewährleisten.
Drucktaschen
Die Drucktaschen sind in den Gleitflächen eingearbeitete Vertiefungen, die das Öl gleichmäßig verteilen und einen stabilen Flüssigkeitsfilm aufbauen.
Ihre Anordnung und Größe werden so gestaltet, dass die Last gleichmäßig getragen wird.
Ölfilm
Der Ölfilm entsteht durch das Einspritzen des Hydrauliköls in die Drucktaschen.
Er übernimmt die Funktion der Lastübertragung und sorgt für eine reibungsfreie Bewegung.
Abdichtungen
Dichtungen verhindern, dass Öl unkontrolliert aus der Führung austritt.
Die Abdichtungen sorgen dafür, dass der Ölverbrauch gering bleibt und die Funktion der Führung nicht beeinträchtigt wird.
Abflusskanäle
Überschüssiges Öl wird durch Abflusskanäle abgeleitet und dem Hydraulikkreislauf zurückgeführt.
Dies verhindert die Ansammlung von Öl und unterstützt die Temperaturkontrolle.
Funktionsweise
Druckaufbau:
Die Ölpumpe presst das Hydrauliköl durch die Druckventile in die Drucktaschen.
Lastaufnahme:
Das Öl in den Drucktaschen erzeugt einen gleichmäßigen Flüssigkeitsfilm, der die Last trägt und die Gleitflächen trennt.
Bewegung:
Durch den Flüssigkeitsfilm wird eine nahezu reibungslose Bewegung des Tragkörpers auf der Gleitbahn ermöglicht.
Ölrückführung:
Überschüssiges Öl fließt zurück in den Kreislauf, wo es gefiltert, gekühlt und erneut eingespeist wird.
Vorteile hydrostatischer Führungen
Reibungsfreie Bewegung: Keine direkte Berührung der Gleitflächen. Hohe Dämpfung: Der Ölfilm absorbiert Schwingungen und Vibrationen. Hohe Präzision: Gleichmäßiger Filmaufbau sorgt für minimale Positionsabweichungen. Lange Lebensdauer: Kein Verschleiß durch Kontaktreibung.
Weshalb erfolgt die Ölzuführung in der Regel über den bewegten Schlitten und nicht der stehenden Führung?
Die Ölzuführung über den bewegten Schlitten bietet:
Höhere Zuverlässigkeit durch den Wegfall beweglicher Ölleitungen. Technische Effizienz durch minimale Druckverluste und stabilen Druckaufbau. Einfachere Konstruktion durch Integration der Hydraulik in den Schlitten. Längere Lebensdauer durch geringeren Verschleiß der Hydraulikkomponenten.
Beschreiben Sie die tragende Fläche eines hydrostatischen
Lagers?
Die tragende Fläche eines hydrostatischen Lagers ist die Fläche, auf der der Druckfilm des Hydrauliköls die Last zwischen den Lagerflächen überträgt. Diese Fläche wird präzise gestaltet, um eine gleichmäßige Druckverteilung zu gewährleisten und die Tragfähigkeit des Systems zu optimieren.
Hauptkomponenten der tragenden Fläche:
Drucktaschen:
Eingearbeitete Vertiefungen, in die das Hydrauliköl unter Druck eingespeist wird.
Die Drucktaschen tragen die Hauptlast und sind so angeordnet, dass sie eine gleichmäßige Tragfähigkeit gewährleisten.
Randbereiche (Dichtflächen):
Umgeben die Drucktaschen und sorgen dafür, dass der Ölfilm kontrolliert in die Lagerfläche übergeht.
Sie verhindern, dass das Öl zu schnell abfließt und stabilisieren den Film.
Eigenschaften der tragenden Fläche
Größe und Form:
Die Größe der tragenden Fläche hängt von der Last und den Betriebsbedingungen ab.
Häufig rechteckig, quadratisch oder kreisförmig, abhängig von der Maschinengeometrie.
Druckverteilung:
Der Druck ist im Bereich der Drucktaschen am höchsten und nimmt zu den Randbereichen hin kontinuierlich ab.
Eine präzise Gestaltung der Drucktaschen gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung und verhindert ungleichmäßigen Verschleiß.
Materialien:
Hochfeste, verschleißfeste Materialien wie gehärteter Stahl oder spezielle Beschichtungen werden verwendet, um die Lebensdauer zu maximieren.
Beschreiben Sie die für die Reibung relevante Fläche eines
hydrostatischen Lagers?
In einem hydrostatischen Lager ist die reibungsrelevante Fläche diejenige, über die der Schmierstoff (meist Öl) als dünner Film zwischen den Lagerflächen aufgebracht wird. Diese Fläche ist entscheidend für die Entstehung der Gleitreibung im System, die durch die Eigenschaften des Ölfilms und dessen Bewegung bestimmt wird.
Position und Lage:
Die reibungsrelevante Fläche umfasst die gesamte Kontaktfläche zwischen der beweglichen Lagerfläche (z. B. Schlitten, Welle) und der festen Lagerfläche (z. B. Führung, Gegenlager), außerhalb der Drucktaschen. Dies sind die Schmierfilmflächen, die durch den Ölfilm getrennt werden und die Gleitbewegung ausführen.
Beschreiben Sie die bestimmende tragende Fläche A_{eff} bei
einer einzelnen hydrostatischen Tasche und bei Taschenketten?
Da der Druckabfall über dem Steg linear ist, kann eine effektive Ersatzfläche definiert werden, über der der Taschendruck wirkt. Die Ersatzfläche wird von der Mittellinie der Stege umschlossen. Gemäss Abbildung 10.36 führt diese zu einer Tragfähigkeit F = LeBe p, oder in allgemeiner Form: F = Aeff*p
Ist die Führungsfläche aus mehreren Taschen aufgebaut, wie dies Bild 10.37 zeigt, gibt es die Möglichkeit, diese Taschen unmittelbar über Stege aneinander angrenzen zu lassen oder mit einer druckfreien Ölablaufnut voneinander zu trennen. Damit ergeben sich die effektiven Längen und Breiten für die Berechnung des Abströmwiderstands sowie die effektiv tragenden Flächen nach Bild 10.37.
Ergänzung 92.
Weshalb kann eine einzelne Tasche keine exzentrischen Kräfte
aufnehmen?
Eine einzelne hydrostatische Schmiertasche ist nicht in der Lage aussermittige Lasten aufzunehmen. Diese haben zur Folge, dass aufgrund des zentrisch angreifenden Drucks ein resultierendes Moment auf den Support wirkt, welches zu einer einseitigen Vergrösserung des Schmierspalts und zum unkontrollierten Abströmen des Öls führt.
Ergänzung 93.
Welche konstruktiven Möglichkeiten gibt es bei hydrostatischen
Führungen exzentrische Kräfte einzuleiten?
Worin unterscheiden sich die Möglichkeiten? Vor- und Nachteile?
Hydrostatische Führungssysteme verfügen daher gemäss Bild 10.38 stets über mehrere Taschen, um die auftretende aussermittige Beanspruchung aufzunehmen. Kann ein konstanter Volumenstrom erzeugt werden, so reguliert sich der Spalt selbstständig. Verkleinert sich der Spalt, steigt bei konstantem Volumenstrom der Druck, was einer Verkleinerung des Spalts entgegenwirkt.
Ölversorgung der Taschen unabhängig voneinander
Ölversorgung über:
- Getrennte Pumpenscheiben (Bild links) Jede Tasche verfügt über eine eigene Pumpe.–>
- höchste verfügbare Tragkraft , grosse Überlastbarkeit
- aufwendig & teuer
- Stromregelventile, Jede Tasche ist über ein Stromregelventil mit einer zentralen Pumpe verbunden –>
konstanter Volumenstrom - Konstantdrosseln, Jede Tasche ist über eine konstante Drossel mit einer zentralen Pumpe verbunden –>
- billigste Lösung, zumeist angewandte Ölzufuhr.
- nicht ideal
- Lastabhängig Drosseln, Jede Tasche ist über ein lastabhängige Drossel mit einer zentralen Pumpe verbunden –>
- sehr steif in engem Lastbereich
Ergänzung 94.
