Warum spielt die Wärmeausdehnung bei Lagern eine Rolle?

Wenn sich eine Welle im Betrieb erwärmt, dehnt sie sich axial aus. Sind beide Lager axial fixiert (Festlager), erzeugt die Ausdehnung eine innere Vorspannung, die Reibung und Temperatur erhöht. Eine geeignete Fest-/Loslageranordnung ermöglicht die Wärmeausdehnung, ohne die Lager zu beschädigen.

Was ist eine Fest-/Loslageranordnung?

Bei einer Fest-/Loslageranordnung ist ein Lager axial fixiert (Festlager), um die Welle zu positionieren, während das andere Lager axial verschiebbar ist (Loslager), um die Wärmeausdehnung auszugleichen. Dies ist die gebräuchlichste Anordnung.

Welchen Wärmeausdehnungskoeffizienten sollte ich eingeben?

Verwenden Sie einen mittleren linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten für die genaue Werkstoffsorte über das tatsächliche Temperaturintervall. Der WAK variiert mit Zusammensetzung und Temperatur; generische Werkstofffamilienwerte sind nur grobe Beispiele.

Wie hoch ist die typische Expansion?

Eine 1 Meter lange Stahlwelle dehnt sich bei einer Temperaturerhöhung von 50 °C um etwa 0,6 mm aus. Dies mag gering erscheinen, kann aber enorme Kräfte erzeugen, wenn beide Lagerpositionen axial fixiert sind.

Bestimmt die axiale Differenzdehnung die Lagerpassung oder das Lagerspiel?

Nein. Das axiale Spannwachstum hilft bei der Bemessung der axialen Verschiebekapazität. Radialpassung und Lagerluft erfordern lokale Durchmesser, Ring-/Sitztemperaturen, Werkstoffeigenschaften und die genaue Lageranordnung.

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Wärmeausdehnungsrechner für Lager

Berechnen Sie die separaten gleichmäßigen axialen Wärmeausdehnungen von Welle und Gehäuse sowie deren vorzeichenbehaftete Differenz. Geben Sie die tatsächlichen Längen, mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten und Temperaturänderungen ein.

δ = L × α × ΔTVorzeichenbehaftetes Erwärmen/AbkühlenKeine automatische Lagerauswahl

Ergebnisse

Axiale Wellenausdehnung δ_shaft

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Axiale Gehäuseausdehnung δ_Gehäuse

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Unterschiedliche Wärmeausdehnung

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Formel zur Wärmeausdehnung

L — wirksame Ausgangslänge (mm)
α — mittlerer linearer Wärmeausdehnungskoeffizient über das angegebene Intervall (μm/(m·K), numerisch ×10⁻⁶/K)
ΔT — vorzeichenbehaftete Temperaturänderung gegenüber dem Referenzzustand (K oder °C Differenz)

Eingabe des Wärmeausdehnungskoeffizienten

Der Wärmeausdehnungskoeffizient hängt von Werkstoffgüte und Temperatur ab. Ermitteln Sie einen Mittelwert über das tatsächliche Intervall anhand kontrollierter Werkstoffdaten, statt eine breite Werkstofffamilie auszuwählen.

Fest-/Loslageranordnung

ℹ️ Eine Fest-/Loslagerung kann die axiale Verschiebung aus dem relativen thermischen Wachstum von Welle und Gehäuse aufnehmen; der erforderliche Verschiebeweg und der Lagertyp müssen jedoch anhand der vollständigen Anordnung mit Belastungen, Passungen, Toleranzen und Herstellerdaten ausgewählt werden.

Die auf dieser Seite beschriebenen Verfahren wurden vom Vibromera-Team entwickelt und im Praxiseinsatz getestet, unter Verwendung des Balanset-1A, eines tragbaren Zweikanal-Auswuchtgeräts und Schwingungsanalysators für die Vor-Ort-Rotorauswuchtung.