Äquivalente Lagerbelastung (P)

Die äquivalente Lagerbelastung (P) ist eine entscheidende Kenngröße für die Auslegung und Lebensdauerberechnung von Wälzlagern. Sie ermöglicht es, komplexe Belastungszustände (Radial- und Axialkräfte) in einer einzigen Vergleichskraft zusammenzufassen. Dadurch lassen sich:

✔ Lebensdauerprognosen nach ISO 281 erstellen – für eine zuverlässige Dimensionierung.

✔ Überlastungen vermeiden und Lagerschäden durch falsche Belastung verhindern.

✔ Kosten sparen, indem Lager optimal ausgelegt und nicht überdimensioniert werden.

✔ Vergleiche zwischen verschiedenen Lagerbauarten ziehen (z. B. Rillenkugellager vs. Kegelrollenlager).

Ohne die korrekte Berechnung von P riskieren Konstrukteure vorzeitigen Lagerausfall, erhöhten Wartungsaufwand oder Maschinenstillstände. Besonders in hochbelasteten Anwendungen (z. B. Windkraftanlagen, Getriebe, Elektromotoren) ist die präzise Ermittlung der äquivalenten Lagerbelastung unverzichtbar.

Die äquivalente Lagerbelastung (P) ist eine theoretische Kenngröße, die Radial- und Axialkräfte in einer einzigen Belastungskennzahl zusammenfasst. Sie dient als Grundlage für die Lebensdauerberechnung von Wälzlagern nach ISO 281.

Die Berechnungsformel nach ISO 76 lautet:

P=X⋅Fr​+Y⋅Fa​

• P = Äquivalente dynamische Lagerbelastung [kN]
• Fr = Radialkraft [kN]
• Fa = Axialkraft [kN]
• X = Radialfaktor (abhängig von Lagerbauart und Belastungsverhältnis)
• Y = Axialfaktor (abhängig von Lagerbauart und Belastungsverhältnis)

Wichtig: Die Faktoren X und Y sind nicht universell, sondern werden vom Lagerhersteller für jede Bauart und Größe spezifisch angegeben.

Die Faktoren X und Y bestimmen, wie stark Radial- und Axialkräfte in die Berechnung einfließen. Sie hängen vom Verhältnis Fa/Fr und dem Grenzwert e ab, der lagerspezifisch ist.

Typische Werte für Rillenkugellager:

Beispiel:

• Fa/Fr = 0,3, e = 0,22 → Fa/Fr > e → X = 0,56, Y = 2
• Fa/Fr = 0,1, e = 0,22 → Fa/Fr ≤ e → X = 1, Y = 0

Hinweis: Der Grenzwert e ist im Herstellerkatalog oder in Berechnungssoftware zu finden.

Gegeben:

• Radialkraft Fr = 5 kN
• Axialkraft Fa = 3 kN
• Grenzwert e = 0,22 (laut Hersteller)
• Fa/Fr = 3/5 = 0,6 > e → X = 0,56, Y = 2

Berechnung:

P=0,56⋅5kN+2⋅3kN=2,8kN+6kN=8,8kN

Ergebnis: Die äquivalente dynamische Lagerbelastung P beträgt 8,8 kN.

Nicht jedes Lager bewegt sich – daher gibt es zwei Arten der äquivalenten Belastung:

Wichtig:

• P wird für Lebensdauerberechnung