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Schlupf

Was ist Schlupf?
Wie entsteht Schlupf?

Was ist Schlupf?

Was ist Schlupf?

Als Schlupf wird die Abweichung der theoretischen Winkelgeschwindigkeit einer Relativbewegung zu der tatsächlich gemessenen Winkelgeschwindigkeit bezeichnet. Übertragen auf das Wälzlager handelt es sich dabei um die Abweichung der theoretischen Winkelgeschwindigkeit der Wälzkörper von der tatsächlichen Winkelgeschwindigkeit. Bei Wälzlagern spricht man auch von Käfigschlupf, da die Geschwindigkeiten der einzelnen Wälzkörper nur schwer zu ermitteln sind und die Käfiggeschwindigkeit proportional zur Geschwindigkeit der Wälzkörper ist.1) Der Käfig hat die Aufgabe, die Wälzkörper von einander zu trennen, damit diese nicht aneinander reiben. Zudem sorgen die regelmäßigen Abstände der Wälzkörper auch für eine gleichmäßige Lastverteilung.

Das Bild zeigt eine stationäre Schlupfsituation, bei der die Wälzkörper aufgrund der unterschrittenen Mindestlast nicht sauber abrollen. Der Käfig läuft der eingestellten Drehzahl nach und die Wälzkörper sind erhöhtem Verschleiß ausgesetzt.

Quelle:
1) Berthold Spechtel – Das Verhalten von Wälzlagern unter hohen Winkelbeschleunigungen, Seiten 34 – 47, Shaker Verlag, Band 14/2002

Wie entsteht Schlupf?

Wie entsteht Schlupf?

Schlupf entsteht immer dann, wenn es dem Schmierfilm nicht mehr möglich ist, die Reib- und Trägheitskräfte der Wälzkörper und des Käfigs zu übertragen.1)

Über die folgende Gleichung lässt sich die resultierende Kraft während eines Beschleunigungsvorgangs berechnen:1)

Resultierende Kraft = Übertragbare Kraft – Trägheitskräfte-Reibkraft

Wird diese resultierende Kraft nun negativ, bedeutet dies, dass die Wälzkörper den Beschleunigungsvorgang nicht mitgehen können und somit Schlupf entsteht. Wird die resultierende Kraft positiv, besteht noch Potential für höhere Beschleunigungen.

Anhand dieser Gleichung können nun auch die Ursachen für Schlupf abgeleitet werden.

Die resultierende Kraft kann negativ werden durch die folgenden drei Veränderungen:

Durch Reduktion der übertragbaren Kraft

Wird die Mindestlast des Lagers unterschritten hat dies zur Folge, dass die übertragbare Kraft abnimmt und der Wälzkörper gleitet anstatt abzurollen.

Der Verlust der Vorspannung kann ebenfalls zu einer Unterschreitung der Mindestlast führen. Die Vorspannung kann über einen langen Zeitraum durch Abnutzung und Verschleiß verloren gehen. Kurzfristig kann die Vorspannung auch durch zu hohe Bearbeitungskräfte, die der Vorspannung entgegen wirken, neutralisiert werden.

Durch Erhöhung der Trägheitskräfte

Starke Abbrems- und Beschleunigungsvorgänge führen zu höheren Trägheitskräften und können so Schlupf verursachen.

Schwere Käfigausführungen und große Wälzkörper erhöhen ebenfalls die Trägheit des Kugelkäfigsystems

Durch Erhöhung der Reibkraft

Tiefe Temperaturen in Verbindung mit verfestigtem Fett können aufgrund des höheren Bewegungswiderstandes zu Schlupferscheinungen führen.2)

Bei geringen Drehzahlen ist noch kein tragfähiger Schmierfilm aufgebaut und es herrscht Festkörperreibung. Die Festkörperreibung erfordert in der Regel höhere Kraft als die Mischreibung und die Flüssigkeitsreibung. (siehe dazu Stribeck-Kurve)

Hochviskose Öle führen zu erhöhter Schmierstoffreibung

Quellen:
1) Berthold Spechtel – Das Verhalten von Wälzlagern unter hohen Winkelbeschleunigungen, Seiten 34 – 47, Shaker Verlag, Band 14/2002
2) Erich Kleinlein – Einsatz von Wälzlagern bei extremen Betriebs- und Umgebungsbedingung, Seite 91, expert Verlag

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