Was ist eine ölfreie Buchse?
Eine ölfreie Buchse ist eine Art von Gleitlager (Buchse), das eine rotierende Welle in Industriemaschinen usw. stützt und u. a. ohne Schmierung verwendet werden kann.
Lager lassen sich grob in Wälzlager wie Kugellager und Gleitlager wie Buchsen unterteilen, die beide normalerweise mit Öl oder Fett geschmiert werden müssen. Ölfreie Buchsen hingegen können ohne Schmierung verwendet werden, da ihr Material eine schmierende Wirkung besitzt.
In einigen Fällen werden sie als ölfreie Lager und nicht als ölfreie Buchsen bezeichnet.
Anwendungen von ölfreien Buchsen
Ölfreie Buchsen werden als Lagerteile in einer Vielzahl von Maschinen eingesetzt. Sie sind vor allem in Maschinen unverzichtbar, die nicht unter geölten Bedingungen betrieben werden können. In Nahrungsmittelmaschinen werden sie zum Beispiel in Bereichen eingesetzt, die in direktem Kontakt mit Lebensmitteln stehen.
Auch in anderen Industriemaschinen sind sie unverzichtbar, wenn die Schmierung schwierig ist. Ölfreie Buchsen werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. in Automobilen, Schienenfahrzeugen, Baumaschinen, Druckmaschinen, Wohnungsbaugeräten und Kraftwerksanlagen.
Durch die Verwendung von ölfreien Buchsen werden die Kosten für Ölwechsel und Ölrecycling gesenkt. Ebenso werden sie eingesetzt, um die Konstruktionszeit zu verkürzen und die Maschine selbst zu vereinfachen, da die Konstruktion von Ölversorgungsbauteilen nicht mehr erforderlich ist.
Funktionsweise der ölfreien Buchsen
Ölfreie Buchsen können ohne Schmierung verwendet werden, da die Materialien, aus denen sie bestehen, selbst eine Schmierwirkung haben. Es gibt zwei Möglichkeiten, eine Schmierwirkung im Material selbst zu erzielen. Entweder wird der Werkstoff mit einem Festschmierstoff gemischt oder es wird ein technischer Kunststoff mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten verwendet.
1. Verfahren zum Mischen von Festschmierstoffen
Das Mischen von Festschmierstoffen kann durch das Mischen von Metallen mit z. B. schmierendem Molybdändisulfid, Metallsaponit oder Weichmetallen erreicht werden, um ein Metall mit einem viel niedrigeren Reibungskoeffizienten als normale warme Metalle herzustellen. Ölfreie Buchsen werden durch die Verarbeitung von Materialien hergestellt, die solche schmierenden Metalle enthalten.
2. Verfahren mit technischen Kunststoffen
Ölfreie Buchsen können auch aus einem Kunststoff hergestellt werden, der als technischer Kunststoff bezeichnet wird. Am häufigsten werden technische Kunststoffe verwendet, die einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine ausgewogene Festigkeit aufweisen und im Falle einer Kontamination von Lebensmitteln für den Menschen unbedenklich sind.
Verwendet werden insbesondere Materialien wie Teflon (PTFE ), die Polyacetalharze Duracon und Delrin sowie das sehr teure Polyetheretherketon (PEEK).
Arten von ölfreien Buchsen
Ölfreie Buchsen können je nach Material in drei Typen eingeteilt werden: auf Harzbasis, mehrschichtige und auf Metallbasis.
1. Auf Harzbasis
Ölfreie Buchsen auf Harzbasis werden im Allgemeinen aus Materialien wie Polyacetal, Tetrafluorethylen oder Polyamid hergestellt, denen Füllstoffe und Schmiermittel zugesetzt werden. Obwohl harzbasierte Systeme weniger stark sind als metallbasierte Systeme, haben sie die Vorteile eines niedrigen Reibungskoeffizienten, eines geringen Gewichts und niedriger Kosten und werden auch zur Lagerung weicher Materialien wie Aluminium verwendet.
2. Mehrschichtiger Typ
Ölfreie Buchsen mit mehreren Schichten bestehen aus einem Gegenmetall, einer Sinterschicht und einer Oberflächenschicht, wobei für die Oberflächenschicht Materialien auf Harzbasis oder Festschmierstoffe verwendet werden. Sie sind dünnwandig und haben eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit, was kompakte Konstruktionen ermöglicht. Als ölfreie Buchsen können sie ohne Schmierung verwendet werden, bieten aber noch bessere Eigenschaften, wenn sie in Kombination mit Schmieröl eingesetzt werden.
3. Auf Metallbasis
Ölfreie Buchsen auf Metallbasis bestehen im Allgemeinen aus einer Kupfer- oder Aluminiumlegierung, in die ein Festschmierstoff eingebettet ist. Sie werden in hochbelasteten Lagerbereichen eingesetzt und gelten als hochfeste, langlebige Lagerwerkstoffe. Als Festschmierstoff wird häufig Graphit verwendet.
Andere Typen haben einen in Sintermetall dispergierten Festschmierstoff und werden vor allem in Hochtemperaturumgebungen häufig eingesetzt.
Weitere Informationen zu ölfreien Buchsen
1. Lebensdauer von ölfreien Buchsen
Die Lebensdauer einer ölfreien Buchse ist die Zeit, die vergeht, bis die Buchse durch Gleiten verschleißt und der Spalt zwischen Welle und Buchse größer wird als der Konstruktionsspalt, was zu einem Klappern der gleitenden Teile führt. Es gibt keinen definitiven Wert für die Lebensdauer einer ölfreien Buchse, aber es gibt eine Methode, bei der der Verschleiß anhand einer theoretischen Formel bestimmt wird und die Lebensdauer als die Zeit definiert wird, bis der Verschleiß größer als der Konstruktionsspalt wird.
Der geschätzte Verschleiß wird durch Multiplikation des spezifischen Verschleißes (mm/ (N/mm^2-m/s-hr)), der Konstruktionsflächenpressung (N/mm^2), der Konstruktionsgeschwindigkeit (m/s) und der Reibungszeit (hr) berechnet. Die spezifische Verschleißrate kann aus experimentellen Daten ermittelt werden und liegt im Allgemeinen zwischen 0,0006 und 0,003 unter schmierungsfreien Bedingungen.
Bei der Auslegung von ölfreien Buchsen wird die Auslegungsflächenpressung berechnet, indem die Reibungszeit als erforderliche Lebensdauer, das zulässige Lagerspiel als geschätzter Verschleiß und die Auslegungsgeschwindigkeit als Betriebsdrehzahl festgelegt werden. Nach der Bestimmung der Konstruktionsflächenpressung werden der Wellendurchmesser und die Buchsenlänge so gewählt, dass die Flächenpressung unter der Konstruktionsflächenpressung gehalten wird.