Rechner für PV-Wert und Schwenkbetrieb von Gelenklagern

Schätzen Sie Flächenpressung, Gleitgeschwindigkeit und PV-Wert eines schwenkenden (nicht rotierenden) Gelenklagers oder Gelenkkopfs ab und vergleichen Sie sie mit üblicherweise veröffentlichten PV-Bereichen für PTFE-Gleitschichten.

LAGERVERSCHLEISS · PV-METHODE (PRESSUNG × GESCHWINDIGKEIT)

Rechner für PV-Wert und Schwenkbetrieb von Gelenklagern

Schätzt Flächenpressung, Gleitgeschwindigkeit und PV-Wert eines schwenkenden (nicht rotierenden) Gelenklagers oder Gelenkkopfs ab und vergleicht sie mit üblicherweise veröffentlichten PV-Bereichen für PTFE-Gleitschichten.

Radiallast
[lbf]

Bohrungsdurchmesser
[Zoll]

Lager-/Kugelbreite
[Zoll]

Projizierte Lagerfläche = Bohrung × Breite.

Schwenkfrequenz
[Zyklen / Minute]

Ein Zyklus = ein vollständiges Hin- und Herschwenken.

Schwenkwinkel
[Grad, Gesamtbogen]

Berechneter PV-Wert

9,973

P = 15,238 psi · V = 0.654 ft/min · Einheiten: psi·ft/min

⚠ Hohe Belastung — nähert sich den üblicherweise veröffentlichten Grenzen von PTFE-Verbundgleitschichten. Mit dem Datenblatt Ihres Lagerlieferanten abgleichen.

Ingenieurmodell (von SYZ definierte Schwenkkonvention)

Berechnungsmethode P = Load / (Bore × Width) · V = π × Bore × Cycles/min × (Swing° / 180) / 12 · PV = P × V

Standardreferenz PV als Auslegungsgröße für die Verschleißrate ist in der Gleitlagertechnik weit verbreitet (z. B. Kataloge von Igus, GGB, Kaydon), jedoch gibt es keine einheitliche Formel für die Geschwindigkeit im Schwenkbetrieb — Hersteller definieren sie unterschiedlich. Die obige Formel ist die eigene, ausdrückliche Definition von SYZ (je Zyklus überstrichene Bogenlänge × Zyklusfrequenz); gleichen Sie sie vor der endgültigen Auswahl stets mit der PV-Methodik Ihres Lagerlieferanten ab.

SYZ-Richtwerte für PV-Bereiche <3,000 psi·fpm: leichte Belastung · 3,000–10,000: mittlere Belastung (typisch Straße/leichtes Gelände) · 10,000–15,000: hohe Belastung, nahe den üblicherweise veröffentlichten Grenzen von PTFE-Gleitschichten · >15,000: sehr hoch, übersteigt voraussichtlich die üblichen Nennwerte von PTFE-Gleitschichten.

Annahmen und Einschränkungen

Die PV-Grenzbereiche sind ein eigener SYZ-Richtwert, abgeleitet aus üblicherweise veröffentlichten Kennwerten von PTFE-Verbundgleitschichten — kein einzelner zertifizierter Wert; sie variieren je nach Gleitschichtwerkstoff, Temperatur und Schmierung.
Setzt eine gleichmäßige Lagerpressung über die projizierte Fläche voraus — die reale Kontaktpressung ist nicht gleichmäßig (hertzsche Kontakteffekte nahe den Rändern).
Metall-auf-Metall- oder gefettete Lager können deutlich andere PV-Grenzen vertragen als PTFE-gefütterte Lager — die Referenzbereiche dieses Werkzeugs setzen eine PTFE-Verbundgleitschicht voraus.
Berücksichtigt keine Temperaturerhöhung, die die reale Lagerlebensdauer bei hohem PV stark beeinflusst.

STATISCHE REFERENZDATEN

Referenz: PV-Wert nach Bohrungsgröße (4,000 lbf, 30 cpm, 20° Schwenkwinkel)

Mit der oben verwendeten exakten Formel vorberechnete Werte — nützlich zum schnellen Nachschlagen, ohne Eingaben erneut vorzunehmen.

Bohrungsdurchmesser	Breite (typisches Verhältnis)	Pressung (P)	Geschwindigkeit (V)	PV-Wert
1/2″	0.291″	27,444 psi	0.436 ft/min	11,975 psi·fpm
5/8″	0.364″	17,564 psi	0.545 ft/min	9,580 psi·fpm
3/4″ (Standard-Bohrung des Rechners)	0.437″	12,197 psi	0.654 ft/min	7,983 psi·fpm
1″	0.583″	6,861 psi	0.873 ft/min	5,987 psi·fpm

Breite proportional zur Bohrung skaliert (≈0.583× Bohrung) als typisches Kugelbreitenverhältnis eines Gelenkkopfs, nur zur Veranschaulichung — geben Sie für ein genaues Ergebnis die tatsächliche Lagerbreite im Rechner oben ein.

RECHENBEISPIEL

Prüfung eines 3/4″-Gelenkkopfs im gleichmäßigen Schwenkbetrieb

Ein Gelenkkopf mit 3/4″ Bohrung und 7/16″ Breite trägt eine Radiallast von 5,000 lbf in einem Gestänge, das 30-mal pro Minute über 20° schwenkt. Liegt das in einem vertretbaren PV-Bereich für ein PTFE-gefüttertes Lager?

Lagerpressung P = 5,000 / (0.75 × 0.4375) ≈ 15,238 psi.
Gleitgeschwindigkeit V = π × 0.75 × 30 × (20/180) / 12 ≈ 0.654 ft/min.
PV = 15,238 × 0.654 ≈ 9,973 psi·fpm — liegt knapp unter dem SYZ-Richtwert von 10,000 psi·fpm, im Bereich „mittlere Belastung“.
Das liegt im typischen Bereich für Straße/leichtes Gelände, aber nahe genug an der Schwelle zur hohen Belastung, dass sich ein Blick ins Datenblatt des Gleitschichtwerkstoffs lohnt, bevor man sich auf eine Dauerbetriebs-Anwendung festlegt.

Weiterführend: Metallurgie und Qualitätskontrolle →