Flächenpressung berechnen für Gleitlager – So geht’s!

Lars Butenschön | 4. Juni 2020

Eine der wichtigsten Parameter zur Bestimmung des richtigen Gleitlagers ist die Flächenpressung, die in der jeweiligen Anwendung auftritt. Ohne sie kann man eigentlich nur grob abschätzen (klingt technischer als „raten“), ob sich das in Frage kommende Gleitlager eignet. Wie selbstverständlich sprechen Literatur und die technische Dokumentationen der Hersteller vom Begriff „Flächenpressung“. Aber was ist das eigentlich? Und wie funktioniert das? Wie Sie im Alltag schnell und einfach für Ihre Lagerstelle die Flächenpressung berechnen, zeige ich Ihnen in diesem Post.

Am Anfang steht nicht die Pressung, sondern die Fläche!

Das Wort Flächenpressung sagt es eigentlich sogar. Das Entscheidende ist die Fläche. Häufig wird die Beanspruchung der Lager auf bloße Lasten reduziert. „Also so 5 Tonnen muss das schon aushalten“. Aber auf wieviel Fläche verteilt sich diese Last? Denken Sie an das Prinzip von Schneeschuhen. Auch wenn man diese Geräte beim vielerorts seltener werdenden Schnee nurnoch aus Erzählungen kennt. Oder denken Sie an Kettenfahrzeuge. Sowohl Kettenfahrzeuge als auch Schneeschuhe nutzen eine verhältnismäßig große Fläche, um das Gewicht auf losem oder matschigen Untergrund bestens zu verteilen. Weder der Wanderer, noch das Fahrzeug sinken tief in den Untergrund ein. Weil sich das Gewicht verteilt. Ähnlich ist es bei Gleitlagern.

Um die Flächenberechnung – oder genauer, die Berechnung des Traganteils der Fläche – eines Gleitlagers vorzunehmen, rechnen wir wie folgt:

A (mm²) = Innendurchmesser (mm) x Lagerlänge (mm)

Das Ergebnis ist der innere Querschnitt des Gleitlagers und der vereinfachte Traganteil. Er entspricht nicht der genauen Innenfläche des Gleitlagers. Durch die zylindrische Form wäre dieser natürlich eigentlich größer. Tatsächlich trägt aber nicht jeder Teil im Innern des Lagers die selbe Last. Somit stellen beide Berechnungsformen lediglich eine Näherung dar, von der die einfache Berechnung mittels Lagerlänge und Durchmesser letztlich die praktikablere und genauere ist.

Speziell bei Gleitlagern aus Kunststoff ist es wichtig, dass sich die Last auf eine möglichst große Fläche verteilt, da dessen Druckfestigkeit im Vergleich zu Stahl geringer ist. Was es mit der Druckfestigkeit und ihrer Aussagekraft für die Eignung von Gleitlagern genau auf sich hat, bietet Stoff für mehr als einen weiteren Blogpost und sprengt hier den Rahmen.

Was brauchen wir noch zum berechnen der Flächenpressung? Richtig. Die Pressung!

Die Hälfte der Flächenpressung haben wir jetzt. Die Einheit für Flächenpressung ist N/mm². Was uns noch fehlt, ist also das N. Das N für Newton steht und nicht wirklich das gleiche ist wie Gewicht sei hier nur am Rande erwähnt. Eine detaillierte Erklärung hierzu liefern Wikipedia oder die Literatur. In der Praxis wird das Gewicht, welches eine Lagerstelle belastet häufig mit dem Faktor 10 umgerechnet. Physikalisch korrekt wäre 9,81, für die mittlere Erdbeschleunigung (auch hier gilt für Physik-Interessierte: siehe Wikipedia). Heißt:

Korrekt: Kraft (N) = Gewicht (kg) x 9,81

Praxis: Kraft (N) = Gewicht (kg) x 10 = „Passt und hat Luft“

Im besten Fall kommt also am Ende eine Belastung der Lagerfläche in Newton (N) heraus und kann nun mit der Lagerfläche in Relation gesetzt werden.

Flächenpressung berechnen: p = F / A

Die soeben berechnete Kraft verteilt sich auf die tragende Fläche. Das heißt, wir teilen die Kraft durch die berechnete Fläche und erhalten die Flächenpressung. Natürlich ist der Zusammenhang im Prinzip recht simpel. Dennoch wird er nicht selten unterschlagen. Zudem ist dieses Prinzip nur die Spitze des Eisbergs. Viele weitere Aspekte aus dem Alltagsgeschäft des „Gleitlager-Auslegens“ knüpfen hier an. Kantenpressung und daraus entstehende Lagerschäden, Effekte von Wandstärkenreduzierungen, oder der PV-Wert und seine Tücken – um nur einige Aspekte zu nennen, haben ebenfalls einen sehr großen Einfluss auf die Laufleistung oder überhaupt die Eignung eines Gleitlagers.

Wir beraten Sie gerne!

Egal ob sie Unterstützung bei der richtigen Auslegung von Gleitlagern benötigen, oder mit ihrer Konstruktion noch ganz am Anfang stehen. Wir beraten Sie – telefonisch, per virtuellem Besuch oder bei Ihnen vor Ort und finden mit Ihnen gemeinsam die „günstigste Lösung, die funktioniert“.