Funktionsprinzip des Ölfilmlagers

Ölschmierlager sind Radialgleitlager mit Schmieröl als Gleitmedium. Ihr Funktionsprinzip beruht darauf, dass sich beim Wälzen aufgrund der Wälzkraft der Wellenhals bewegt. Der Schwerpunkt des Ölschmierlagers liegt dabei im Bereich des Schwerpunkts des Zapfens. Das Lagerspiel zwischen Wellenhals und Lagersitz teilt sich in zwei Bereiche: den Divergenzbereich (in dem sich der Abstand entlang der Drehachse des Wellenhalses allmählich vergrößert) und den Konvergenzbereich (in dem sich der Abstand entlang der Drehachse des Wellenhalses allmählich verringert). Wenn der rotierende Zapfen Schmieröl mit Viskosität aus dem Divergenzbereich in den Konvergenzbereich befördert, vergrößert oder verkleinert sich der Spalt zwischen Lagersitz und Lagersitz in Drehrichtung des Zapfens. Dadurch entsteht ein Ölkeil, der Druck im Schmieröl erzeugt. Die resultierende Druckkraft an jedem Punkt des Ölfilms in Wälzrichtung entspricht der Tragfähigkeit des Ölschmierlagers. Überschreitet die Wälzkraft die Tragfähigkeit, vergrößert sich der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Zapfens und dem Schwerpunkt des Ölschmierlagers. In der Konvergenzzone vergrößert sich das Lagerspiel entlang der Drehrichtung des Zapfens, die minimale Ölfilmdicke nimmt ab, der Druck im Ölfilm steigt und die Lagerkapazität erhöht sich, bis sie im Gleichgewicht mit der Wälzkraft steht und der Schwerpunkt des Zapfens nicht mehr verlagert ist. Der Ölfilm, der Lagersitz und der Zapfen sind durch ein glattes Öl getrennt, wodurch eine vollständige Schmierung erreicht wird.

Aus dem Funktionsprinzip von Ölschmierlagern geht hervor, dass die minimale Ölfilmdicke einer der wichtigsten Parameter ist. Ist diese zu gering und enthalten die Schmierölpartikel zu große Metallverunreinigungen, sodass deren Größe die minimale Ölfilmdicke überschreitet, kann es durch die Schmierfilmdicke hindurch zu Metallkontakt zwischen den Metallpartikeln und dem Schmieröl kommen, was schwerwiegende Schäden verursachen kann. Ist die minimale Ölfilmdicke hingegen zu gering, kann es bei Metallspänen oder anderen Verunreinigungen leicht zu Metallkontakt zwischen Zapfen und Ölschmierlager kommen, was ebenfalls Schäden verursachen kann. Die minimale Ölfilmdicke hängt von den Abmessungen und Daten des Ölschmierlagers, der Bearbeitungsgenauigkeit der relevanten Teile, der Fertigungsgenauigkeit des Ölschmierlagers, dem Schmieröl und der Wälzkraft ab.