Was beeinflusst den Verschleiß von Gelenkbolzen?

Für einen Maschinenbauer gibt es viele Faktoren, die sich auf den Verschleiß von Gelenkbolzen auswirken.

Der Verschleiß von Gelenkbolzen ist das Ergebnis abgenutzter Hülsen, Achsen und Gelenklagerungen, und es gibt viele Faktoren, die diesen Verschleiß beeinflussen. Während ein Maschinenbauer Verschleiß konstruktionsbedingt vorbeugen kann, haben Endanwender weniger Möglichkeiten, um Betriebszeitn und Servicekosten einfach und kosteneffizient zu optimieren. An diesem Punkt kann nur selten Einfluss auf die Belastung, die Größe des Gelenkbolzens, die Geschwindigkeit und die Frequenz der Bewegung oder die Umgebung der Maschine genommen werden. Was sich allerdings ändern lässt:

• Ob und wie geschmiert wird
• Art des Materials, Härte und Oberflächengüte von Achse und Hülse
• Fixierung der Achse in den Gelenklagerungen

So wenig Biegung wie möglich
Der Faktor, der den Verschleiß von Gelenkbolzen am meisten beeinflusst, ist der Belastungsbereich im Verhältnis zur Belastung/Kraft, die Flächenpressung. Bei ausreichend hoher Flächenpressung gibt es keine Schmierung, kein Material und
keine Härtung, mit der bzw. dem eine dauerhafte Beschädigung der Hülse, Achse (Bolzen) oder Gelenklagerung verhindert werden könnte. Wenn die Belastung gleich bleibt, aber die Fläche, auf die diese Belastung einwirkt, kleiner wird, nimmt die Flächenpressung zu. Bei der Belastung eines Gelenks biegt sich die Achse (der Bolzen) zwar nur geringfügig, allerdings ausreichend, um die Kontaktfläche zwischen Achse/Lager und Achse/Gelenklagerung zu verändern. Bei geringer Belastung des Gelenks wird die Last über die gesamte Länge des Lagers und der Gelenklagerungen verteilt. Wenn sich die Achse bei steigender Last biegt, ändern sich die Flächen und die Pressung nimmt zu (Abbildung 2).

Wie stark sich die Flächenpressung verändert, hängt nicht nur von der Belastung, der Länge und dem Durchmesser des Bolzens ab, sondern auch von den mechanischen Eigenschaften der Hülse. Eine elastischere Hülse hilft, die Last zu einem gewissen Grad zu verteilen, bis entweder eine plastische (dauerhafte) Verformung und/oder eine Umverteilung der Kraft stattfindet.

Vorteile der Achsfixierung

Wie stark sich die Achse (der Bolzen) biegt, hängt auch davon ab, ob die Enden fixiert oder locker sind. Ein herkömmlicher Zylinderbolzen, der nur von der Unterseite der Gelenklagerungen gehalten wird, ist locker und biegt sich wie ein Träger mit einfacher Abstützung. Das Expander System (Abbildung 3) ist in den Gelenklagerungen fixiert und biegt sich wie ein Träger mit fester Abstützung.

nach Lastfall biegt sich eine fest abgestützte Achse bei gleicher Belastung bis zu fünfmal weniger als eine Achse mit einfacher Abstützung (Abbildung 4).

z.B. herkömmlicher Zylinderbolzen
Lastfall: Einfache Abstützung
Die Achsenden werden aufgrund des notwendigen Spiels bei der Montage nur von unten abgestützt

z.B. Expander System
Lastfall: Feste Abstützung
e Achsenden werden durch die Spreizhülsen in den Gelenklagerungen fixiert

Die Fixierung der Achsenden begrenzt außerdem die freie radiale Bewegung des Bolzens auf das Spiel zwischen Hülse und Achse. Dies hilft, die Beschleunigung der Masse sowie hohe Stoßkräfte auf Hülse und Bolzen zu begrenzen. Das Expander System beseitigt den Verschleiß der Gelenklagerungen und verringert die Abnutzung der Hülsen bzw. Achsen.