Tragfähigkeit und Lebensdauer

Die Größe einer Profilschienenführung wird bestimmt durch die Anforderung an ihre Tragfähigkeit, Lebensdauer und Betriebs­sicherheit.

Die Tragfähigkeit wird beschrieben durch die dynamische Tragzahl C, die statische Tragzahl C₀ und die statischen Momente M_0x, M_0y und M_0z, Bild 1.

Die Berechnung der dynamischen und statischen Tragzahlen in den Maßtabellen basiert auf DIN 636-1 und 2.

Fernöstliche Anbieter rechnen häufig mit einer nominellen Lebensdauer von nur 50 km Verschiebeweg gegenüber 100 km nach DIN .

Die dynamische Tragfähigkeit wird beschrieben durch die dynamische Tragzahl und die nominelle Lebensdauer.

Die dynamische Tragzahl ist die Belastung in N, bei der die Führung mit einer Überlebenswahrscheinlichkeit von 90% einen Verschiebeweg von 100 km erreicht (C₁₀₀).

Die nominelle Lebensdauer L und L_h wird von 90% einer genügend großen Menge gleicher Lager erreicht oder überschritten, bevor erste Anzeichen einer Werkstoffermüdung auftreten.

Nach DIN 636‑1 soll die dynamisch äquivalente Belastung P den Wert 0,5 · C nicht überschreiten!

Die Gleichungen zur Berechnung der nominellen Lebensdauer setzen voraus, dass die Belastung P und die Geschwindigkeit  konstant sind. Nicht konstante Betriebsbedingungen lassen sich durch äquivalente Betriebswerte berücksichtigen. Diese haben die gleiche Auswirkung wie tatsächlich wirkende Belastungen.

Bei stufenweise veränderlicher Belastung wird die dynamisch äquivalente Belastung errechnet:

Bei stufenweise veränderlicher Geschwindigkeit wird die dynamisch äquivalente Geschwindigkeit berechnet:

Fällt die Belastungsrichtung eines Elements nicht mit einer der Hauptlastrichtungen zusammen, so berechnet sich die äquivalente Belastung näherungsweise aus:

Belasten eine Kraft F und ein Moment M ein Element gleichzeitig, so gilt für die dynamisch äquivalente Belastung näherungsweise:

Die Gebrauchsdauer ist die tatsächlich erreichte Lebensdauer der Profilschienenführungen. Sie kann deutlich von der errechneten Lebensdauer abweichen.

Zu vorzeitigem Ausfall durch Verschleiß oder Ermüdung können führen:

• Lastüberhöhung aus Fluchtungsfehlern durch Temperatur­differenzen und Fertigungstoleranzen
  (Nachgiebigkeit der Anschlusskonstruktion)
• Verschmutzung der Führungssysteme
• unzureichende Schmierung
• oszillierende Bewegungen mit sehr kleinen Hüben (Riffelbildung)
• Vibrationen bei Stillstand (Riffelbildung)
• Überlastung der Führung (auch kurzfristig)
• plastische Deformation.

Die statische Tragfähigkeit der Profilschienenführung wird begrenzt durch:

• die zulässige Belastung der Profilschienenführung
• die Tragfähigkeit der Laufbahn
• die zulässige Belastung der Schraubenverbindung
• die zulässige Belastung der Anschlusskonstruktion.

Bei der Auslegung ist die erforderliche statische Tragsicherheit S₀ der Anwendung zu beachten, siehe Tabellen ab Link!

Die statischen Tragzahlen und Momente sind die Belastungen, bei denen an den Laufbahnen und Wälzkörpern eine bleibende Gesamtverformung auftritt, die 1/10 000 des Wälzkörper­durchmessers entspricht.

Die statische Tragsicherheit S₀ ist die Sicherheit gegenüber bleibender Verformung im Wälzkontakt:

Die statisch äquivalente Lagerbelastung ergibt sich aus den maximal auftretenden Belastungen näherungsweise:

Statische Tragsicherheit S₀ zur Auslegung der Linearführungen, siehe Tabellen ab Link!

Zur Auslegung von Linearführungen ist die statische Tragsicherheit S₀ nach den folgenden Tabellen zu berücksichtigen.

Sind die Anschlussgewinde ausreichend dimensioniert, dürfen die Profilschienenführungen bis zur statischen Tragfähigkeit C₀ und M₀ nach den Maßtabellen belastet werden.

Eine Lastübertragung über die Anschlagflächen wird vorausgesetzt!