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Gleitlager - Kosteneinsparung durch kosteneffiziente Produkte
In der industriellen Wertschöpfungskette erhalten Fertigungs- und Instandhaltungskosten eine immer größer werdende Bedeutung. Dabei stellen gerade Instandhaltungskosten einen großen Anteil der laufenden Betriebskosten einer Anlage dar. Hochwertige und wartungsfreundliche Bauteile helfen, diese Kosten möglichst gering zu halten und gleichzeitig die benötigte Qualität zu gewährleisten. Doch bei der Planung und Konstruktion muss nicht immer auf die teuerste Komponente zurückgegriffen werden. Mithilfe einer ABC-Analyse können Produkte und Komponenten gezielt nach ihrem Wertanteil und ihrer Wichtigkeit in der Wertschöpfungskette als ABC-Teile klassifiziert werden. Die kostengünstigen Artikel sind die sogenannten C-Artikel bzw. C-Teile. Diese haben zwar einen geringen Wertanteil, werden aber in großer Anzahl benötigt. In diesen Teilen liegt ein großes Potenzial, Kosten zu reduzieren. Hier lohnt es sich, genauer hinzusehen. Für viele Anwendungen bilden kosteneffiziente Artikel eine gute Alternative zu teuren Artikeln. Ein günstiger Preis muss aber keine Qualitätseinbuße bedeuten, der Anwendungsbereich von kosteneffizienten Artikeln ist durch die beispielsweise häufig geringere Präzision nur ggf. eingeschränkter. Wie Sie C-Teile wie z.B. Gleitlager kostengünstig einsetzen, gezielt auswählen und gleichzeitig die Qualitätssicherung gewährleisten können, erfahren Sie in diesem Artikel.
Was sind C-Teile?
Was sind C-Teile eigentlich? Per Definition sind C-Teile Produkte, die im Rahmen des Materialmanagements und der Lagerverwaltung zwar einen geringen Wertanteil haben, jedoch aufgrund ihrer hohen benötigten Anzahl eine große Rolle in der Wertschöpfungskette spielen. Aufgrund ihres geringen Wertes wird in der Regel ein Lagervorrat angelegt, um sie im Produktionsprozess zuverlässig bereitstellen zu können. Ein gutes C-Teile-Management beeinflusst maßgeblich die Prozesskosten eines Wertschöpfungsprozesses. So spielt nicht nur die optimale Bevorratungsmenge dieser Teile eine Rolle, sondern auch deren Anschaffungskosten. Diese lassen sich in der Regel einerseits über eine erhöhte Beschaffungsmenge und der damit verbundenen geringeren Einzelkosten reduzieren oder andererseits durch gezielte Anpassung der zum Einsatzzweck notwendigen Produktspezifikationen der zu beziehenden Teile. Eine genaue Analyse der Bezugsmöglichkeiten, gegebenenfalls zusätzlicher Beschaffungskosten und erforderlichen Eigenschaften des zu beziehenden Teiles, wie z.B. Präzision und Maßgenauigkeit, sind Voraussetzung, um Potenziale für mögliche Kostensenkungen aufzudecken. Der Austausch eines traditionellen Artikels durch einen kosteneffizienteren Artikel kann dabei ein möglicher Schritt zur Kosteneinsparung sein. Im Sortiment von MISUMI finden Sie ausgewählte Produkte, welche darauf ausgerichtet sind, ein traditionelles Produkt durch ein kostengünstigeres Produkt ersetzen zu können, ohne auf bewährte Qualität verzichten zu müssen. Dies wird erreicht, indem der Toleranzbereich hinsichtlich der Anwendbarkeit für mittlere Genauigkeitsanforderungen überarbeitet wurde. Häufig weisen kosteneffiziente Artikel auch einen etwas reduzierten Anwendungsspielraum als der traditionelle Artikel auf. Die kosteneffizienten Artikel sind in ihrer grundlegenden Form und Struktur mit den bestehenden Artikeln identisch, die Toleranz- und Belastungsgrenzen weichen aber voneinander ab.
Qualitätssicherung bei Gleitlagern und C-Teilen
Ist ein kosteneffizientes Gleitlager (C-Value-Artikel) aber mit minderer Qualität gleichzusetzen? Nein, das ist nicht der Fall. Sowohl kosteneffiziente Gleitlager als auch traditionelle, wartungsfreie Gleitlager von MISUMI werden vor der Auslieferung einer Qualitätsprüfung unterzogen. Alle ausgelieferten Artikel entsprechen den Katalogspezifikationen.
| Spezifikationen | Innendurchmesser (mm) | Außendurchmesser (mm) | Gesamtlänge (mm) | Zulässige Last |
|---|---|---|---|---|
| MPBZ12-20 | +0.034 +0.016 |
+0.018 +0.007 |
-0.1 -0.3 |
29.0 N/mm2 |
| C-MPBZ12-20 (C-VALUE-Artikel) |
+0.039 +0.011 |
+0.024 +0.003 |
+0.1 -0.5 |
20.3 N/mm2 |
Möglichkeiten zur Kostenreduzierung - Materialauswahl
Auch in der Materialauswahl eines Gleitlagers steckt Potenzial für Kosteneinsparungen. Hier gilt es, im Vorfeld gründlich abzuwägen, welche technischen Voraussetzungen erfüllt werden müssen und welche Materialien und Bauformen diese Voraussetzungen erfüllen. Die Verwendung von Kunststoffen, Sintermetallen oder einfacheren Metalllegierungen sind preisgünstige Alternativen zu teureren Materialien. Werden alle geforderten Eigenschaften und Anforderungen vom alternativen Material erfüllt, können einfachere Metalllegierungen oder Kunststoffe in moderaten Anwendungen eine kostengünstige und effektive Alternative zu teuren Gleitlagern sein.
Nachfolgend stellen wir Ihnen ein Auswahlverfahren für Gleitlager vor:
Auswahlverfahren für ein wartungsfreies Gleitlager
Beim wartungsfreien Gleitlager werden die Gleitlagerbuchsen in Schmierstoff getränkt. Diese Behandlung reduziert den Nachschmieraufwand. Die Einsatzmöglichkeiten für wartungsfreie Lager sind vor allem Anwendungen mit hohen Lasten und besonders anspruchsvollen Bedingungen.
Die Auswahl von wartungsfreien Gleitlagern und Gleitlagerbuchsen erfolgt in einem dreistufigen Verfahren.
In einem ersten Schritt werden die Betriebsbedingungen ermittelt: Ist das Gleitlager Chemikalien ausgesetzt? Wie häufig wird es verwendet und wie hoch ist die zu erwartende Last? Muss es temperaturbeständig sein?
Im nächsten Schritt sind die Spezifikationen festzulegen: Welche Bauform eignet sich am besten für die Anwendung (z.B. mit Flansch oder ohne)? Ein Flansch sorgt z.B. für mehr Stabilität und bessere Lastverteilung, was bei Anwendungen mit einem erhöhten Vibrationsaufkommen von Nutzen ist. In diesem Schritt werden auch provisorisch die Größe und Abmessungen aus den Konstruktionsbedingen ausgewählt.
Im letzten Schritt sind die Sicherheitsvorgaben zu prüfen: Hat das Gleitlager einen zulässigen maximalen Flächendruck oder eine zulässige Höchstgeschwindigkeit, die in der Anwendung ggf. überschritten werden könnte? Wie sollte der Verschleißumfang bzw. die Lebensdauer sein? An dieser Stelle unterscheiden sich in der Regel C-Teile von regulären Produkten: Diese Parameter unterliegen bei C-Teilen oft minimal engeren Grenzen und eignen sich daher nicht für alle Anwendungen. In vielen Anwendungen werden die vorgegebenen Werte aber dennoch für eine Verwendung ausreichen. Ergibt sich bei der Überprüfung der einzelnen Schritte, dass das Gleitlager nicht geeignet ist, muss wieder beim ersten Schritt begonnen werden.
Die im letzten Schritt erwähnte Lebensdauer hat großen Einfluss auf die Auswahl von Gleitlagern. Außerdem lassen sich Wartungsintervalle mittels der Lebensdauer besser planen und die Betriebssicherheit erhöhen. Sie lässt sich über die Verschleißintensität W als Anhaltswert berechnen.
Die tatsächliche geplante Einsatzdauer des Gleitlagers und das daraus resultierende Ende der Lebensdauer ist abhängig von der Anwendung und Genauigkeitsanforderung der Lagerung. Auch der Belastungsfall spielt eine maßgebliche Rolle bei der Art der Abnutzungserscheinung. Dreht sich die Welle im Lager entsteht ein eiförmiger Abtrag im Lager. Dreht sich das Lager um die Welle, wirkt sich der Abtrag am kompletten Umfang des Lagers aus. Weitere Informationen zum Thema Lastverteilung von Lagern finden sie in unserem Blog: "Lastverteilung bei Wälzlagern".
Die Verschleißintensität W variiert in Abhängigkeit der Betriebs- und Umgebungsbedingungen wie Laufverhalten, Oberflächendruck, Bewegungsart, Oberflächenrauigkeit der Kontaktwelle und so weiter. Verhält sich die Verschleißintensität proportional zur Last und zur Gleitentfernung, kann zur annähernden Berechnung des Materialverschleißes die hier folgende Formel verwendet werden.
W[mm]=K\times P\times V\times T
K ist die spezifische Verschleißrate. Diese kann der unten stehenden Tabelle entnommen werden. Bei T handelt es sich um die tatsächliche Betriebsdauer bzw. Länge der Reibungszeit. Sie wird in Stunden angegeben.
P=\frac{F}{d \times L}
- P = Flächendruck in N/mm2
- d = Innendurchmesser in mm
- L = Länge in Milimeter mm
- F = Kraft in N (Newton)
V=\frac{U \times n}{1000 mm/m}
- V = Schnittgeschwindigkeit in m/s
- d = Innendurchmesser in mm
- n = Drehzahl in Umdrehungen/Sekunde [n/s]
Verschleißintensität - Berechnungsbeispiel
Angenommen wird ein Gleitlager mit:
Innendurchmesser: d=20mm / Länge: L = 10mm / Kraft (Last): F = 1000N (ohne Schmierstoff) / Drehzahl: n= 2 Umdrehungen pro Minute = 2 min-1 ≈ 0.033333 s-1 /Reibungszeit: T = 100 Stunden
W[mm]=3x10^{-3}\frac{mm}{\frac{N}{mm^{2}}\times\frac{m}{s}\times {h}}\times \frac{1000N}{20mm \times 10mm}\times \frac{\pi\times 20mm \times 0.033333 s^{-1}}{1000\frac{mm}{m}}\times 100h
W[mm]=0.003\frac{mm}{\frac{N}{mm^{2}}\times\frac{m}{s}\times {h}}\times 5\frac{N}{mm^{2}} \times 0.002094 \frac{m}{s}\times 100h = 0.0031mm
Nachfolgende Tabelle zeigt den Bereich der spezifischen Verschleißrate K eines Gleitlagers je nach Schmierung:
| Schmierung | mm/(N/mm2 m/s h) | mm/(kgf/cm2 m/min h) |
|---|---|---|
| Ungeschmiert | 3x10-3 bis 6x10-4 | 1x10-6 bis 5x10-6 |
| Festschmierstoff | 3x10-4 bis 6x10-5 | 1x10-7 bis 5x10-7 |
| Ölgeschmiert | 3x10-5 bis 6x10-6 | 1x10-8 bis 5x10-8 |
Anwendungsbeispiel wartungsfreies Gleitlager für mittlere Genauigkeitsanforderungen
Nachfolgend sehen Sie zwei typische Anwendungsmöglichkeiten für wartungsfreie Gleitlager mit unterschiedlichen Präzisionsanforderungen:
Fertigungskosten sparen bei Zubehör- und Ersatzteilen
Nicht nur Gleitlager gibt es als kosteneffiziente Teile. Es lohnt sich, sich bei Zubehörartikeln und Ersatzteilen ebenfalls im C-Value-Sortiment umzuschauen. Schmiermittel, Schrauben, Dichtungen und Dichtungsringe können ebenfalls als kosteneffiziente Artikel verfügbar sein und für den jeweiligen Einsatz durchaus eine gute Alternative darstellen. Aufgrund ihrer Standardisierung sind sie in großen Mengen verfügbar und universell einsetzbar. Dennoch tragen sie essenziell zu Funktion und Stabilität einer Konstruktion bei.
Gleitlager werden häufig auch zusammen mit Säulenführung in Führungssystemen für präzise lineare Bewegungen in Maschinen und Werkzeugen eingesetzt. Hier reduzieren sie die Reibung der zueinander bewegten Teile und ermöglichen so sanfte Bewegungen. Gleitlager in kostengünstiger Variante eignen sich hier für mittlere Genauigkeitsanforderungen.
Wie finde ich C-Teile im Shop?
Wie erkenne ich C-Teile im Warensortiment? Bei MISUMI werden C-Teile mitunter in der Teilenummer gekennzeichnet, z.B. durch ein vorangestelltes C wie in C-MPFZ10-15 für eine günstigere Version der Gleitlagerbuchse MPFZ10-15. Die C-Teil-Variante ist ca. 50 % günstiger als die Standardausführung der Gleitlagerbuchse. Der Unterschied: Bei der kostengünstigen C-Teil-Variante liegt die maximal zulässige Geschwindigkeit bei 0.35 m/s und der maximal zulässige Flächendruckbei 20.3 N/mm2, während die maximal zulässige Geschwindigkeit der teureren Variante bei 0.5 m/s und der maximal zulässige Flächendruck bei 29 N/mm2 liegt. Die empfohlene Toleranz und der Betriebstemperaturbereich sind identisch. Suchvorschläge zu kostengünstigen Gleitlagern und Gleitlagerbuchsen lassen sich im MISUMI-Shop durch Eingabe der Buchstabenkombinationen #CMP und #CMPF anzeigen.
Für eine allgemeine Suche nach kostengünstigen Teilen empfiehlt es sich aber, über die Suchfunktion mit dem Stichwort "kosteneffizient" zu suchen, wie auch in dieser Beispielsuche. So wird sichergestellt, dass auch die Artikel, deren Teilenummer kein C-Präfix enthält, angezeigt werden.