LAGERREIBUNG

Kraft- und Energieverluste, die durch > Reibung von  aufeinander bewegten Teilen
in einer > Lagerung hervorgerufen werden und beim Fahrrad als Teil der >
mechanischen Verluste in den > Fahrwiderstand eingehen.

Die Lagerreibung ist relativ gering, wie die folgenden Rechnungen zeigen:

Näherungsweise gilt:

        Fr = F . µ . rr / rk
Mit Fr = Lagerreibung in N
     F  = Lagerbelastung in N
     µ  = > Reibungskoeffizient (dimensionslos)
     rr = Reibradius in mm
     rk = Kraftradius in mm
Rechenbeispiel 1: Gleitgelagertes > Kettenspannrad:

F  = Lagerbelastung durch Feder der > Schaltschwinge = 20 N
µ  = Reibungskoeffizient Stahl/Bronze, geschmiert = 0,2
rr = Reibradius der Gleitbüchse = 5 mm
rk = Kraftradius des Kettenspannrad = 20 mm
Fr = 20 N . 0,2 . 5 mm / 20 mm = 1 N
Errechnung der Lagerreibung bei > Wälzlagern:

Bei der Berechnung der Lagerreibung von Wälzlagern bezieht man sich auf das ein
sogenanntes Reibmoment, welches sich für Rillenkugellager wie folgt errechnet:

      Mr = u x F x d/2
Mit:  Mr = Reibmoment in Nmm
          u = Reibungskoeffizient Rillenkugellager = 0,0015
          F = Lagerbelastung in N
          d = Bohrungsdurchmesser des Rillenkugellagers in mm
Für ein Kugelgelagertes Kettenspannrad ergibt sich daraus ein Reibmoment von:

      Mr = 0,0015 x 20 N x 6/2 mm = 0,09 Nmm
Um einen Vergleich mit der Gleitlagerung vornehmen zu können, muß das Reibmoment
noch durch den Kraftradius geteilt werden. Damit ergeben sich die
Reibungsverluste des kugelgelagerten Kettenrädchens zu:

       0,09N mm/20mm = 0,0045 N,
was nur rund 1% des gleitgelagerten Kettenrädchens ausmacht. Hinzu kommen
allerdings noch die Reibungsverluste der Gummilippe, mit dem allgemeinhin die
Lager der Kettenrädchen gedichtet sind und die bei dieser geringen Belastung auf
jeden Fall höher liegen als die der eigentliche Lagerreibung.

Je kleiner der Reibradius und je größer der Kraftradius ausfallen, um so
geringer werden die Reibungsverluste. Das wird im Vergleich mit einem per
Rillenkugellager gelagerten Vorderrad deutlich. Hier beträgt das Reibmoment
unter der Vorgabe von 300 N Belastung, einem Kraftradius von 335 mm  und 9 mm
Lagerbohrung:

       Mr = 0,0015 x 300 N x 9/2 mm = 2,025 N,
geteilt durch den Kraftradius von 335 mm ergibt das dann eine Lagerreibung von:

      2,025 N / 335 mm = 0,006 N.

Durch den großen Kraftradius fällt die Lagerreibung des Vorderrades also nur
unwesentlich größer aus, als die des Rillenkugel-gelagerten Kettenrädchens und
beträgt nur ganze 1,2 % der Reibungsverluste des gleitgelagerte Kettenrädchen.

Anmerkung 1: Jedes Rillenkugellager der Nabenlagerung trägt die Belastung von
300 N zur Hälfte. Das Reibmoment beider Lager zusammen ergibt dann den oben
errechneten Wert.

Anmerkung 2: Bei höheren Drehzahlen geht noch die Viskosität der Schmierstoffes
in die Lagerreibung ein. Für den Fahrradbereich ist dies jedoch von
untergeordneter Bedeutung, da 28 Zoll-Laufräder beispielsweise bei 40 km/h
lediglich 317 Umdrehungen pro Minute machen.

Im Übrigen erhöht eindringender Schmutz die Lagerreibung in unkontrollierter
Weise bis hin zur Zerstörung des Lagers.

Copyright und redaktionelle Inhalte:
Dipl.Ing.FH Christian Smolik 18.05.2000
technische Umsetzung:
Dipl.Ing.FH Jörg Bucher zuletzt am 18.05.2000