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MODUL 5 · EINHEIT 3 VON 5

Lebensdauer berechnen

ca. 8 Min. · Lernziele, Beispiel, Wissenscheck

Lernziele — nach dieser Einheit können Sie …

  • die L10-Lebensdauerformel L10 = (C/P)^p für Linearführungen anwenden;
  • den unterschiedlichen Lebensdauerexponenten für Kugel- (p = 3) und Rollenführungen (p = 10/3) begründen;
  • die L10-Laufstrecke für eine oszillierende Achse in Betriebsstunden umrechnen.

Die L10-Formel

Die nominelle Lebensdauer wälzgelagerter Linearführungen wird nach ISO 14728-1 als Laufstrecke berechnet, die mindestens 90 % einer gleichartig ausgelegten Führungsserie ohne Ermüdungsschaden erreichen:

L10 = (C / P)^p · 10⁵ m

C = dynamische Tragzahl (N) aus dem Katalog · P = äquivalente dynamische Betriebslast (N) · p = Lebensdauerexponent

Der Exponent p hängt von der Kontaktgeometrie der Wälzkörper ab:

  • Kugeln (Punktkontakt): p = 3
  • Rollen (Linienkontakt): p = 10/3 ≈ 3,33

Der höhere Exponent bei Rollen bedeutet: Eine Verdopplung des Verhältnisses C/P steigert die Lebensdauer bei Rollen um den Faktor 2^(10/3) ≈ 10 – bei Kugeln dagegen nur um 2³ = 8. Rollenführungen profitieren also überproportional von einer Reduzierung der Betriebslast.

  • Markierter Punkt 1: Kugel: 125 ×10⁵ m
  • Markierter Punkt: Rolle: 214 ×10⁵ m
  • Markierter Punkt 1: Kugel: 125 ×10⁵ m
  • Markierter Punkt 2: Rolle: 214 ×10⁵ m
Abbildung 5.3-1: L10-Lebensdauer über dem Verhältnis C/P. Quelle: Ratgeber: Rollenführung Lebensdauer berechnen
Beschreibung und Werte der Abbildung

Beide Kurven steigen mit dem Verhältnis C/P, die Rollenführung (hervorgehoben, da sie dem Rechenbeispiel dieser Einheit entspricht) schneller wegen ihres höheren Exponenten p=10/3 gegenüber p=3 bei der Kugelführung. Bei C/P=5 hält die Rollenführung mit rund 214 ×10⁵ m etwa 71 % länger als die Kugelführung mit 125 ×10⁵ m – bei doppeltem C/P wäre der Faktor 2^(10/3)≈10 gegenüber 2³=8.

L10 je C/P-Verhältnis, Kugel und Rolle
Verhältnis C/PKugelführung (p=3) (×10⁵ m)Rollenführung (p=10/3) (×10⁵ m)
1 1,01,0
2 8,010,1
3 27,038,9
4 64,0101,6
5 125,0213,7
6 216,0392,5

Von der Laufstrecke zu Betriebsstunden

L10 liefert zunächst eine Laufstrecke in Einheiten von 10⁵ m (= 100 km). Für eine oszillierende Achse (Hin- und Herbewegung) lässt sich daraus die Lebensdauer in Betriebsstunden ableiten:

Lh = L10 / (2 · s · n · 60)

Lh = Lebensdauer (Betriebsstunden) · s = Hub (m) · n = Doppelhübe pro Minute

Merksatz

L10 = (C/P)^p, mit p = 3 für Kugel- und p = 10/3 für Rollenführungen. Zur Umrechnung in Betriebsstunden bei oszillierender Bewegung: Lh = L10 / (2 · s · n · 60).

Rechenbeispiel

Gegeben

Eine Rollenführung hat die dynamische Tragzahl C = 20 kN bei einer äquivalenten Betriebslast P = 4 kN.

Berechnung

  • L10 = (C / P)^(10/3) = (20 / 4)^(10/3) = 5^3,33 ≈ 214
  • Laufweg: L10 ≈ 214 · 10⁵ m ≈ 21.400 km

Das heißt: 90 % der Führungen dieses Typs erreichen unter dieser Last mindestens 21.400 km Laufweg. Bei einem Hub von z. B. s = 0,5 m und n = 30 Doppelhüben/min ergäbe sich daraus Lh = 2,14 · 10⁷ m / (2 · 0,5 · 30 · 60) ≈ 11.900 Betriebsstunden.

Praxis-Hinweis: Der verlinkte Online-Rechner „Lebensdauer-Rechner" ist allgemein für rotierende Wälzlager beschriftet (Ergebnis in „Millionen Umdrehungen", umgerechnet über die Drehzahl n). Für dieses Rechenbeispiel zeigt er bei denselben Werten C = 20, P = 4 und „Rollenlager" denselben Faktor (C/P)^p ≈ 214 an – nur die Bezugsgröße unterscheidet sich: bei Linearführungen ist es ×10⁵ m Laufweg, beim Rechner „Millionen Umdrehungen".

Kugelführung (Punktkontakt)Kugeln berühren die Laufbahn punktförmig, daher Lebensdauerexponent p=3.
Rollenführung (Linienkontakt)Rollen berühren die Laufbahn linienförmig, daher Lebensdauerexponent p=10/3.

Wissenscheck

Beantworten Sie alle drei Fragen und klicken Sie dann auf „Prüfen". Ab 2 von 3 richtigen Antworten gilt die Einheit als abgeschlossen. Wiederholen ist jederzeit möglich.

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Frage 1 von 3: Welcher Lebensdauerexponent p gilt für Rollenführungen (Linienkontakt)?
Erklärung

Rollen erzeugen Linienkontakt, wofür die Ermüdungstheorie nach ISO 14728-1 den Exponenten p = 10/3 ≈ 3,33 ergibt. Kugeln (Punktkontakt) haben p = 3.

Quelle: Rollenführung Lebensdauer berechnen →
Frage 2 von 3: Eine Kugelführung hat C = 30 kN, P = 6 kN. Wie groß ist L10 in Einheiten von 10⁵ m (Exponent p = 3)?
× 10⁵ m
Erklärung

L10 = (C/P)³ = (30/6)³ = 5³ = 125 (× 10⁵ m ≈ 12.500 km).

Quelle: Rollenführung Lebensdauer berechnen →
Frage 3 von 3: Warum steigert eine Verdopplung des C/P-Verhältnisses die Lebensdauer bei Rollenführungen stärker als bei Kugelführungen?
Erklärung

Bei Kugeln steigt die Lebensdauer bei doppeltem C/P auf das 2³ = 8-Fache, bei Rollen wegen des größeren Exponenten auf das 2^(10/3) ≈ 10-Fache.

Quelle: Rollenführung Lebensdauer berechnen →

Bitte alle drei Fragen beantworten, um „Prüfen" zu aktivieren.

Vertiefung (optional)

Ratgeber: Rollenführung Lebensdauer berechnen (öffnet in neuem Tab) Online-Rechner: Lebensdauer-Rechner (öffnet in neuem Tab) Glossar: Lebensdauer L10 (öffnet in neuem Tab)

Lernzweck: Rechenwege und Zahlen sind vereinfachte Lehrbeispiele. Für eine reale Anlage gelten die Angaben des Herstellers, die einschlägigen Normen und die Prüfung durch eine fachkundige Person.

Curriculum v0.1 (Beta) · Stand 17.09.2026 · Inhalte sorgfältig erstellt und geprüft – finale Abnahme folgt

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