Wälzlager

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Dieser Artikel beschäftigt sich mit rotierenden Wälzlagern. Translatorische Wälzlager siehe Linearkugellager.
Rillenkugellager (beispielhafter Aufbau und Bezeichnung der Komponenten nach DIN 625)
1. Innenring
2. Käfig
3. Dichtscheibe
4. Wälzkörper
5. Außenring
Kugellager mit stehendem Außenring
Kegelrollenlager

Wälzlager sind Lager, bei denen zwischen einem sogenannten Innenring und einem Außenring, im Gegensatz zu der Schmierung in Gleitlagern, rollende Körper den Reibungswiderstand verringern. Sie dienen als Fixierung von Achsen und Wellen, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile (z. B. ein Rad) ermöglichen.[1] Zwischen den drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen, ist die Rollreibung dieser Lager relativ gering.

Geschichte des Wälzlagers[Bearbeiten]

Die Geschichte des Wälzlagers reicht über 2700 Jahre zurück. Bei Ausgrabungen eines keltischen Streitwagens wurden kleine zylinderförmige Buchenholzstücke in der Nähe der Radnaben der Fahrzeuge entdeckt. Forscher schließen daraus, dass die Kelten bereits gegen 700 v. Chr. das Zylinderrollenlager kannten. Auch im römischen Reich wurden gegen Ende der Republik Kugellager in Hebezeugen verwendet. Bei der Bergung der Nemi-Schiffe des Kaisers Caligula (Amtszeit: 37–41 n. Chr.) wurde ein Drucklager gefunden, das möglicherweise zu einer drehbaren Statuenbasis gehörte.

Im Zuge der Industrialisierung entstand der Bedarf nach einer Lagerung, die sich bei niedriger Drehzahl besser verhielt als Gleitlager. Das Gleitlager verschleißt bei niedriger Drehzahl und/oder bei unzureichender Schmierung sehr schnell. In alten Dampflokomotiven etwa wurden diese Radlager häufig ersetzt.

Lager von 1904

Im Laufe der Zeit kamen zahlreiche weitere Varianten hinzu. Insbesondere entwickelten sich die Fertigungsgenauigkeit und die Schmierstoffentwicklung weiter. Zahlreiche Normen legten auch gängige Standard-Abmessungen fest und vereinfachten so Konstruktion und Fertigung. Heute werden Lager mit integrierten Sensoren wie elektronischer Kraft- und Verschleißermittlung angeboten.

Geschichte der deutschen Wälzlagerindustrie[Bearbeiten]

  • 1883 baute Friedrich Fischer („Kugelfischer“) in Schweinfurt die erste Kugelschleifmaschine und legte damit den Grundstein für die industrielle Fertigung von runden Stahlkugeln hinreichender Genauigkeit. Sein Mitarbeiter Wilhelm Höpflinger entwickelte diese entscheidend weiter. Höpflinger machte sich 1890 selbständig und gründete gemeinsam mit Engelbert Fries das Unternehmen Fries & Höpflinger. Die drei Unternehmen FAG Kugelfischer, Fries & Höpflinger und Fichtel & Sachs begründeten die Stellung Schweinfurts als Zentrum der deutschen Wälzlagerindustrie.
  • Um 1910: Weitere deutsche Wälzlagerproduzenten waren die Deutsche Waffen- und Munitionsfabriken AG Berlin-Karlsruhe (DWF), die Maschinenfabrik Rheinland (Düsseldorf), die Riebe-Werke (Berlin), die Deutsche Kugellagerfabrik (DKF, Leipzig), Fritz Hollmann (Wetzlar), G. u. J. Jäger (Wuppertal).
  • 1912 SKF beteiligte sich an der von Albert Hirth gegründeten Norma-Compagnie in Stuttgart-Cannstatt.
  • 1929 Unter dem Druck von SKF schlossen sich sechs deutsche Wälzlagerproduzenten (Wälzlagerabteilung von Fichtel & Sachs, Wälzlagerabteilung von Berlin-Karlsruher Industriewerke (DWF), Fries & Höpflinger, Maschinenfabrik Rheinland, Riebe-Werke und SKF-Norma) unter schwedischer Führung zu den Vereinigten Kugellagerfabriken AG (VKF, Schweinfurt), zusammen. Als einziger deutscher Wälzlagerhersteller von Rang blieb FAG Kugelfischer selbständig. Die beiden Schweinfurter Firmen VKF und FAG Kugelfischer waren für die nächsten Jahrzehnte die dominierenden deutschen Wälzlagerhersteller.
  • 1933 Kugelfischer übernimmt G. u. J. Jaeger G.m.b.H., Wuppertal-Elberfeld.
  • 1943–1945 Im Zweiten Weltkrieg fügten 15 größere Luftangriffe der Briten und US-Amerikaner der Stadt und den Produktionsstätten der Wälzlagerindustrie schwere Schäden zu.
  • 1946 Georg und Wilhelm Schaeffler gründeten in Herzogenaurach die Firma INA-Nadellager.
  • 1949 gründeten Erich Franke und Gerhard Heydrich die Firma Franke & Heydrich KG – inzwischen Franke GmbH – in Aalen. Erich Franke erfand 1934 das Drahtwälzlager nach dem Prinzip der eingelegten Laufdrähte.
  • 1953 Umbenennung der Vereinigten Kugellagerfabriken AG (VKF) in SKF Deutschland GmbH mit Sitz in Schweinfurt.
  • 1991 FAG Kugelfischer übernahm von der Treuhand den DDR-Wälzlagerproduzenten DKF in Leipzig. Dieses Engagement erwies sich als wirtschaftlich nicht tragfähig, FAG geriet dadurch 1993 in eine existenziell gefährliche Schieflage.
  • 2001 INA erwarb im Rahmen einer feindlichen Übernahme FAG Kugelfischer.

Wälzkörper und Wälzkörperkäfig[Bearbeiten]

Kugellager:
1. Außenring
2. Führung
3. Wälzkörper
4. Käfig
5. Führung
6. Innenring

Die umgangssprachlich bekannten Kugellager sind eine Untergruppe der Wälzlager, bei denen Kugeln als Wälzkörper dienen.

Bei modernen Wälzlagern werden die Wälzkörper (Kugeln, Zylinder, Nadeln, Tonnen oder Kegel) durch einen Käfig in gleichem Abstand gehalten. Ältere Wälzlagertypen und Sonderausführungen kommen ohne Käfig aus. Vor allem Wälzlager in Steuerungssystemen von Flugzeugen haben keinen Käfig. Dadurch können mehr Wälzkörper pro Lager eingesetzt werden, was die Belastbarkeit deutlich erhöht. Jedoch eignen sie sich nur bedingt für höhere Drehzahlen.

Käfigwerkstoff war früher wegen der erhöhten Laufruhe Messing. Heute wird der Käfig aus Kosten- und Gewichtsgründen oft aus (meist glasfaserverstärktem) Kunststoff (Polyamid) gefertigt. Bei vielen Wälzlagertypen wird ein Käfig aus niederlegiertem, ungehärteten Stahl verwendet. Messingkäfige gibt es weiterhin; insbesondere für größere Lager, bei denen sich die Werkzeugkosten für Kunststoff- oder Stahlblechkäfig nicht lohnen.

Zusammenbau eines Kugellagers[Bearbeiten]

Ein einfaches Radialrillenkugellager wird wie folgt zusammengesetzt:

Montage-schritt Abbildung Beschreibung
1.
Ball bearing step 1.jpg
Die Kugeln werden aneinander anliegend in den Außenring eingebracht.
2.
Ball bearing step 2.jpg
Der Innenring wird zunächst aus einer exzentrischen Position eingefügt. Die Anzahl Kugeln wird im Wesentlichen dadurch begrenzt, dass in dieser Konstellation mit aneinander anliegenden Kugeln der Innenring eingefügt werden kann.
3.
Ball bearing step 3.jpg
Der Innenring wird nach unten gedrückt, so dass er in etwa konzentrisch steht.
4.
Ball bearing step 4.jpg
Die Kugeln werden so verteilt, dass sie gleiche Abstände zueinander haben.
5.
Ball bearing step 5.jpg
Der Käfig wird eingefügt. Der Käfig ist entweder elastisch und einteilig oder er wird aus zwei Teilen zusammengesetzt, die von beiden Seiten her eingeführt und durch ein geeignetes Verfahren miteinander verbunden werden.

Anschließend werden die Kugellager gefettet oder geölt und gegebenenfalls mit Deck- oder Dichtscheiben versehen.

Lagerwerkstoffe[Bearbeiten]

Üblicherweise werden Wälzlager aus Chromstahl gefertigt, sehr hart, aber leicht rostend, in der Stahlsorte 100Cr6 (Werkstoff-Nr. 1.3505), ein Stahl mit einem Gehalt von ca. 1 % Kohlenstoff und 1,5 % Chrom. Weitere Stähle sind zum Beispiel 100CrMn6 und 100CrMo6, die Legierungselemente Mangan (Mn) und Molybdän (Mo) dienen der besseren Durchhärtbarkeit.

Für Anwendungen in korrosiver Umgebung werden auch die hochlegierten Stähle X65Cr13 (Werkstoff-Nr. 1.4037) und X30CrMoN15-1 (Werkstoff-Nr. 1.4108) verwendet. Letzterer kann, zumindest für einige Tage, auch im menschlichen Organismus zum Einsatz kommen. Härtbare Stähle sind nie vollkommen „rostfrei“, sondern nur für einen gewissen Zeitraum erhöht korrosionsbeständig.

Für besondere Betriebsbedingungen gibt es folgende Wälzlager in folgenden Ausführungen:

  • Aus rostfreiem Stahl (zum Beispiel Kugellager S6204 oder W6204)
  • Hybridlager (zwei Werkstoffe), bei denen die Lagerringe aus Stahl, die Wälzkörper aus Keramik (Siliciumnitrid oder Zirkondioxid) bestehen, zum Beispiel bei Spindellagern für Werkzeugmaschinen
  • Keramiklager, bei denen sowohl die Lagerringe als auch die Wälzlager aus Siliciumnitrid, Zirconiumoxid oder Siliciumcarbid bestehen
  • Kunststofflager mit Wälzkörpern aus Glas oder Keramik gegen aggressive Säuren oder Laugen in Chemie- und Lebensmittelindustrie
  • Lager mit Kunststoff-Käfig (zum Beispiel Kugellager 6205 TN9.C3) für geräuscharmen Lauf
  • Lager mit einer stromisolierenden Beschichtung des Außen- bzw. Innenringes, um einen ungewollten Stromdurchgang durch das Lager und damit die Entstehung von Schäden durch Elektroerosion zu verhindern, zum Beispiel bei Einsatz von Frequenzumrichtern zur Drehzahlregelung von Drehstrommotoren

Einbau von Wälzlagern[Bearbeiten]

Üblicherweise werden Wälzlager auf Wellen oder Achsen montiert.

Bei Sonderbauformen (unter Verzicht auf einen getrennten Innen- und Außenring) können die geschliffenen bzw. gerollten und gehärteten Laufflächen direkt auf die Welle bzw. Achse und/oder in das Lagergehäuse eingepresst und das Wälzlager somit in diese Komponenten integriert werden. Diese Variante wird hauptsächlich aus Platzgründen gewählt. Daher sind vor allem Nadelrollen für diese Aufgabe prädestiniert.

Die Lager werden oft mit einem Sicherungsring, einer Sicherungsmutter oder einer Abstandshülse gegen Verrutschen gesichert. Zum Schutz vor Verschmutzungen werden Lager in ein Lagergehäuse eingebaut oder mit einem Wellendichtring abgedeckt.

Beim Einbau der Lager darf die Einpresskraft nie über den Wälzkörpersatz geleitet werden, das Lager würde dadurch sofort beschädigt. Mit Spezialwerkzeugen wie einer Einschlaghülse wird das Lager zum Beispiel nur über den Außenring eingetrieben. Nadellager müssen mit einem Dorn eingepresst werden.

Bei großen Lagern sind auch die Einpresskräfte größer, weshalb sie vor der Montage in einem Ölbad oder durch ein elektrisches Heizgerät auf 80−100 °C erwärmt werden.

Beim Ausbau der Lager ist darauf zu achten, das passende Werkzeug zu verwenden, zum Beispiel einen Abzieher.

Defekte Lager erkennt man durch Schwergängigkeit beim langsamen Durchdrehen per Hand, fühlbares Lagerspiel sowie Laufgeräusche und Vibration unter Betriebsdrehzahl. Ungeschmierte Lager fallen sofort aus.

Mehr dazu unter Einbau.

Lebensdauer von Wälzlagern[Bearbeiten]

Die Lagerlebensdauer hängt von zahlreichen Faktoren ab. Einige Einflussgrößen sind mess- oder berechenbar (wie etwa Lagerbelastung oder Oberflächengüte der Komponenten). Andere können nicht numerisch bestimmt werden (Verschmutzung oder genauer Schmierzustand). Einfache Berechnungstools gibt es auf den Seiten der Hersteller (siehe Weblinks).

Die von Wälzlagern geforderten Lebensdauern reichen von wenigen hundert Stunden zum Beispiel für Haushaltsgeräte oder medizinisch-technische Geräte bis zu ca. 100.000 Stunden für Lauflager von Hochseeschiffen, Grubenpumpen und -gebläse und Papiermaschinen. In Umdrehungen ausgedrückt, können Lager je nach Belastung 3 Mrd. Umdrehungen und mehr überstehen. SKF gibt zum Beispiel für einige Lager eine Lebensdauer von 2 Mrd. Umdrehungen an, was jedoch oft weit überschritten wird.

Ob ein Lager seine Lebensdauer erreicht, hängt stark von den Einsatzbedingungen ab. Hohe Lagerbelastungen sollten ebenso möglichst vermieden werden wie schmutzige Einsatzbedingungen, hohe Betriebstemperaturen oder Eindringen von Wasser ins Lager. Speziell um das Eindringen von Schmutz und Wasser zu erschweren, gibt es viele Lager auch in gekapselter Ausführung.

Mehr dazu unter Lagerauswahl.

Anwendungen[Bearbeiten]

Wälzlager werden bevorzugt in Anwendungsgebieten verwendet, wo Lagerungen bei kleinen Drehzahlen und hohen Lasten reibungsarm arbeiten sollen und wo sich Drehzahlen häufig ändern.

Vorteile von Wälzlagern gegenüber Gleitlagern Nachteile von Wälzlagern gegenüber Gleitlagern
  • geringe Reibung, daher geringe Wärmeentwicklung
  • kein Stick-Slip-Effekt (Anlaufmoment kaum größer als das Betriebsmoment)
  • geringer Schmierstoffbedarf
  • kaum Pflege und Wartung notwendig
  • gute Normung und Bemessungsgrundlagen, deswegen gut austauschbar
  • Drehrichtungsänderung ohne konstruktive Modifikation möglich
  • bei Stillstand und geringer Drehzahl empfindlich gegen Stöße und Erschütterungen
  • begrenzte Höchstdrehzahl und Lebensdauer
  • Verschmutzungsempfindlichkeit
  • aufwendige Bauweise
  • höhere Geräuschentwicklung

Wälzlager-Bauformen[Bearbeiten]

Einteilung nach Wälzkörper, Belastungsrichtung und möglicher Aufnahme von Achsfehlstellung: [3]

radial radial sphärisch schräg schräg sphärisch axial axial sphärisch
Kugellager
Schema Ball bearing, deep groove.svg
Schema Ball bearing, deep groove ring-self-aligning.svg
Schema Ball bearing, self aligning.svg
Schema Ball bearing, angular contact single.svg
Schema Ball bearing, angular contact double x.svg
Schema Ball bearing, four point contact.svg
Schema Ball bearing axial, deep groove.svg
Schema Ball bearing axial, deep groove ring-self-aligning.svg
Rillenkugellager,
Pendelkugellager
Schrägkugellager (einfach, doppelt),
Vierpunktlager
Axialrillenkugellager
Rollenlager
Schema Roller bearing, cylindrical.svg
Schema Roller bearing, self-aligning single.svg
Schema Roller bearing, self-aligning double.svg
Schema Roller bearing, tapered.svg
Schema Roller bearing, crossed.svg
Schema Roller thrust bearing, self-aligning.svg
Schema Roller thrust bearing, cylindrical.svg
zylindrisches Rollenlager und
Nadellager,
Pendelrollenlager (Tonnenlager)
Kegelrollenlager,
Kreuzrollenlager,
Axial-Pendelrollenlager
Axialrollenlager

Nach der Belastungsrichtung unterscheidet man zwischen Radial- und Axiallagern. Zur Einordnung in diese beiden Kategorien wird der Druckwinkel \alpha zur Hilfe genommen. Druckwinkel ist der Winkel zwischen der Radialebene und der Drucklinie, wobei die Lage der Drucklinie stark von verwendeten Wälzkörpern und Rollbahnen abhängig ist.

  • Radiallager: 0^\circ<\alpha<45^\circ
  • Axiallager: 45^\circ<\alpha<90^\circ

Es gibt sechs Grundformen von Wälzlagern:

  1. Kugellager
  2. Zylinderrollenlager
  3. Nadellager
  4. Kegelrollenlager
  5. Tonnenlager
  6. Toroidalrollenlager (SKF CARB)

Kugellager sind die häufigsten verwendeten Wälzlager. Hier gibt es die breiteste Auswahl unterschiedlicher Abmessungen. Da sie kostengünstig sind, sollten sie bevorzugt verwendet werden. Allerdings verfügen sie bauartbedingt über eine begrenzte Tragfähigkeit.

Radiallager[Bearbeiten]

Diverse Wälzlager: (von innen nach außen) Nadellager, Axial-Zylinderrollenlager und Kugellager in einem Drehmomentwandler

Rillenkugellager (DIN 625)[Bearbeiten]

Offenes einreihiges Rillenkugellager

Der bekannteste Typ ist das Rillenkugellager. Es ist dafür ausgelegt, überwiegend radiale Kräfte aufzunehmen. Da die Kugeln auch seitlich eng an den Laufrillen anliegen, somit Ringe und Kugeln axial nicht gegeneinander verschiebbar sind, kann dieses Lager auch geringe axiale Kräfte aufnehmen. Eine Faustregel besagt, dass die axiale Belastbarkeit ungefähr 10 % der radialen Belastbarkeit beträgt. Laut SKF-Katalog 2005 soll die axiale Belastung im Allgemeinen den Wert 0,5 C0, bei kleinen und leichten Lagern 0,25 C0 nicht übersteigen. Druckwinkel \alpha=0^\circ Rillenkugellager gibt es als Miniaturkugellager bereits ab der Abmessung von 0,6 × 2,5 × 1 mm (d × D × B)

Schrägkugellager (DIN 628)[Bearbeiten]

Schrägkugellager
(DIN 628)
Einreihig[Bearbeiten]

Das Schrägkugellager kann axiale Kräfte in einer Richtung und radiale Kräfte aufnehmen. Sie werden meist paarweise eingebaut und vorgespannt. Der paarweise Einbau kann in Form von Tandem-, O- oder X-Ausführung erfolgen. Je nach Einbauart verändern sich die axial aufnehmbaren Kräfte. Durch Rollbahnneigung entsteht auch bei rein radialer Belastung eine nicht zu ignorierende (innere) Axialkraft. Druckwinkel \alpha\approx40^\circ

Zweireihig[Bearbeiten]

Das zweireihige Schrägkugellager entspricht zwei einreihigen Schrägkugellagern in O-Anordnung. Es ist radial und axial in beide Richtungen hoch belastbar. Druckwinkel \alpha\approx25^\circ

Vierpunktlager (DIN 628)[Bearbeiten]

Dieses Wälzlager ist eine Sonderform des Schrägkugellagers mit einem Druckwinkel von \alpha\approx35^\circ. Es gibt vier Berührpunkte der Wälzkörper mit den Laufbahnen. Durch den geteilten Innenring oder Außenring können mehr Kugeln bei einer geringeren Abmessung verwendet werden. Aus diesem Grund erhöhen sich sowohl die aufnehmbaren axialen als auch radialen Kräfte in beide Richtungen.

Schulterkugellager (DIN 615)[Bearbeiten]

Das Schulterkugellager ist eine spezielle und zerlegbare Form des Rillenkugellagers. Es hat nur eine geringe Tragfähigkeit in radialer und in einseitig axialer Richtung und wird für Geräte mit geringen Belastungen verwendet, wie zum Beispiel Messgeräte und Haushaltsgeräte. Es ist meist zerlegbar. Druckwinkel \alpha\approx0^\circ Schulterkugellager sind bis zu 30 mm genormt und für hohe Drehzahlen geeignet.

Pendelkugellager (DIN 630)[Bearbeiten]

Das Pendelkugellager besitzt zwei Kugelreihen. Die Rollenlaufbahn des Außenrings hat eine Hohlkugelform. Innenring, Käfig und Kugeln lassen sich um wenige Winkelgrade aus der Mittelstellung schwenken. So können Fluchtfehler oder Durchbiegungen der Welle durch das Pendellager ausgeglichen werden. Die Belastung kann sowohl axial als auch radial in beide Richtungen verlaufen.

Zylinderrollenlager (DIN 5412)[Bearbeiten]

Zylinderrollenlager vom Typ NU (DIN 5412). Der Innenring lässt sich beidseitig herausziehen.

Das Zylinderrollenlager hat eine große radiale Tragfähigkeit, allerdings ist es in axialer Richtung nicht bzw. nur sehr wenig belastbar. Wälzkörper von Zylinderrollenlagern sind Kreiszylinder. Zylinderrollenlager werden in unterschiedlichen Bauformen gefertigt (siehe Tabelle unten).

Abhängig von der Bauform können sie ausschließlich radiale (zum Beispiel NU wie abgebildet), oder zusätzlich axiale Kräfte aufnehmen (zum Beispiel einseitig mit Typ NJ). Die Bauformen unterscheiden sich durch Anordnung der „Borde“ am Innen- und Außenring. Bei fehlenden Borden kann der Innenring abgezogen werden, bei der Variante NU sogar von beiden Seiten. Daher eignen sich Zylinderrollenlager bei Fest-Los-Lagerungen als Loslager, denn Axialverschiebungen sind in gewissen Grenzen möglich.

Standard-Bauformen einreihiger Zylinderrollenlager:

  1. NU: zwei feste Borde am Außenring, kein Bord am Innenring
  2. N: kein Bord am Außenring, zwei Borde am Innenring
  3. NJ: zwei Borde am Außenring, ein Bord am Innenring
  4. NUP: zwei Borde am Außenring, ein Bord am Innenring und eine lose Bordscheibe am Innenring

Ein Lager ohne den abziehbaren Ring bekommt den Vorsetzbuchstaben „R“, so bezeichnet RNU202 einen Zylinderrollenlager-Außenring samt Wälzkörpersatz und Käfig vom Komplettlager NU202. In diesen kann ggf. auch ein NJ202-Innenring eingesteckt werden. Das führt bei Reparaturen zu Verwirrungen. Den Vorsatz „R“ findet man weiter bei vielen Typen von Nadellagern und Stützrollen.

Kegelrollenlager (DIN 720, ISO 355)[Bearbeiten]

Kegelrollenlager

Dieses Lager ist sowohl in radialer als auch in axialer Richtung sehr hoch belastbar. Es wird in der Regel paarweise eingebaut: Zwei Lager werden gegeneinander angestellt, denn das Lager besteht aus zwei losen Elementen: dem Innenring (engl. cone) mit Wälzkörpern, und dem Außenring (engl. cup) als Lagerschale. Gängige Anwendungen sind: Radlager in PKWs, LKWs, als Lenkkopflager für Motorräder.

Die Wälzkörper auf dem Innenring haben die Form eines Kegelstumpfes, außerdem sind sie etwas gegen die Wellenachse geneigt. Das Spiel ist einstellbar. Die Kegelachsen von Innenring, Außenring und Kegelrollen treffen sich in einem Punkt auf der Drehachse, denn nur dann können die Kegelrollen ohne Schlupf abrollen.

Zwei Kegelrollenlager ([<) können in „O“- ([< >]) oder „X“-Anordnung ([> <]) als Lagerung montiert werden. Beispiel: Bei der Motorrad-Lenkkopflagerung ist die O-Anordnung gängig, da so von außen einwirkende Kippmomente vom Vorderrad besser aufgenommen werden können. Der Außenring wird oben unter dem Lenker eingepresst, der Innenring wird nach unten zeigend in den Außenring gelegt. Das untere Gegenlager wird mit Innenring nach oben zeigend montiert.

Gängig sind Lager in metrischen und auch Zollabmessungen, letztere haben ein völlig anderes Bezeichnungsschema.

Tonnen- und Pendelrollenlager (DIN 635)[Bearbeiten]

Tonnenrollenlager DIN 635-1[Bearbeiten]

Dieses einreihige Pendelrollenlager ist für hohe stoßartige Radialkräfte ausgelegt, allerdings in Axialrichtung nur gering belastbar. Es eignet sich gut zum Ausgleichen von Fluchtfehlern. Diese sind winkeleinstellbar (bis zu 4° aus der Mittellage), da der Außenring eine kugelförmige Lauffläche hat. Die Rollkörper, die sogenannten Tonnenrollen, sind fassförmig. Tonnenlager sind einreihig, d. h. sie besitzen eine Reihe von Tonnenrollen in einem Käfig.

Pendelrollenlager DIN 635-2[Bearbeiten]

Das Pendelrollenlager hält axialen und radialen Belastungen stand und eignet sich gut, um Fluchtfehler auszugleichen. Pendelrollenlager sind, wie die Tonnenlager, winkeleinstellbar (bis zu 2° bei geringer Belastung, sonst bis 0,5°), jedoch zweireihig. Sie sind für schwerste Belastungen geeignet, weisen also hohe Tragzahlen auf.

Nadellager (DIN 617)[Bearbeiten]

Nadelkranz: Nadelkäfig ohne Gehäuse und Innenring

Ein Nadellager hat kreiszylindrische Wälzkörper (Nadeln) mit sehr großen Längen im Verhältnis zum Wälzkörperdurchmesser (>2,5). Es ist die kleine Sonderform des Zylinderrollenlagers. Es bietet sehr geringe Baugröße, wird häufig in Getrieben und Motoren verwendet. Gerade bei Nadellagern wird häufig auf einen Innenring verzichtet, dann dient die entsprechend ausgelegte Welle (gehärtete Oberfläche) als Laufbahn. Nadellager eignen sich nicht dazu, Verkippungen der Welle aufzunehmen, da hierbei hohe Kantenpressung auftritt, was die Lebensdauer stark herabsetzt.

Nadellager ist der Oberbegriff für eine ganze Reihe spezieller Typen:

  • Nadelkränze
  • Nadelhülsen, Nadelbüchsen
  • Nadellager mit massivem Außenring
  • kombinierte Nadellager (Nadellager und Axial-Lager in einer Einheit)
  • Sonderformen wie nadelgelagerte Stützrollen

Toroidalrollenlager[Bearbeiten]

Toroidalrollenlager ähneln in ihrer Außengeometrie Nadellagern, verfügen aber über torusförmige Rollen. Zusammen mit entsprechend geformten Rollbahnen können sie sowohl Axial- als auch Winkelversatz ausgleichen, ohne dass sich das Reibmoment des Lagers erhöht. Somit kann ein Toroidalrollenlager die Funktion eines Zylinderrollenlagers und eines Pendelrollenlagers gleichzeitig erfüllen.

Kugelrollenlager[Bearbeiten]

Kugelrollenlager sind mit den Rillenkugellagern verwandte Wälzlager. Sie verwenden seitlich abgeflachte Kugeln und bieten durch ihre geringere Breite Bauraumvorteile im Vergleich zu den Rillenkugellagern. Ein weiterer Vorteil dieses Lagertyps ist die höhere Belastbarkeit, da durch die Gestaltung der Wälzkörper eine größere Anzahl montiert werden kann als bei einem Rillenkugellager gleicher Baugröße.[4]

Dieser Lagertyp wurde erst vor wenigen Jahren entwickelt, er ist aktuell noch nicht genormt (Stand: Dezember 2012).

Axiallager („Drucklager“)[Bearbeiten]

Axialkugellager

Axial-Rillenkugellager (DIN 711)[Bearbeiten]

Beim Axial-Rillenkugellager laufen die Kugeln zwischen zwei oder drei Scheiben, abhängig davon, ob die Axialkraft in beiden Richtungen auftritt oder nur in einer. Bei beidseitiger Krafteinwirkung wird die mittlere Scheibe auf der Welle festgehalten, die beiden äußeren im Gehäuse. Diese Lager können ausschließlich Axialkräfte aufnehmen.

Axial-Zylinderrollenlager (DIN 722)[Bearbeiten]

Dieser Lagertyp ist aufgebaut aus einer Wellenscheibe, einer Gehäusescheibe und einer Einheit mit zylindrischen Rollen und Käfig. Er eignet sich besonders bei schweren Axiallasten. Auf Grund der Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen Innen- und Außenseite der Rollen sind diese Lager nur für geringe Geschwindigkeiten geeignet.

Axial-Pendelrollenlager (DIN 728)[Bearbeiten]

Der Aufbau des Axial-Pendelrollenlagers ist ähnlich dem radialen Pendelrollenlager, allerdings wird nur eine Reihe von Wälzkörpern verwendet. Aufgrund der sphärischen Form der Laufbahnen können sowohl hohe Axiallasten aufgenommen als auch Fluchtfehler (bei geringer Belastung bis zu 3°) korrigiert werden.[5]

Lagerauswahl[Bearbeiten]

Bemessung[Bearbeiten]

Werte, die notwendig sind, ein Lager zu bemessen, sind:

  • Radialkraft
  • Axialkraft
  • Drehzahl oder
  • Geschwindigkeit (insb. bei Linearlagern)
  • Belastungsrichtung
  • Durchbiegung und Schiefstellung der Welle oder Achse
  • Tragzahl statisch, dynamisch
  • Umgebungswerte, wie
  • Einbaubedingungen, wie z. B. die Steifheit eines Maschinengehäuses im Bereich der Lagerstelle

Lebensdauer (ISO 281)[Bearbeiten]

1. Schritt

Die dynamische äquivalente Belastung errechnen.

Input-Variablen:

X, Y = Anpassungsfaktoren, aus einem Lagerkatalog entnehmen
F_{r} = Radialkraft am Lager, in kN, selbst ermitteln
F_{a} = Axialkraft am Lager, in kN, selbst ermitteln

Formel ausrechnen: P=X \cdot F_{r} + Y \cdot F_{a}

Ergebnis:

P = Dynamische äquivalente Belastung in kN
2. Schritt

Input-Variablen:

C = Dynamische Tragzahl in kN (= Kilonewton. Tragzahl für gegebenes Lager aus Lagertabelle der Hersteller entnehmen)
P = Dynamische äquivalente Belastung in kN (muss zuerst berechnet werden, siehe oben 1. Schritt)
p = Lebensdauerexponent, p=3 (für Kugellager), p=10/3 (für alle anderen Lager)
n = Drehzahl in 1/min (Umdrehungen pro Minute)

Ergebnisse: L_{10}=\left({C\over P}\right)^{p}Lebensdauer in Millionen Umdrehungen bei 10 % Ausfallwahrscheinlichkeit

L_{10h}=\frac{10^6}{60 \cdot n} \cdot L_{10}=\left({16666 \over n}\right) \cdot \left({C\over P}\right)^{p}Lebensdauer in Stunden bei 10 % Ausfallwahrscheinlichkeit

Die Lebensdauer für andere Ausfallwahrscheinlichkeiten wird durch Multiplikation von L_
{10} mit einem Faktor berechnet:

L_{5}=0{,}62 \cdot L_{10} in Millionen Umdrehungen bei 5 % Ausfallwahrscheinlichkeit
L_{4}=0{,}53 \cdot L_{10} in Millionen Umdrehungen bei 4 % Ausfallwahrscheinlichkeit
L_{3}=0{,}44 \cdot L_{10} in Millionen Umdrehungen bei 3 % Ausfallwahrscheinlichkeit
L_{2}=0{,}33 \cdot L_{10} in Millionen Umdrehungen bei 2 % Ausfallwahrscheinlichkeit
L_{1}=0{,}21 \cdot L_{10} in Millionen Umdrehungen bei 1 % Ausfallwahrscheinlichkeit

Bei veränderlicher Drehzahl n muss mit der mittleren Drehzahl n_\text{m} gerechnet werden. Diese mittlere Drehzahl wird aus den Einzeldrehzahlen und der jeweiligen Wirkdauer q in % berechnet:

n_m=n_1 \cdot \frac {q_1} {100} + n_2 \cdot \frac {q_2} {100} \dotsb

Wie aus der zweiten Formel ersichtlich wird, geht die Belastung des Lagers durch die Potenz sehr stark in die Lebensdauer mit ein. Bei veränderlicher Belastung haben deshalb auch über nur kurze Zeitanteile wirkende, hohe Belastungen einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer. Für die dynamisch äquivalente Lagerbelastung gilt dann:

P=\sqrt[p]{ P^p_\text{1} \cdot \frac {n_\text{1}} {n_\text{m}} \cdot \frac {q_\text{1}} {100}+P^p_\text{2} \cdot \frac {n_\text{2}} {n_\text{m}} \cdot \frac {q_\text{2}} {100} + \dotsb}

Berechnungsbeispiel[Bearbeiten]

An einer Lagerstelle nimmt die Welle 12 kN Radialkraft auf. Die Welle dreht sich im Betrieb mit 6000/min. Als Teil einer Fest/Los-Lagerung soll dieses Lager als das Loslager axial verschiebbar sein, also keine Axialkräfte aufnehmen. Dieses Lager soll ein Zylinderrollenlager sein. Es soll mindestens 10.000 Stunden Lebensdauer erreichen.

Um ein Lager auszuwählen, welches diese Last tragen kann, muss man zuerst die notwendige dynamische Tragzahl bestimmen. Dazu berechnet man zuerst die dynamische äquivalente Belastung.

Für die Lagerbauart Zylinderrollenlager finden sich im Lagerkatalog die Werte X=1 und Y=0

Mit anderen Worten: P=F_{r}

In die Formel für L_{10h} setzen wir nun die geforderte Betriebszeit von 10.000 Stunden, die Umdrehungszahl und unser ermitteltes P ein. Diese Formel muss dann nur noch nach C umgeformt werden, um die notwendige dynamische Tragzahl zu erhalten:

Aus

L_{10h}=\frac{10^6}{60 \cdot n} \cdot \left({C\over P}\right)^{p}

wird

C=\left(\frac{L_{10h} \cdot 60 \cdot n}{10^6}\right)^{\frac{1}{p}} \cdot P

mit

L_{10h}=10000
n=6000min^{-1}
p=10/3

und

P=12kN

folgt

C=\left(\frac{10000 \cdot 60 \cdot 6000}{10^6}\right)^{\frac{3}{10}} \cdot 12kN

bzw.

C=140kN

Die dynamische Tragzahl sollte also zumindest C=140kN betragen. Damit lässt sich im Lagerkatalog nun ein geeignetes Lager mit passendem Wellendurchmesser finden.

Zur Abschätzung der Belastung der Lager können folgende Richtwerte herangezogen werden:

\frac{C}{P}>15 niedrige Belastung
\frac{C}{P}<15 mittlere Belastung
\frac{C}{P}<6 hohe Belastung
\frac{C}{P}<3 sehr hohe Belastung des Lagers

Bei der Auslegung des Lagers sollten unbedingt, selbst bei niedrigen Drehzahlen, sehr hohe Belastungen vermieden werden. Ebenso sollten niedrige Belastungen vermieden werden, da dann kein Rollen der Wälzkörper sondern Gleiten stattfindet. Gleitreibung muss unbedingt vermieden werden, denn sie sorgt für starken Verschleiß und verkürzte Lebensdauer.

Bei Schrägkugellagern oder Kegelrollenlagern in einer angestellten Lagerung verursacht eine vom Lager aufzunehmende Radialkraft eine innere Axialkraft, welche in der Lebensdauerberechnung durch entsprechende X- und Y-Faktoren berücksichtigt wird.

Für die meisten Anwendungen des allgemeinen Maschinenbaus reicht die obige Lebensdauerberechnungsmethode aus. In bestimmten Fällen kann es jedoch erforderlich sein, eine erweiterte Lebensdauerberechnung durchzuführen, welche weitere Einflüsse wie Viskosität des Schmierstoffes, Betriebstemperatur, Erlebniswahrscheinlichkeit und Sauberkeit berücksichtigt. Die entsprechende Vorschrift ist ebenfalls in der DIN ISO 281 enthalten.

Bezeichnungsschema[Bearbeiten]

Wälzlager werden fast nur nach Tabellenbüchern oder Online-Katalogen ausgewählt.

Die Bezeichnungen bestehen aus Kombinationen von Buchstaben und Zahlen, die nach einem logischen, in DIN 623 genormten Prinzip aufgebaut sind. So können Lager der gleichen Bezeichnung unabhängig vom Hersteller eingesetzt werden.

Das Bezeichnungsschema umfasst Vorsetzzeichen, Basiskennzeichen und Nachsetzzeichen. Ein S608 2RS ist so aufgeschlüsselt: ein Edelstahllager (Vorsatz „S“), mit den Hauptabmessungen 8 × 22 × 7 mm (Basiskennzeichen „608“), das beidseitig abgedichtet ist (Nachsatz „2RS“).

Lagerabmessungen[Bearbeiten]

Wälzlager sind sowohl in den Abmessungen (Bohrung, Außendurchmesser, Breite), als auch in den Belastbarkeiten weitgehend genormt.

Außerdem gibt es diese Lager auch in fertigen Lagerböcken (siehe Lagereinheiten, Gehäuselager), die ggf. schwenkbar sind oder Gummipuffer zur Stoßdämpfung haben.

Manche Bauformen werden auch mit Dichtscheiben und Dauerschmierung oder Abdeckscheiben geliefert (siehe Abdichtung; Nachsetzzeichen: 2RS, bzw. 2Z oder, je nach Hersteller, ZZ), so dass die Laufflächen vor Schmutz oder Staub geschützt sind.

Eine einfache Zuordnung der Lagerbezeichnung zu den Hauptabmessungen: Wellendurchmesser (d) und Außenring-Durchmesser (D) können für Lager mit einem Wellendurchmesser von 10 bis 80 mm aus folgender Tabelle entnommen werden. Einige Lagerbauarten werden zusätzlich in unterschiedlichen Breiten gebaut und sind daher in Lagerkatalogen (s. Weblink) nachzuschlagen.

Die Bezeichnung der unterschiedlichen Lagertypen lässt sich wie folgt bestimmen (wobei „xxx“ aus der Tabelle zu entnehmen ist): Hierzu identifiziert man zuerst die Lagerbauform und dann den Innenring-Innendurchmesser sowie den Außenring-Außendurchmesser. Wälzlager werden also über gleich zwei Nenndurchmesser definiert.

Jetzt folgt man in der Tabelle der Innendurchmesser-Spalte nach unten und der Außendurchmesser-Zeile nach rechts bis zum Schnittpunkt. Mit der hier stehenden Ziffer ergänzt man die Typenbezeichnung.

Beispiel: Ein einreihiges Rillenkugellager, Typenbezeichnung beginnt also mit 6, hat d = 25 mm und D = 52 mm, im Schnittpunkt befindet sich die Ziffer 205. Das passende Ersatzlager ist also ein Typ 6205 mit möglicherweise noch Nachsetzzeichen für Deck- oder Dichtscheiben.

Gängige Wälzlagerserien[Bearbeiten]

Sondertypen und seltene Wälzlagerungen sind nicht angeführt. Es wird unterschieden zwischen

  • 1xx = Pendelkugellager, zweireihig (108, 126 bis 129 und 135)
  • 6xx = Rillenkugellager, einreihig (603 bis 609 und 617 bis 630)
  • 7xx = Schrägkugellager, einreihig (706 und 709xx)
  • 1xxx = Pendelkugellager, zweireihig, schmale Bauform (12xx bis 14xx)
  • 2xxx = Pendelkugellager, zweireihig, breite Bauform (22xx und 23xx)
  • 3xxx = Schrägkugellager, zweireihig (30xx, 32xx und 33xx, 38xx und 39xx)
  • 4xxx = Rillenkugellager, zweireihig (42xx und 43xx)
  • 5xxx = Zylinderrollenlager (siehe Nxxx und NNxxxx)
  • 6xxx = Rillenkugellager, einreihig (60xx bis 64xx)
  • 7xxx = Schrägkugellager, einreihig (70xx, 72xx bis 74xx)
  • 11xxx = Pendelkugellager mit breitem Innenring (112xx und 113xx)
  • 16xxx = Rillenkugellager, einreihig, schmal (160xx und 161xx)
  • 2xxxx = Pendelrollenlager, zweireihig (222xx, 223xx, 223xx, 230xx bis 233xx, 238xx bis 241xx)
  • 20xxx = Tonnenlager = einreihiges Pendelrollenlager (202xx bis 204xx)
  • 29xxx = Axial-Pendelrollenlager (292xx – 294xx)
  • 3xxxx = Kegelrollenlager (302xx, 303xx, 313xx, 320xx, 322xx, 323xx, 329xx bis 332xx)
  • 51xxx = Axial-Rillenkugellager, einseitig wirkend (511xx bis 514xx)
  • 52xxx = Axial-Rillenkugellager, zweiseitig wirkend (522xx bis 524xx, 542xx bis 544xx)
  • 53xxx = Axial-Rillenkugellager, einseitig wirkend mit kugeliger Gehäusescheibe (532xx bis 534xx)
  • 54xxx = Axial-Rillenkugellager, zweiseitig wirkend mit kugeliger Gehäusescheibe (542xx bis 544xx)
  • 6xxxx = Rillenkugellager, einreihig (617xx bis 619xx, 622xx und 623xx, 630xx, 632xx bis 633xx 638xx)
  • 7xxxx = Schrägkugellager, einreihig (718xx und 719xx)
  • 81xxx = Axial-Zylinderrollenlager einreihig (811xx bis 812xx)
  • 89xxx = Axial-Zylinderrollenlager einreihig (893xx bis 894xx)
  • 234xxx = Axial-Schrägkugellager, zweiseitig wirkend (2344xx und 2347xx)
  • 76xxxxx = Axial-Schrägkugellager, einseitig wirkend (7602xxx und 7603xxx)
  • Nxxx = Zylinderrollenlager einreihig (NU, NJ, NUP – s. unten, RNU, NUB, NUC, NJP, NH, NUJ, RN, N, NF, NP, NCF; NJF)
  • NNxx = Zylinderrollenlager zweireihig (NN, NNU, NNC, NNCF, NNCL, NNF)
  • Qxxx(x) = 4-Punkt-Lager = Schrägkugellager mit geteiltem Außenring (Q2xx, Q3xx, Q10xx und Q12xx)
  • QJxxx(x) = 4-Punkt-Lager = Schrägkugellager mit geteiltem Innenring,(QJ2xx, QJ3xx, QJ10xx und QJ12xx)

Hiermit lässt sich jedes noch so verrostete Lager auf einfache Weise identifizieren.

Kombinationstabelle Innen- und Außendurchmesser[Bearbeiten]

d
10 12 15 17 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
D
26 000
28 001
30 200
32 201 002
35 300 202 003
37 301
40 203
42 302 004
47 303 204 005
52 304 205
55 006
62 403 305 206 007
68 008
72 404 306 207
75 009
80 405 307 208 010
85 209
90 406 308 210 011
95 012
100 407 309 211 013
110 408 310 212 014
115 015
120 409 311 213
125 214 016
130 410 312 215
140 411 216
150 412 313 314
160 315
170 413 316

Abdichtung[Bearbeiten]

Viele Wälzlager sind als abgedichtete Ausführung erhältlich. Die Abdichtung erfolgt nach dem Prinzip des Wellendichtrings. Folgende herstellerspezifische Dichtungsbezeichnungen sind möglich:

  • Z = einseitige Blechdeckscheibe mit Spaltdichtung
  • ZZ/2Z = wie oben, beidseitig
  • RS = einseitige, schleifende Gummidichtung
  • 2RS = wie oben, beidseitig
  • LLU = wie oben, beidseitig
  • RZ = einseitige, berührungslose Gummidichtung
  • 2RZ = wie oben, beidseitig

Axialluft[Bearbeiten]

Axialluft wird wie folgt beschrieben: Axialluft ist das Maß bei nicht eingebauten Lagern, um das sich die Lagerringe in axialer Richtung von einer Endlage in die andere bis zur spannungsfreien Anlage gegeneinander verschieben lassen. Dabei werden die Lager gedreht. In der Praxis werden die Lager einzeln vermessen. Es wird der Abstand zwischen den beiden Stirnseiten (Innen- und Außenring) gemessen. Zueinander addiert ergibt die Zwischenringbreite, bzw. wie viel von den entsprechenden Ringen (auch Innen- oder Außenlagerring) abgeschliffen werden muss. Im Betrieb sollte die Lagerung unter Null Axialluft bzw. mit leichter Vorspannung laufen. Dadurch verteilen sich die äußeren Kräfte auf mehr bzw. alle Wälzelemente.

Einbau[Bearbeiten]

Befestigung[Bearbeiten]

Je nachdem, ob es sich bei der Lagerung um ein Festlager oder ein Loslager handelt, werden Außenring und/oder Innenring mit dem Gehäuse bzw. mit der Welle fest verbunden.

Die einfachste Art ist, beide Ringe ein- bzw. aufzupressen. Dazu müssen Welle und Gehäuse eine bestimmte Maßtoleranz aufweisen.

Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass der rotierende Ring (man spricht hier von Umfangslast, außen oder innen) in einem Festsitz (Übermaßpassung) und der stehende Ring (Punktlast) in einem Lossitz (Spiel- bis Übergangspassung) ausgeführt wird. Wirken Stöße auf das Lager, werden beide Ringe in Festsitzen ausgeführt. Es muss ein Kompromiss zwischen leichter (De-)Montierbarkeit und Verhindern des Mitdrehens des Ringes gefunden werden.

Auf einer Welle kann der Innenring auch zwischen einem Anlaufbund (Schulter) und einer Spannschraube oder einer Mutter eingespannt sein oder mit einer Spannhülse gepresst werden.

Beim Verfahren des Aufschrumpfens wird das Lager auf hohe Temperatur (um eine Stahlgefügeveränderung zu verhindern je nach Hersteller max. ca. 125 °C), gebracht (idealerweise mit einem Induktionsgerät). Durch das Erhitzen dehnt sich das gesamte Lager aus, das erhitzte Lager wird nun zügig über die kalte Welle geschoben. Wenn das Lager abkühlt, zieht es sich wieder zusammen und sitzt extrem fest auf der Welle. Bei der Erwärmung müssen die Temperaturgrenzen beachtet werden.

Im Gehäuse wird meist der Außenring mit dem Deckel gegen einen Anlaufbund (Schulter) gepresst oder mit einem Sicherungsring gehalten. Bei Loslagern gewährt man dem Außenring ein gewisses Längsspiel, der Ring muss aber so eingepresst sein, dass er sich nicht mitdreht.

Sonderfälle[Bearbeiten]

Bei Präzisionslagerungen haben sich auch Klebeverbindungen bewährt. Dabei werden anaerobe Klebstoffe mit Klebespalten von 0,0004 bis 0,001 x Durchmesser der Welle bzw. der Gehäusebohrung verwendet. Die Temperaturgrenzen liegen zwischen ca. −20 °C und +100 °C. Eine anwendungsgerechte Klebstoffdosierung ist wichtig, überdosierter Klebstoff kann in die Lager gelangen und diese festsetzen.

Lagerungskonzepte[Bearbeiten]

Hauptartikel: Lagerungskonzepte

Die Anordnung der Lager wird unterschieden in Fest-Los-Lagerung und Trag-Stütz-Lagerung. Die Trag-Stütz-Lagerung wird wiederum in schwimmende Lagerung und angestellte Lagerung unterschieden.

Es ist unbedingt notwendig, dass eine der genannten Lageranordnungen gewählt wird, da sich das zu lagernde Element (zum Beispiel Welle, Achse …) aufgrund von Erwärmung ausdehnt und diese Ausdehnung gewährt werden muss, ohne dass sich die Lager verspannen. Des Weiteren müssen die bei der Fertigung entstehenden Toleranzen ausgeglichen werden.

Fest-Los-Lagerung[Bearbeiten]

Bei der klassischen Fest-Los-Lagerung ist eines der Lager verschiebbar und das andere fixiert. Das Festlager ist so auf dem zu lagernden Element montiert, dass es sich nicht in axialer Richtung verschieben kann. Das Festlager nimmt also sowohl Radial- als auch Axialkräfte auf. Wie groß die maximal aufnehmbare Axialkraft sein kann, hängt von der Ausführung dieses Lagers ab.

Das Loslager kann im Gegensatz zum Festlager in axialer Richtung wandern. Vom Loslager werden keine Axialkräfte aufgenommen.

Trag-Stütz-Lagerung[Bearbeiten]

Bei dieser Art der Lagerung teilt sich die Axialkraft auf beide Lager auf. Jedes der beiden Lager nimmt axiale Kraft in einer Richtung auf, sodass beide Lager zusammen alle axialen Kräfte auffangen können. Es ist ein Axialspiel erforderlich.

Lagereinheiten[Bearbeiten]

Lagereinheiten bilden eine besonders einfache Möglichkeit für die Lagerung von Wellen. Sie werden hauptsächlich im Sondermaschinenbau und in landwirtschaftlichen Maschinen eingesetzt. Sie bestehen aus einem Radial-Rillenkugellager mit balligem (kugelförmigem) Außenring und einem Lagergehäuse.

In dem Gehäuse kann das Lager um einige Winkelgrade verstellt werden, um Fluchtungsfehler auszugleichen. Die Lagergehäuse werden je nach Einsatzzweck aus Grauguss, Leichtmetallguss, Kunststoff oder Stahlblech gefertigt und können sehr einfach am Maschinenträger befestigt werden.

Gängige Gehäuseformen sind:

  • UCP = Stehlager
  • UCF = Quadratische Flanschlager, vier Befestigungslöcher,
  • UCFL = Flanschlager, zwei Befestigungslöcher,
  • UCT = Spannlager.

Darüber hinaus sind weitere Bauformen verfügbar, wie zum Beispiel spannbare Flanschlager.

Die Befestigung der Welle erfolgt entweder mit Gewindestiften in einem einseitig verlängerten Innenring oder mit Hilfe eines Klemmrings. Hierzu haben der Innenring der Lagereinheit und der Klemmring jeweils eine exzentrisch-kegelige Eindrehung.

Andere Bauformen[Bearbeiten]

Wälzlagerung kann auch anders als durch das tauschbare Bauteil Wälzlager erfolgen. Der – einfachere – Großteil von Fahrrädern weist seit mehr als hundert Jahren Konuslager an Rädern, Tretachse (auch: Mittellager), Pedalen und Steuerung (Lager der Gabel im Steuerkopf des Rahmens) auf, die meist auch justiert und nachgefettet werden müssen. Die Konusse werden auf das Feingewinde der Radachsen geschraubt und drücken mit ihrer kegeligen Rille die Kugeln (eventuell in Kugelringen zusammengefasst) in die Rille der fix in die Naben eingepressten Lagerschalen. Die Konusse werden je nach Bauart und Verschleißzustand mit wenig oder ohne Lagerspiel durch Kontermuttern fixiert. Pedalachsen verjüngen sich nach außen und haben an der dickeren Seite eine Lagerrille eingewalzt, der äußere kleine Konus von Glasfaserkunstoff-Pedalen kann zwar aufgeschraubt und doch mit der Achse vernietet sein. Die meisten Steuer- und Tretlager werden durch Schrauben einer der Lagerschalen eingestellt, es gibt jedoch auch die inverse Konstruktion.

Um die ehemals schweren Computermonitore, eine Tortenplatte und anderes drehbar zu machen, wurden Drehscheiben mit Kugelführung zwischen zwei dünnen Blechringen mit 20 bis 30 cm Durchmesser entwickelt. Linearlager mit je zwei Kugelreihen führen auch teleskopierend viele Schubladen. Diese Bauteile sind im Lager weder justier- noch trennbar.

Siehe auch[Bearbeiten]

Wälzlagerschäden

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Wälzlager – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Bernd Künne: Einführung in die Maschinenelemente – Gestaltung, Berechnung, Konstruktion. 2. Auflage, Teubner, 2001, S. 147.
  2. http://www.nmm.ac.uk/harrison
  3. http://www.schaeffler.com/remotemedien/media/_shared_media/08_media_library/01_publications/schaeffler_2/brochure/downloads_1/pkr_de_de.pdf
  4. http://www.skf.com/portal/skf/home/products?maincatalogue=1&lang=en&newlink=1_11_1