Die Lager beeinflussen deutlich die Qualität und die Geschwindigkeit der Fahrt. Hochwertigere Lager halten die Rollen in guter Form und reiben auch nicht so stark aufeinander was für Sie weniger Mühe bei der Fahrt bedeutet. Show Die Qualität der Lager beurteilt und untersucht der Normenausschuss für Lager in der USA Annular Bearing Engineering Committee. Davon stammt die Bezeichnung der Lager ABEC, die heutzutage die meisten Hersteller der Inline Skates benutzen. Die Norm ABEC gibt nur die Genauigkeit der Lager-Produktion an, sie informiert nicht über das verwendete Material oder die Glätte der Lagerfläche. Deswegen gilt es nicht, dass je höher die ABEC, desto hochwertiger die Lager. Sehr oft passiert, dass Marken Lager der Klasse 5 viel besser fahren als Lager der Klasse 9 von den No-Name Skates aus dem Supermarkt. Bei manchen Marken können wir auch die Lager SKF, ILQ oder SG finden (typisch für die Firma Rollerblade). Für eine einfache Orientierung nutzen Sie eine einfache Regel - Lager SG7 sind mindestens so hochwertig wie die Lager ABEC 7. Welche Lager soll ich wählen?Obwohl es nicht so aussieht, ist es sehr einfach. Die Klasse der Lager ist entscheidend bei Marken-Herstellern. Je höher die Klasse, desto besser fahren die Skates. Nehmen Sie die Skates in die Hand und drehen Sie die Rollen. Hochwertige Lager sollten folgende Eigenschaften aufweisen:
Falls Sie nur neue Lager kaufen möchten, empfehlen wir nach einer bekannten Marke, dem Preis oder dem Rat von jemanden der mit ähnlichen Lagern Erfahrung hat, zu wählen und erst danach nach der ABEC Klasse. Was zeigt die ABEC Norm eigentlich?Die Norm ABEC zeigt uns mögliche Abweichung des Lagers von dem genauen Abmaß. Je höher die Zahl, desto höher die Genauigkeit des Lagers. Die Norm ABEC wird nur mit ungeraden Zahlen angegeben. Die billigsten Skates haben Lager ABEC 3. Die heutzutage meistgenutzten Lager sind ABEC 5 und ABEC 7. Für Skater, die eine sportliche und schnelle Fahrt bevorzugen, sind die hochwertigsten Lager mit der Bezeichnung ABEC 9 geeignet. Wälzlager sind Lager, bei denen zwischen einem 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. Wälzlager werden nach der Art des Wälzkörpers (Kugel, Rolle usw.) unterschieden, siehe Abschnitt Wälzlager-Bauformen. Insbesondere spricht man von einem Kugellager, wenn die Wälzkörper Kugeln sind. Umgangssprachlich werden manchmal auch andere Arten von Wälzlagern als „Kugellager“ bezeichnet. 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. Im römischen Reich wurden Wälzlager von Vitruv beschrieben und 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.[2] 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. Eingebautes Wälzlager (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. Hauptverwaltung FAG Kugelfischer in Schweinfurt (bis 2001), heute Schaeffler mit der Marke FAG Hauptverwaltung SKF Deutschland GmbH in Schweinfurt
Kugellager: 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 niedriglegiertem, ungehärtetem Stahl verwendet. Messingkäfige gibt es weiterhin; insbesondere für größere Lager, bei denen sich die Werkzeugkosten für Kunststoff- oder Stahlblechkäfig nicht lohnen. Ein einfaches Radialrillenkugellager wird wie folgt zusammengesetzt: Montage-schrittAbbildungBeschreibung1.Die Kugeln werden aneinander anliegend in den Außenring eingebracht.2.Der Innenring wird zunächst aus einer exzentrischen Position eingefügt. Die Anzahl der Kugeln wird im Wesentlichen dadurch begrenzt, dass in dieser Konstellation mit aneinander anliegenden Kugeln der Innenring eingefügt werden kann.3.Der Innenring wird nach unten gedrückt, so dass er in etwa konzentrisch steht.4.Die Kugeln werden so verteilt, dass sie gleiche Abstände zueinander haben.5.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. 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 100CrMnSi6-4 und 100CrMo7, 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:
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. Um das Lager nicht zu beschädigen, darf die Einpresskraft beim Einbau nicht über die Wälzkörper eingeleitet werden. 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. Die Ringe dehnen sich minimal aus und lassen sich so leichter auf die Welle oder Achse drücken. 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. Abgenutzter innerer Laufring ("Konus") des Konuslagers eines Fahrrads. Die durch Oberflächenhärtung wohl zu spröde Lauffläche ist abgeplatzt. Die Haltbarkeit eines Lagers 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 Websites 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. Bei Wälzlagern ist auch einmalige Schmierung vom Hersteller über eine angegebene Lebensdauer üblich. Bei Wälzlagern sind stoßförmige Belastungsänderungen, wie sie z. B. in Radlagern beim Pkw auftreten können, möglichst zu vermeiden, da diese Kräfte zu einer kurzzeitigen Überlastung des Lagers führen können und damit die Lagerqualität sowie die Lebensdauer erheblich beeinflussen. Zur Berechnung der Lebensdauer von Wälzlagern siehe: Lagerauswahl. Zur Bestimmung der statischen Steifigkeit von Wälzlagern stehen auf Basis der Hertzschen Theorie relativ genaue und experimentell gut abgesicherte Berechnungsmethoden zur Verfügung, siehe z. B. die Ausführungen im Buch "Rolling Bearing Analysis" von Tedric A. Harris (4th ed., 2000, Wiley-Interscience. ISBN 0-471-35457-0). Es existieren aus jüngeren wissenschaftlichen Untersuchungen aber auch experimentell verifizierte Rechenmodelle zur Beschreibung der dynamischen Wälzlagereigenschaften, inklusive der Lagerdämpfungseigenschaften, siehe z. B. die umfangreiche Literaturübersicht in der Arbeit "Damping and Stiffness Characteristics of Rolling Element Bearings" (Paul Dietl, Dissertation TU Wien, 1997). Ausgangspunkt der mathematischen Modelle ist zumeist ein linearisiertes Feder-Dämpfermodell des elasto-hydrodynamischen EHD-Wälzkontaktes. Mittels eines Computerprogramms zur Lösung des instationären EHD-Kontaktproblems können dann auf numerischem Wege äquivalente Dämpfungskoeffzienten für den hochbelasteten Schmierfilm im Wälzkontakt ermittelt werden. Aus den numerischen Ergebnissen wurde in der oben genannten Arbeit von Dietl ein empirisches Näherungsgesetz zur Abschätzung der Ölfilmdämpfung im Wälzkontakt abgeleitet. Die in den Wälzkontakten wirksame Material- und Trockenreibungsdämpfung kann durch einen in der Theorie der Materialdämpfung häufig verwendeten Verlustfaktor beschrieben werden, der nach Messungen in der oben genannten Arbeit von Dietl in etwa 1 bis 2 % beträgt, je nachdem, wie groß der Einfluss der Fügestelle zwischen Außenring und Gehäuse ausfällt. Wälzlager werden verwendet, wo Lagerungen bei kleinen Drehzahlen und hohen Lasten reibungsarm arbeiten sollen und wo sich Drehzahlen häufig ändern. Vorteile von Wälzlagern gegenüber GleitlagernNachteile von Wälzlagern gegenüber Gleitlagern
Einteilung nach Wälzkörper, Belastungsrichtung und möglicher Aufnahme von Achsfehlstellung: radialradial sphärischschrägschräg sphärischaxialaxial sphärischKugellager PendelkugellagerSchrägkugellager bzw. Konenlager (einfach, doppelt), VierpunktlagerAxialrillenkugellagerRollenlager Nadellager, Pendelrollenlager (Tonnenlager)Kegelrollenlager, Kreuzrollenlager, Axial-PendelrollenlagerAxialrollenlager Nach der Belastungsrichtung unterscheidet man zwischen Radial- und Axiallagern. Zur Einordnung in diese beiden Kategorien wird der Druckwinkel α{\displaystyle \alpha }
Es gibt sechs Grundformen von Wälzlagern:
Kugellager sind die häufigsten verwendeten Wälzlager. Hier gibt es die breiteste Auswahl unterschiedlicher Abmessungen. Sie sind kostengünstig, verfügen bauartbedingt allerdings über eine begrenzte Tragfähigkeit. Diverse Wälzlager: (von innen nach außen) Nadellager, Axial-Zylinderrollenlager und Kugellager in einem Drehmomentwandler
Rillenkugellager (DIN 625)[Bearbeiten | Quelltext 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 50 % der radialen Belastbarkeit beträgt. Laut SKF-Katalog 2005 sollte die axiale Belastung im Allgemeinen den Wert 0,5 C0, bei kleinen und leichten Lagern 0,25 C0 nicht übersteigen. Druckwinkel α=0∘{\displaystyle \alpha =0^{\circ }} Schrägkugellager (DIN 628)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Einreihiges Schrägkugellager mit Kugelkäfig Das Schrägkugellager kann radiale Kräfte und axiale Kräfte in einer Richtung aufnehmen. Auch hiervon gibt es ein- und zweireihige Ausführungen. Das zweireihige Schrägkugellager entspricht zwei einreihigen Schrägkugellagern in O-Anordnung und ist radial und axial in beide Richtungen hoch belastbar (Druckwinkel α≈25∘{\displaystyle \alpha \approx 25^{\circ }} Konuslager [Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Als Konuslager oder Konenlager wird eine besondere Bauform des Schrägkugellagers im Fahrzeugbau bezeichnet, bei der die Laufflächen aus einer äußeren Lagerschale und einem inneren Konus bestehen. Die Kugeln werden oft in einem Kugelkäfig geführt, es gibt jedoch auch Bauformen ohne Käfig. Da keine formschlüssige Verbindung zwischen Konus und den Kugeln besteht, ist die Auflagefläche sehr gering. Dies ermöglicht zwar einen sehr leichtgängigen Lauf, der Belastbarkeit sind jedoch enge Grenzen gesetzt. Oftmals weisen die Konen der Konuslager eine mehr oder weniger ausgeprägte Nut bzw. Rille auf, um die Auflagefläche der Kugeln zu vergrößern. Technisch gesehen handelt es sich dabei um keinen Konus, dennoch werden derartige Lager als Konuslager bezeichnet. Klassische Konuslager können mit einfachen Mitteln zerlegt und justiert werden. Dies erfolgt abhängig von der Bauform auf unterschiedliche Weise: In der Radnabe bildet die Nabe selbst die Lagerschale, während der Konus beweglich ist. Anders herum ist es bei einigen Tretlager-Ausführungen, bei denen der Konus fest auf der Achswelle sitzt, während die Lagerschale beweglich ist. Gegenwärtig hergestellte Konuslager sind oft ohne Einstellmöglichkeiten fest verpresst, etwa im Patronenlager. Konenlager 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. Der Druckwinkel beträgt α≈40∘{\displaystyle \alpha \approx 40^{\circ }} Vierpunktlager (DIN 628-4)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Dieses Wälzlager ist eine der verschiedenen DIN-genormten Sonderformen des Schrägkugellagers, mit einem Druckwinkel von α≈35∘{\displaystyle \alpha \approx 35^{\circ }} Schulterkugellager (DIN 615)[Bearbeiten | Quelltext 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. Bei Doppellagerung (Lager-Schleuderscheibe-Lager) sind Belastungen von bis zu 2000 kg möglich. Es ist meist zerlegbar. Der Druckwinkel ist α≈0∘{\displaystyle \alpha \approx 0^{\circ }} Pendelkugellager (DIN 630)[Bearbeiten | Quelltext 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 | Quelltext 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:
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 | Quelltext bearbeiten]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 Pkw, Lkw; 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 Kegelspitzen (und beliebige Erzeugende der Kegelmäntel) von Innenring, Außenring und aller 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 | Quelltext bearbeiten]Tonnenrollenlager DIN 635-1[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Dieses einreihige Tonnenrollenlager 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 | Quelltext 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 | Quelltext bearbeiten]Nadelkranz: Nadelkäfig ohne Gehäuse und Innenring Ein Nadellager hat kreiszylindrische Wälzkörper (Nadeln) mit sehr großen Längen im Verhältnis zum Wälzkörperdurchmesser (>2,5). 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:
Toroidalrollenlager[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Toroidalrollenlager ähneln den Pendelrollenlagern, verfügen aber über leicht ballige 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 | Quelltext 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.[5] Dieser Lagertyp wurde erst vor wenigen Jahren entwickelt, er ist aktuell noch nicht genormt (Stand: Dezember 2012). Axialkugellager in mehreren Bauformen Axial-Rillenkugellager (DIN 711 bzw. DIN 715)[Bearbeiten | Quelltext 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 | Quelltext 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 | Quelltext 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.[6] Werte, die notwendig sind, ein Lager zu bemessen, sind:
1. Schritt Die dynamische äquivalente Belastung errechnen. Input-Variablen: X,Y{\displaystyle X,Y} = Anpassungsfaktoren, aus einem Lagerkatalog entnehmenFr{\displaystyle F_{r}} = Radialkraft am Lager, in kN, selbst ermittelnFa{\displaystyle F_{a}} = Axialkraft am Lager, in kN, selbst ermittelnFormel ausrechnen: P=X⋅Fr+Y⋅Fa{\displaystyle P=X\cdot F_{r}+Y\cdot F_{a}} Ergebnis: P{\displaystyle P}2. Schritt Input-Variablen: C{\displaystyle C}Ergebnisse: L10=(CP)p{\displaystyle L_{10}=\left({\frac {C}{P}}\right)^{p}} L10h=10660⋅n⋅L10=(16666n)⋅(CP)p{\displaystyle L_{10h}={\frac {10^{6}}{60\cdot n}}\cdot L_{10}=\left({\frac {16666}{n}}\right)\cdot \left({\frac {C}{P}}\right)^{p}} Die Lebensdauer für andere Ausfallwahrscheinlichkeiten wird durch Multiplikation von L10{\displaystyle L_{10}} Bei veränderlicher Drehzahl n muss mit der mittleren Drehzahl nm{\displaystyle n_{\text{m}}} 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=P1p⋅n1nm⋅q1100+P2p⋅n2nm⋅q2100+⋯p{\displaystyle P={\sqrt[{p}]{P_{\text{1}}^{p}\cdot {\frac {n_{\text{1}}}{n_{\text{m}}}}\cdot {\frac {q_{\text{1}}}{100}}+P_{\text{2}}^{p}\cdot {\frac {n_{\text{2}}}{n_{\text{m}}}}\cdot {\frac {q_{\text{2}}}{100}}+\dotsb }}}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{\displaystyle X=1} Mit anderen Worten: P=Fr{\displaystyle P=F_{r}} In die Formel für L10h{\displaystyle L_{10h}} Aus L10h=10660⋅n⋅(CP)p{\displaystyle L_{10h}={\frac {10^{6}}{60\cdot n}}\cdot \left({\frac {C}{P}}\right)^{p}}wird C=(L10h⋅60⋅n106)1p⋅P{\displaystyle C=\left({\frac {L_{10h}\cdot 60\cdot n}{10^{6}}}\right)^{\frac {1}{p}}\cdot P}mit L10h=10000{\displaystyle L_{10h}=10000}n=6000min−1{\displaystyle n=6000\,\mathrm {min} ^{-1}}p=10/3{\displaystyle p=10/3}und P=12 kN{\displaystyle P=12\ \mathrm {kN} }folgt C=(10000⋅60⋅6000106)310⋅12 kN{\displaystyle C=\left({\frac {10000\cdot 60\cdot 6000}{10^{6}}}\right)^{\frac {3}{10}}\cdot 12\ \mathrm {kN} }bzw. C=140 kN{\displaystyle C=140\ \mathrm {kN} }Die dynamische Tragzahl sollte also zumindest C=140 kN{\displaystyle C=140\ \mathrm {kN} } 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: CP>15{\displaystyle {\frac {C}{P}}>15} niedrige BelastungCP<15{\displaystyle {\frac {C}{P}}<15} mittlere BelastungCP<6{\displaystyle {\frac {C}{P}}<6} hohe BelastungCP<3{\displaystyle {\frac {C}{P}}<3} sehr hohe Belastung des LagersBei 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{\displaystyle X} 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 ISO 281 enthalten. 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 | Quelltext 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 | Quelltext bearbeiten]Sondertypen und seltene Wälzlagerungen sind nicht angeführt. Es wird unterschieden zwischen
Hiermit lässt sich jedes noch so verrostete Lager auf einfache Weise identifizieren. Kombinationstabelle Innen- und Außendurchmesser[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]d1012151720253035404550556065707580D26000280013020032201002353002020033730140203423020044730320400552304205550066240330520600768008724043062077500980405307208010852099040630821001195012100407309211013110408310212014115015120409311213125214016130410312215140411216150412313314160315170413316Abdichtung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Viele Wälzlager sind als abgedichtete Ausführung erhältlich. Die Abdichtung erfolgt nach dem Prinzip des Wellendichtrings. Folgende herstellerspezifische Dichtungsbezeichnungen sind möglich:
Axialluft[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]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. 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 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. Die Anordnung der Lager wird unterschieden in Fest-Los-Lagerung und Trag-Stütz-Lagerung. Die Trag-Stütz-Lagerung kann wiederum als schwimmende Lagerung und angestellte Lagerung ausgeführt werden. Die Lageranordnungen berücksichtigen, dass sich das zu lagernde Element (Welle, Achse, …) bei Erwärmung ausdehnt. Bis auf die angestellte Lagerung wird die Wärmedehnung zugelassen, ohne dass sich dabei die Lager verspannen. Bei der Wahl der Anordnung müssen zudem auch die Fertigungstoleranzen berücksichtigt werden. Fest-Los-Lagerung[Bearbeiten | Quelltext 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 | Quelltext bearbeiten]Bei dieser Art der Lagerung nimmt jedes der beiden Lager die axiale Kraft in jeweils nur einer Richtung auf. Bei der schwimmenden Lagerung wird ein Axialspiel zwischen den inneren oder äußeren Laufringen der beiden Lager vorgesehen, um die Wärmedehnung kompensieren zu können und eine Verspannung der Lager zu vermeiden. Bei der angestellten Lagerung werden Schrägkugellager oder Kegelrollenlager verwendet und so ausgelegt, dass diese in der Lage sind, die durch Wärmedehnung planmäßig auftretende axiale Normalspannung aufzunehmen. 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:
Darüber hinaus sind weitere Bauformen verfügbar, wie zum Beispiel spannbare Flanschlager. Befestigt wird die Welle entweder mit Gewindestiften in einem einseitig verlängerten Innenring oder mit einem Klemmring. Hierzu haben der Innenring der Lagereinheit und der Klemmring jeweils eine exzentrisch-kegelige Eindrehung. Wälzlagerung kann auch anders als durch das tauschbare Bauteil Wälzlager erfolgen. Der – einfachere – Großteil von Fahrrädern weist seit mehr als hundert Jahren Konenlager an Rädern, Kurbelwelle (auch: Mittellager), Pedalen und Steuerung (Lager der Gabel im Steuerkopf des Rahmens) auf, die meist auch justiert und nachgefettet werden müssen. Die Konen 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 Konen 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 konisch liegende Lagerrille eingewalzt. Der äußere kleine Konus von Glasfaserkunststoff-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. Wie werden Kugellager Maße angegeben?Die Hauptbezeichnung (6000, 6204, 6307 usw.) sagt die Größe der Rillenkugellager nach DIN 625-1 aus. Die Zusatzbezeichnung sagt die Ausführung der Kugellager aus.
Welche Kugellager Größen gibt es?
Was bedeutet XL bei Lager?-XL. FAG-Toroidalrollenlager sind einreihige Lager mit langen, balligen Rollen. Die konkav ausgeführten Laufbahnen im Innenring und Außenring liegen zentrisch zur Lagermitte. Die aufeinander abgestimmten Laufbahnprofile stellen eine optimale Spannungsverteilung im Lager und einen reibungsarmen Lauf sicher.
Was bedeutet 2 Z bei Kugellager?2RS - Beidseitige, schleifende Stahlblechscheiben, die mit einem kautschukähnlichen Material (NBR) ummantelt sind. Diese Dichtungsart bietet optimalen Schutz vor Verschmutzungen, reduziert aber die maximale Drehzahlbelastung um etwa 40 Prozent.
Was ist DIN 625?Die DIN 625 legt beispielsweise die Abmessungen für einreihige Radialrillenkugellager fest und gilt in der Industrie wohl als die bekannteste Norm im Wälzlagerbereich. Radialrillenkugellager gehören zu den meist verwendeten Kugellagern und sind dafür ausgelegt, überwiegend radiale Kräfte aufzunehmen.
Wie finde ich das richtige Kugellager?Die wichtigsten Punkte, die in ihre Überlegungen zum geeigneten Lager einfließen müssen, sind:. Verfügbarer Platz.. Belastungen.. Schrägstellung.. Präzision.. Drehzahl.. Lagergeräusch.. Steifigkeit.. Axiale Beweglichkeit.. |
Was bedeuten die kugellager maße
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