Wälzlager / Wälzlagerungen Inhalt

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1 Wälzlager / Wälzlagerungen Inhalt

2 Einführung Wirkungsprinzipien von Lagerungen Gleitlager Wälzlager Gleitlager: Hydrodynamische Gleitlagertheorie: Im Dauerbetrieb kein Verschleiß, da Reibung ohne metallische Berührung. > > > Betriebsbereich eines Gleitlagers - Stribeck - (ME-08-02) Reibung und Verschleiß hängen von den Betriebsbedingungen ab. Anwendungsbereich: Vom fettgeschmierten Bolzengelenk bis zum Turbinenlager.

3 Lagerspiel bei Gleitlager Lagerspiel: Ohne Spiel kein Gleitlager! Zapfen wird vom Ölkeil in der Schale angehoben. Anlaufbedingungen für Gleitlager problematisch: Losbrechmoment Grenzreibungsgebiet mit Festkörperberührung, Reibungsverlusten und Verschleiß. > > > Reibungsmoment als Funktion der Drehzahl (ME-08-03) Wälzlager-Eigenschaften Kein Losbrechmoment wegen Rollreibung Reibungsmoment im gesamten Drehzahlbereich etwa konstant; leicht ansteigend. Reibungsmoment i. a. kleiner als bei Gleitlagern.

4 Einstellbarkeit des Lagerspiels Gleitlager benötigen Spiel. Wälzlager können, im Unterschied zu Gleitlagern, mit negativem Spiel arbeiten. > > > Reibungsmoment als Funktion des Spiels (ME-08-04) Vorgespannte Wälzlager sind spielfrei, d. h. hohe Führungsgenauigkeit, insbesondere ausnutzbar bei geringen Drehzahlen (vorgespannte Gleitlager wären dagegen Preßpassungen). Möglichkeiten zur Einstellung des Lagerspiels bei Wälzlagern: Wahl des Lagerspiels (Fertigungsspiel: C 1, C 2, C 3 ) Einstellung durch Wahl der Passung im Gehäuse und auf der Welle kegelige Buchsen Anstellung

5 Radial-Rillenkugellager: Benennung der Bauteile Maschinenelemente: Radial-Rillenkugellager: Benennung der Bauteile Folie ME dsf

6 Radial-Rillenkugellager Eigenschaften: > Selbsthaltend > Kräfte in Radial- und Axialrichtung > Verwendung als Festlager > Verwendung als Loslager, wenn axial verschiebbar Wie wird ein Rillenkugellager zusammengebaut? > > > Zusammenbau eines Rillenkugellagers (ME-08-06)

7 Axial-Zylinderrollenlager > > > Axial-Rillenkugellager: Benennung der Bauteile - einseitig und zweiseitig wirkend - (ME-08-07) Einbaubeispiel eines einseitig wirkenden Axiallagers (Kranhakenlagerung) Einbaubeispiel eines zweiseitig wirkenden Axiallagers Nicht geeignet für hohe Drehzahlen! Empfindlich gegen Verkippung > kugelige Gehäusescheiben

8 Spieleinstellung bei Montage (Angestellte Lagerung) Bei einigen Wälzlagern kann das Spiel bei der Montage eingestellt werden: Schrägkugellager, Kegelrollenlager und Rillenkugellager (bedingt). > > > Angestellte Lagerung eines Lkw-Vorderrades mit Kegelrollenlagern (ME-08-08) Mit der axialen Einstellung wird gleichzeitig das Radialspiel eingestellt. Auch voreingestellte Doppelschräglager sind erhältlich!

9 Lagerfunktionen und Lagerprinzipien Funktionen: Kräfte tragen Lage halten (Führen) axial/radial Drehen bei möglichst geringem Widerstand (keine Drehmomente übertragen) > > > Lagerfunktionen und Lagerprinzipien (ME-08-09) Arten: Radiallager = Querlager tragen Kräfte quer zur Welle Axiallager = Längslager nehmen Kräfte in Längsrichtung der Welle auf Stützlager nehmen radiale und axiale Kräfte, letztere aber nur in einer Richtung auf Schräglager wie Stützlager Führungslager: Radiallasten und Axialkräfte in beiden Richtungen Doppelschräglager wie Führungslager

10 Lagerungssysteme > > > Systemvarianten von Lagerungen (ME-08-10) Fest- und Loslager: Klassische Lagerung für Maschinenwellen Schwimmende Lagerung: Im Prinzip gleichwertig mit Fest-/Loslagerung, allerdings liegt axiales Spiel vor Führungsgenauigkeit. Aufbau Zwei spiegelbildlich angeordnete Stützlager Vorsicht! Gefahr von Verspannungen bei Wärmedehnungen Angestellte Lagerung: Mit Spieleinstellung Sehr gute Führungsgenauigkeit Einseitige Stützlagerung: Nur in Ausnahmefällen anzuwenden, in denen mit Sicherheit nur eine axiale Kraft in einer Richtung wirkt.

11 Einstell-Lagerung: Zwei Loslager (keine axiale Führung) > > > Kammwalzengetriebe mit Doppelschrägverzahnung (ME-08-11) Zur Vermeidung von axialen Verspannungen von Verzahnung und Ritzelwellenlagerung wird die Ritzelwelle mit einer Einstelllagerung versehen. Somit stellt sich die Welle nach der Verzahnung ein.

12 Wälzlagerbauarten Das Angebot von Wälzlagern auf dem Markt ist sehr vielfältig, und es sind viele Sonderkonstruktionen für spezielle Anwendungen entwickelt worden. > > > Lagerarten-Übersicht (ME-08-12) Darüber hinausgehend gibt es diverse andere Eigenschaften, die für den Anwender wichtig sind: > Maßreihen (Größen) > Lagerspielklasse (C 1, C 2 ; C 3 ) > Käfigwerkstoff, Käfigführung > kegelige Spannhülse > eingebaute Dichtungen > Sonderwerkstoffe.

13 Hauptunterscheidungsmerkmale von Wälzlagern Hauptrichtung der Tragfähigkeit (radial, axial, schräg) Form der Wälzkörper (Punkt- oder Linienberührung) Selbsthaltung / Zerlegbarkeit Winkeleinstellbarkeit (steif, winkelbeweglich) > > > Hauptlastrichtung und Form von Wälzkörper und Formen von Kontaktflächen (ME-08-13)

14 Selbsthaltende und nichtselbsthaltende Lager > > > Selbsthaltende und zerlegbare Lager (ME-08-13) Selbsthaltende Radial-Rillen-Kugellager und Pendelrollenlager sind nicht zerlegbar. Sie nehmen auch Axialkräfte in beiden Richtungen auf. Pendelkugel- und Pendelrollenlager sind Radiallager. Sie sind stelbsthaltend und nehmen auch axiale Kräfte in beiden Richtungen auf. Vierpunktlager haben einen geteilten Innenring, sie sind also zerlegbar und nehmen axiale Kräfte in beiden Richtungen auf. Nadellager und Zylinderrollenlager ohne Borde an einem der Ringe sind nichtselbsthaltend und können keine Axialkräfte aufnehmen. Schräglager in einreihiger Bauweise sind zerlegbar und können Axiallasten nur in einer Richtung aufnehmen. Doppelschräglager (zweireihig) nehmen neben Radialkräften auch Axialkräfte in beiden Richtungen auf. Zweireihige Zylinderrollenlager mit 3 Borden am Innenring und 2 Borden am Außenring sind selbsthaltend und nehmen über Stirnflächen der Zylinderrollen Axialkräfte in beiden Richtungen auf.

15 Winkelbeweglichkeit Zweck Aufnahme von radialen und angularen Fluchtungsfehlern der Lagerbohrungen. Ausgleich elastischer Durchbiegungen der Wellen und/oder des Maschinengestelles. > > > Winkelbeweglichkeit (ME-08-15) Anwendungsbeispiele Fahrwerkswellen von Brückenkranen mit Zentralantrieb Großgetriebebau, wenn Lagerbohrungen nicht in einer Aufspannung des Kastens gefertigt werden können. Konstruktive Umsetzung Lagerkonstruktion mit Pendellagern y-lagereinheiten Kombination von Wälzlagern mit Gelenklagern Mischformen

16 Winkelbewegliche Wälzlagerungen - Bauformen Winkelbewegliche Wälzlagerungen lassen sich gestalten mit winkelbeweglichen Lagern oder mit winkelbeweglichen Gehäusekörpern. > > > Winkeleinstellbare Lager-Bauformen (ME-08-16) Pendellager (Pendelkugel- und Pendelrollenlager) Axialpendelrollenlager y-lagereinheit Kombination von Gelenk- und Wälzlagern

17 Einstellbarkeit Ausgleich von Fluchtungsfehlern Fluchtungsfehler (Schiefstellungen) entstehen beim Einbau, wenn Stehlagergehäuse einzeln aufgestellt werden oder wenn Gehäusebahnen oder Wellensitze nicht in einer Aufspannung bearbeitet werden und auch, wenn sich Unterbau und/oder Welle unter Last durchbiegen. Fluchtungsfehler sind Winkelfehler. Mit winkeleinstellbaren Wälzlagern können solche Fehler schadlos ausgeglichen werden, wenn die angegebenen Einstellwinkel nicht überschritten werden. > > > Einstellwinkel von Wälzlagern (ME-08-17)

18 Warum werden Wälzlager bevorzugt eingesetzt? Wälzlager aus dem Katalog auswählen Wälzlager aus dem Lagervorrat beziehen Ersatzteile sind kein Problem Keine Probleme bei nicht zu hohen Drehzahlen Hoch belastbar Aufnahme kombinierter radialer und axialer Kräfte Dichtungsprobleme leicht lösbar (Fettschmierung) > > > Anwendungen von Wälzlagerarten (ME-08-18) - Anteile vom Gesamtbedarf - Kugellager 35 % aller Lager Kegelrollenlager 25 % aller Lager alle anderen Rollenlager 40 % Warum so viele Kugellager? Kugellager sind kostengünstig. Warum so viele Kegelrollenlager? Einstellbares Spiel, hohe Führungsgenauigkeit, hohe Tragfähigkeit.

19 Tragfähigkeit /Bauvolumen > > > Lagerbauform / dynamische Tragfähigkeit (ME-08-19) C A = Tragfähigkeit Querschnitt = f(d) Linienberührung Kegelrollenlager Zylinderrollenlager Punktberührung Rillenkugellager Die ungünstigste Schmiegung hat das Pendelkugellager.

20 >>> Normung von Wälzlagern (ME-08-20) Der Nenndurchmesser eines Wälzlagers ist gleich dem Wellendurchmesser Jedem Nenndurchmesser d ist eine Reihe von Außendurchmessern D zugeordnet. Die D-Stufen sind in Kennziffern verschlüsselt: D-Reihe: 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4, (einziffrig) Für jeden Nenndurchmesser gibt es Breitenstufungen B. Diese sind in Kennziffern verschlüsselt: B-Reihe: 0, 1, 2, 3, 4, (einziffrig) Maßreihe: B vor D vor d Nenn-O verschlüsselt d in mm/5 Alle Lager mit gleichen Maßangaben sind gegeneinander austauschbar. z.b. Rillenkugelager gegen Zylinderrollenlager. 6 / Rillenkugellager NU / Zylinderrollenlager B d (20 x 5 =ø100) D

21 >>> Basiskennzeichen für Wälzlager (ME-08-21) Maßreihe Durchmesserreihe D d Breitenreihe B Kennzeichenfür Lagerarten A: Rillenkugellager Kegelrollenlager Zylinderrollenlager 6 3 N Basiskennzeichen Reihenfolge: A B D d

22 >>> Kurzbezeichnung für Wälzlager (ME-08-22) Zeichen für die Ausführung z. B. K für kegelige Bohrung LS (RS) für Dichtscheiben links (rechts) Angaben über Käfigwerkstoffe, Toleranzklassen, Lagerluft usw. Zusatzzeichen Basiskennzeichen A B D d Vorsetzzeichen Nachsetzzeichen Für Lagerteile z.b. R für Ring K für Käfig Zeichen für Lagerart Beispiel: NU 2315 Bohrungs-Zeichen = d/5 für d = 20, 25, mm bei Zwischengrößen Angabe in mm mit Schrägstrich, z.b. /22 Durchmesser - Zeichen: 8, 9, 0, 1, 2, 3, 4 Breiten - Zeichen: 0, 1, 2, 3, 4 d = 15 x 5 = 75 mm D - Reihe 3 B - Reihe 2 Zylinderrollenlager mit Borden am Außenring