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Alles, was Sie über Kugellager wissen sollten
Lager sind eine der kritischsten Komponenten in jeder Industriemaschine. Diese hochpräzisen Komponenten sind entscheidend für die Reduzierung der Reibung und das Tragen von Lasten bei Drehbewegungen. Es gibt Tausende von Lagertypen auf dem Markt, darunter Kugellager, Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager, Nadellager und Lagereinheiten. Am häufigsten sind Kugellager Art des LagersJeder Typ hat seine eigenen Eigenschaften und Vorteile, die ihn für bestimmte Verwendungszwecke und Anwendungen geeignet machen und für andere in Betriebsumgebungen nicht.
Jetzt fasst AUB Bearing Manufacturing Co., Ltd. alle Informationen zu Kugellagern basierend auf Jahren zusammen Erfahrung in der Lagerherstellung. Kugellager sind Wälzlager, die zwischen Innen- und Außenlaufbahnen gehaltene Rollkugeln verwenden, um radiale und axiale Belastungen aufzunehmen, die auf rotierende und hin- und hergehende Wellen wirken. Diese Kugellager werden verwendet, um bei rotierenden Anwendungen eine gleichmäßige Bewegung mit geringer Reibung zu gewährleisten. Sie bieten hohe Leistung und lange Lebensdauer, indem sie die Last von den Kugeln auf den Innenring übertragen. In diesem Artikel werden wir das besprechen verschiedene Arten von Kugellagern.
Kugellager bestehen aus vier Hauptteilen: 2 Ringen/Laufringen, Kugeln (Wälzkörpern) und Käfigen (Kugelseparatoren).
Der Außenring ist im Gehäuse fixiert und montiert. Der Außenring unterstützt auch die Übertragung radialer Lasten vom Lager auf das Gehäuse. Der Innenring stützt und führt die Welle während der Drehung und ist auf der rotierenden Welle montiert. Die Funktion der Wälzkörper besteht darin, Lasten zu tragen und diese über die Laufbahnen zu verteilen.
Die Wälzkörper rotieren mit einer anderen Geschwindigkeit als der Innenring, drehen sich aber um den Innenring. Der Torwart fungiert als Barriere, die verhindert, dass die Bälle miteinander kollidieren. Axiallager unterliegen Belastungen parallel zur Drehachse, sogenannten Axiallasten. Axialkugellager bestehen aus zwei gleichgroßen Ringen.
Arten von Kugellagern
Je nach Design und Aufbau des Kugellagers kann es in verschiedene Typen unterteilt werden. Im Folgenden werden gängige Bauformen von Kugellagern beschrieben. Lesen Sie weiter, um mehr über das zu erfahren verschiedene Arten von Kugellagern und ihre Verwendungen.
Einreihige Schrägkugellager
Zweireihige Schrägkugellager
Vierpunkt-Schrägkugellager
Einreihige Rillenkugellager
Zweireihige Rillenkugellager
Zweiseitig wirkendes Axialkugellager
Doppelkugellager
Schrägkugellager sind so konstruiert, dass das Lager im Gebrauch einen Kontaktwinkel zwischen den Laufringen und den Kugeln bildet. Das Hauptkonstruktionsmerkmal dieses Kugellagertyps besteht darin, dass die Schulter eines oder beider Ringe höher ist als die des anderen. Damit diese Lager ordnungsgemäß funktionieren, müssen beim Zusammenbau Axialkräfte aufgebracht werden. Diese Belastung (oder Vorspannung) erzeugt eine Kontaktlinie (oder einen Kontaktwinkel) zwischen Innenring, Kugeln und Außenring. Die Vorspannung kann in das Lager eingebaut werden oder beim Einsetzen des Lagers in die Baugruppe erzeugt werden. Kontaktwinkel variieren zwischen 15° und 40° und werden relativ zu einer Linie senkrecht zur Lagerachse gemessen. Schrägkugellager haben in Richtung der Lagerachse gegeneinander versetzte Innen- und Außenringlaufbahnen. Dies bedeutet, dass diese Lager für die Aufnahme kombinierter Belastungen, also gleichzeitig wirkender radialer und axialer Belastungen, ausgelegt sind. Diese Arten von Kugellagern gibt es in verschiedenen Ausführungen, mit Dichtungen oder Abschirmungen. Sie verhindern nicht nur Verunreinigungen, sondern dienen auch als Rückhalter für Schmierstoffe. Diese Lager können aus Edelstahl, Keramikhybrid oder Kunststoff bestehen und mit Chrom, Cadmium oder einer anderen Beschichtung versehen sein. Darüber hinaus können sie vorgeschmiert, nachgeschmiert oder mit Feststoffschmierung ausgestattet werden. Schrägkugellager werden weiter in folgende Untertypen unterteilt:
Einreihige Schrägkugellager
Diese Lager verfügen über eine große Anzahl von Kugeln, um eine relativ hohe Tragfähigkeit zu gewährleisten, können axiale Belastungen nur in einer Richtung aufnehmen, sind normalerweise für ein zweites Lager angepasst und verfügen über nicht trennbare Lagerringe.
Zu den Vorteilen einreihiger Schrägkugellager gehören:
Hohe Tragfähigkeit
Gute Laufleistung
Einfach zu installierende, universell einsetzbare Lager
Zweireihige Schrägkugellager
Bei einer Konstruktion, die zwei einreihigen Lagern in Rücken-an-Rücken-Anordnung entspricht, zwei einreihige Lager jedoch zu viel axialen Raum beanspruchen, können sie radiale und axiale Belastungen in beide Richtungen sowie Kippmomente aufnehmen. Zu den Vorteilen zweireihiger Schrägkugellager gehören:
Weniger axialer Raum
Nimmt radiale und axiale Belastungen in beide Richtungen auf
Nimmt Kippmomente auf
Starre Lageranordnung
Vierpunkt-Schrägkugellager
Vierpunkt-Schrägkugellager sind für die Aufnahme axialer Belastungen in zwei Richtungen ausgelegt und verfügen über eine hohe Tragfähigkeit, können begrenzte radiale Belastungen für eine gegebene axiale Belastung aufnehmen, benötigen weniger axialen Raum als zweireihige Lager und sind zerlegbar.
Zu den Vorteilen von Vierpunkt-Schrägkugellagern gehören:
Geeignet für axiale Belastungen in beide Richtungen
Weniger axialer Raum
Hohe Tragfähigkeit
Separates Design
Verbesserter Ölfluss
Begrenzte Verformung des Innenrings bei hohen Spannkräften
Am häufigsten kommen Rillenkugellager zum Einsatz Art des Kugellagers und können in abgedichteter, abgeschirmter und Sprengringkonfiguration erworben werden. Die Abmessungen der Laufringe in diesen Lagertypen stimmen weitgehend mit den Abmessungen der darin enthaltenen Kugeln überein. Sie eignen sich auch hervorragend zum Tragen schwerer Lasten. Rillenlager sorgen für radiale und axiale Unterstützung. Es gibt jedoch keine Möglichkeit, den Kontaktwinkel anzupassen, um das relative Ausmaß einer solchen Belastung zu ändern. Rillenkugellager werden weiter in folgende Untertypen unterteilt:
Einreihige Rillenkugellager
Einreihige Rillenkugellager sind die gebräuchlichste Art von Kugellagern. Sie werden sehr häufig verwendet. Die Laufrillen der Innen- und Außenringe sind Kreisbögen mit einem Radius, der etwas größer ist als der der Kugeln. Neben radialen Belastungen können auch axiale Belastungen in beide Richtungen ausgeübt werden. Aufgrund ihres geringen Drehmoments eignen sie sich ideal für Anwendungen, die eine hohe Drehzahl und geringe Verlustleistung erfordern. Auch offene Lager sind in der Regel ein- oder beidseitig mit Stahlschilden oder Gummidichtungen ausgestattet und mit Fett vorgeschmiert.
Zweireihige Rillenkugellager
Zweireihige Rillenkugellager entsprechen im Aufbau einreihigen Rillenkugellagern. Ihre tiefen und durchgehenden Laufrillen sind eng mit den Kugeln verbunden, sodass die Lager radialen und axialen Belastungen in beide Richtungen standhalten können. Diese Kugellagertypen eignen sich gut für Lageranordnungen, bei denen die Tragfähigkeit einreihiger Lager nicht ausreicht. Bei gleicher Bohrung und gleichem Außendurchmesser sind zweireihige Lager etwas breiter als einreihige Lager der Serien 62 und 63, haben aber eine deutlich höhere Tragfähigkeit. Zweireihige Rillenkugellager können nur als offene Lager verwendet werden (keine Dichtungen oder Abschirmungen).
Axialkugellager sind für reine Schublasten ausgelegt. Diese Lager können keine oder nur eine geringe Radiallast aufnehmen. Wälzkörper können Kugeln, Nadeln oder Rollen sein. Drehkränze oder Drehkranzlager können axiale, radiale und Momentbelastungen aufnehmen. Sie werden nicht am Gehäuse oder der Welle montiert, sondern direkt auf der Oberfläche des Sockels. Sowohl der Innen- als auch der Außenring verfügen über Befestigungslöcher. Der Innenring, der Außenring oder beide können integrierte Zahnräder haben. Diese Lager werden als Tischlager, Drehtischlager und Drehkränze bezeichnet. Axialkugellager bieten geringe Geräuschentwicklung, reibungslosen Betrieb und die Möglichkeit für Hochgeschwindigkeitsanwendungen. Sie können als Einweg- oder Zweiweglager eingesetzt werden, die Wahl hängt davon ab, ob die Belastung einseitig oder zweiseitig erfolgt.
Einseitig wirkende Axialkugellager bestehen aus einem scheibenartigen Lagerring mit Laufrillen. Der mit der Welle verbundene Ring wird Wellenring (oder Innenring) genannt, der mit dem Lagergehäuse verbundene Ring wird Sitzring (oder Außenring) genannt.
In einem zweiseitig wirkenden Axialkugellager gibt es drei Ringe und der mittlere Ring (der Mittelring) ist an der Welle befestigt. Es gibt auch Axialkugellager mit einer Passscheibe unterhalb der Gehäusescheibe, um Wellenfehlausrichtungen oder Montagefehler auszugleichen. Gestanzte Stahlkäfige werden typischerweise für kleinere Lager verwendet, während bearbeitete Käfige für größere Lager verwendet werden.
Duplex-Kugellager
Eine Kombination aus zwei Schrägkugellagern bildet ein Duplexlager. Mögliche Kombinationen sind Face-to-Face, bei denen die Außenringflächen zusammenliegen (Typ DF), Rücken an Rücken liegen (Typ DB) oder beide Stirnflächen in die gleiche Richtung zeigen (Typ DT). DF- und DB-Duplexlager können radiale und axiale Belastungen in beide Richtungen aufnehmen. Der Typ DT wird verwendet, wenn in einer Richtung eine starke Axiallast vorliegt und die Last gleichmäßig auf jedes Lager ausgeübt werden muss.
Nachdem Sie sich nun mit den gängigen Bauformen von Kugellagern vertraut gemacht haben, lernen wir nun die Bauarten von Kugellagern kennen.
Conrad Kugellager
Diese Kugellagertypen werden zusammengebaut, indem der Innenring relativ zum Außenring in eine exzentrische Position gebracht wird, wobei sich die beiden Ringe an einem Punkt berühren, was zu einem großen Spalt gegenüber dem Kontaktpunkt führt. Die Kugeln werden durch den Spalt eingeführt und dann gleichmäßig um die Lagerbaugruppe verteilt, wodurch die Ringe konzentrisch werden. Zum Abschluss des Zusammenbaus wird ein Käfig an den Kugeln angebracht, um ihre Position relativ zueinander beizubehalten.
Conrad-Lager können sowohl radialen als auch axialen Belastungen standhalten, haben jedoch den Nachteil einer geringeren Belastbarkeit aufgrund der begrenzten Anzahl von Kugeln, die in die Lagerbaugruppe geladen werden können. Das wohl bekannteste Industriekugellager ist das Conrad-Kugellager mit tiefer Nut. Das Lager wird in den meisten mechanischen Industrien eingesetzt.
Kugellager mit Schlitzfüllung
Bei einem schlitzgefüllten Radiallager sind der Innen- und der Außenring auf einer Seite eingekerbt, sodass bei Ausrichtung der Einkerbungen die Kugeln in den resultierenden Schlitz geschoben werden können, um das Lager zusammenzubauen. Ein Nutfülllager hat den Vorteil, dass Kugeln montiert werden können, was zu einer höheren radialen Belastbarkeit führt als ein Conrad-Lager gleicher Abmessungen und Materialart. Allerdings kann ein Lager mit Schlitzfüllung keine nennenswerte axiale Belastung tragen, und die Schlitze verursachen Diskontinuitäten in den Laufringen, die einen kleinen, aber nachteiligen Einfluss auf die Festigkeit haben können.
Selbstausrichtendes Kugellager
Pendelkugellager haben zwei Kugelreihen, eine üblicherweise kugelförmige Laufbahn im Außenring und zwei tiefe, ununterbrochene Laufrillen im Innenring. Sie sind offen oder versiegelt erhältlich. Diese Kugellagertypen sind unempfindlich gegenüber Winkelversatz der Welle relativ zum Gehäuse, der beispielsweise durch Wellendurchbiegung verursacht werden kann.
Zu den Vorteilen von Pendelkugellagern gehören:
Gleicht statische und dynamische Fehlausrichtungen aus
Hervorragende Hochgeschwindigkeitsleistung
Minimaler Wartungs
Geringe Reibung
Hervorragende Leistung bei leichter Last
Pendelkugellager können Geräusche und Vibrationen beispielsweise in Lüftern reduzieren.
Linearkugellager
Linearkugellager sind so konzipiert, dass sie eine freie Bewegung in eine Richtung ermöglichen. Sie sind die am weitesten verbreitete Art von Linearschlitten und gewährleisten eine reibungslose Präzisionsbewegung entlang einer einachsigen linearen Konstruktion. Dank der Selbstschmierungstechnologie sorgen diese Kugellager für optimale Leistung und Zuverlässigkeit. Sie bestehen aus zwei linearen Kugellagerreihen, die in vier Stangen auf abwechselnden Seiten der Basis integriert sind.
Radialkugellager
Radialkugellager eignen sich für eine Vielzahl von Zwecken und bieten ein außergewöhnliches Leistungsniveau. Diese Arten von Kugellagern können entweder radiale oder axiale Belastungen aufnehmen, die auf die Welle ausgeübt werden. Die kombinierte Anwendung solcher Lasten erfordert jedoch einen axialen Winkelkontakt. Die Einstellung des axialen radialen Lagerwinkels ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der axialen und radialen Belastungen zusammen mit den Schrägkugellagern.
Entlastetes Rennkugellager
Entlastete Kugellager werden, wie der Name schon sagt, „entlastet“, indem entweder der Außendurchmesser des Innenrings auf einer Seite verringert oder der Innendurchmesser des Außenrings auf einer Seite vergrößert wird. Dadurch kann eine größere Anzahl von Kugeln entweder im Innen- oder Außenring montiert und dann über die Aussparung pressgepasst werden. Manchmal wird der Außenring erhitzt, um die Montage zu erleichtern. Wie die Slot-Fill-Konstruktion erlaubt auch die entlastete Laufringkonstruktion eine größere Anzahl von Kugeln als die Conrad-Konstruktion, bis hin zur Vollkugel, und die zusätzliche Kugelanzahl sorgt für zusätzliche Tragfähigkeit. Ein entlastetes Laufringlager kann jedoch nur erhebliche axiale Belastungen in einer Richtung aufnehmen.
Gebrochenes Rennkugellager
Eine andere Möglichkeit, Kugeln in ein Radialkugellager einzubauen, besteht darin, einen der Ringe radial durchzubrechen, die Kugeln hineinzuladen, den gebrochenen Teil wieder zusammenzusetzen und dann ein Paar Stahlbänder zu verwenden, um den gebrochenen Ring zu halten Abschnitte in einer Linie zusammenfügen. Dies ermöglicht wiederum Kugeln, einschließlich vollständiger Kugelkomplementierung, kann jedoch im Gegensatz zu Konstruktionen mit Schlitzfüllung oder entlasteten Laufringen erhebliche axiale Belastungen in beide Richtungen aufnehmen.
Lager mit Flansch am Außenring erleichtern die axiale Positionierung. Das Gehäuse für solche Kugellagertypen kann aus einem Durchgangsloch mit einheitlichem Durchmesser bestehen, die Eintrittsfläche des Gehäuses muss jedoch genau senkrecht zur Lochachse bearbeitet werden. Allerdings sind solche Flansche sehr teuer in der Herstellung. Eine kostengünstige Anordnung des Lageraußenrings mit ähnlichen Vorteilen ist eine Sprengringnut an einem oder beiden Enden des Außendurchmessers. Der Sprengring übernimmt die Funktion eines Flansches.
Kugellager mit Käfig
Käfige werden typischerweise verwendet, um die Kugeln in einem Kugellager im Conrad-Stil zu sichern. Bei anderen Bauformen von Kugellagern kann es je nach Käfigform zu einer Verringerung der Kugelanzahl und damit zu einer Verringerung der Belastbarkeit kommen. Ohne Käfige wird die tangentiale Lage durch das Gleiten zweier konvexer Flächen aufeinander stabilisiert. Bei einem Käfig wird die tangentiale Position durch das Gleiten einer konvexen Oberfläche in einer angepassten konkaven Oberfläche stabilisiert, wodurch Dellen in den Kugeln vermieden werden und die Reibung geringer ist.
Hybrid-Kugellager
Lagerkugeln aus Keramik können je nach Größe und Material bis zu 40 % weniger wiegen als solche aus Stahl. Dies reduziert die Zentrifugalbelastung und das Schleudern, sodass Hybrid-Keramiklager 20 bis 40 % schneller arbeiten können als herkömmliche Lager. Dies bedeutet, dass die äußere Laufringrille weniger Kraft nach innen auf die Kugel ausübt, wenn sich das Lager dreht. Diese Kraftreduzierung verringert die Reibung und den Rollwiderstand. Durch die leichteren Kugeln dreht sich das Lager schneller und verbraucht weniger Kraft, um seine Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten.
Diese Lager Verwenden Sie sowohl Keramikkugeln als auch Rennen. Diese Lager sind korrosionsbeständig und benötigen kaum oder gar keine Schmierung. Aufgrund der Steifheit und Härte der Kugeln und des Laufrings sind diese Lager bei hohen Geschwindigkeiten laut. Die Steifheit der Keramik macht diese Lager spröde und anfällig für Risse unter Belastung oder Stößen. Da sowohl die Kugel als auch der Laufring eine ähnliche Härte aufweisen, kann der Verschleiß bei hohen Geschwindigkeiten zum Abplatzen sowohl der Kugeln als auch des Laufrings führen, was zu Funkenbildung führen kann.
Materialien, die in Kugellagern verwendet werden
Die Materialien, aus denen Kugellager hergestellt werden Die Ausführungen sind sehr unterschiedlich, der Schwerpunkt liegt aber schon immer auf dem Material der Ringe. Dadurch wird ein abgestimmtes Zusammenspiel von Käfig, Außen- und Innenring gewährleistet. Dies ist oft wichtig, wenn die Anwendung eine Erwärmung oder Kühlung des Lagers erfordert. Die Laufleistung von Kugellagern ist wichtig; sie müssen gut sein. Nachfolgend finden Sie eine Liste der am häufigsten zur Herstellung von Kugellagern verwendeten Materialien und deren Zusammenhang mit den Ringmaterialien:
Höhere Härte und dadurch längere Lebensdauer
Niedrigere Kosten
Geeignet für Temperaturen von 120 °C konstant bis 150 °C intermittierend
Schlechte Korrosionsbeständigkeit
Dies ist der Standardstahl für die meisten Kugellager. Es ist härter als Edelstahl, was eine längere Lebensdauer bedeutet. Im Vergleich zu Standard-Edelstahl der Güteklasse 440 weist es zudem eine bessere Geräuscharmut auf. Chromstahl hat tatsächlich einen geringen Chromgehalt und ist nicht korrosionsbeständig. Chromstahl verträgt Dauertemperaturen von bis zu 120 °C. Oberhalb dieser Temperatur erfährt es stärkere Dimensionsänderungen und die Härte wird beeinträchtigt, was zu einer Verringerung der Belastbarkeit führt. Es kann zeitweilig bis zu 150 °C aushalten, oberhalb dieser Temperatur verkürzt sich die Lebensdauer des Lagers jedoch erheblich.
Martensitischer Edelstahl der Güteklasse 440 (Präfix „S“)
Gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber Wasser und vielen schwachen Chemikalien
Geeignet für -70 °C bis 250 °C konstante Temperatur oder 300 °C intermittierende Temperatur
Etwas weicher als Chromstahl und daher geringere Tragfähigkeit
Korrosion in Salzwasser oder Salzsprühnebel, schlechte Säure- und Laugenbeständigkeit
teurer als Chromstahl
Korrosionsbeständig aufgrund des höheren Chromgehalts und der Zugabe von Nickel. Für korrosionsbeständige Kugellager wird am häufigsten Edelstahl der Güteklasse 440 verwendet. Chrom reagiert mit Luftsauerstoff und bildet auf der Oberfläche des Stahls eine Chromoxidschicht, die als Passivierungsfilm bezeichnet wird. Es wird durch Wärmebehandlung gehärtet und weist eine gute Kombination aus Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf. Im Gegensatz zu austenitischem Stahl der Güteklasse 300 ist dieser Stahl magnetisch.
Die Belastbarkeit der Güte AISI440 ist etwa 20 % geringer als die von Chromstahl, sodass sich die Lebensdauer geringfügig verringert. Diese Sorte weist eine gute Korrosionsbeständigkeit auf, wenn sie Süßwasser und einigen schwächeren Chemikalien ausgesetzt wird, korrodiert jedoch in Meerwasserumgebungen oder bei Kontakt mit vielen aggressiven Chemikalien.
Edelstahl der Güteklasse KS440/ACD34/X65Cr13 mit geringerem Kohlenstoffgehalt im Vergleich zur Standardgüte AISI440C, höherer Korrosionsbeständigkeit, größerer Belastbarkeit (ca. 10 % niedriger als Chromstahl) und ausgezeichneter Geräuscharmut. Edelstahl der Güteklasse 440 kann auch höheren Temperaturen standhalten als Chromstahl, bis zu 250 °C konstant und bis zu 300 °C intermittierend, allerdings mit reduzierter Belastbarkeit. Oberhalb von 300 °C verringert sich die Lagerlebensdauer erheblich.
Hervorragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Wasser, Salzwasser und vielen Chemikalien
Geeignet für Volllasttemperaturen bis 500°C
Geeignet für kryogene Anwendungen bis -250 °C
Vernachlässigbare Reaktion auf Magnetfelder
Aufgrund der geringeren Ausbeute teurer als Sorte 440.
Nur für sehr geringe Belastungen und niedrige Geschwindigkeiten geeignet
Nicht für geräuscharme Anwendungen geeignet
Für eine bessere Korrosionsbeständigkeit gegenüber Meerwasser, Salznebel und bestimmten Säuren/Laugen werden Edelstahllager der Güteklasse 316 verwendet. Sie eignen sich für Anwendungen mit sehr hohen Temperaturen, da der Stahl bei Temperaturen von bis zu 500 °C verwendet werden kann. Sie können auch in kryogenen Anwendungen eingesetzt werden, da der Stahl bis -250 °C duktil bleibt. Im Gegensatz zu Lagern der Güteklasse 440 werden Lager aus Edelstahl 316 aufgrund ihrer vernachlässigbaren Reaktion auf Magnetfelder als nicht magnetisch eingestuft, obwohl Edelstahl 316 nach der Kaltumformung magnetisch werden kann.
Edelstahl der Güteklasse 316 kann nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden und kann nur geringe Belastungen und Geschwindigkeiten aushalten. Kugellager aus Edelstahl 316 haben deutlich geringere Belastungs- und Geschwindigkeitswerte als entsprechende Lager der Klasse 440. Edelstahl der Güteklasse 316 weist in Meeresumgebungen eine gute Korrosionsbeständigkeit auf, wenn er über der Wasserlinie verwendet oder vorübergehend untergetaucht wird, wenn er mit sauberem Wasser gespült wird. Nicht für dauerhaftes Eintauchen geeignet, es sei denn, das Lager wird regelmäßig von Wasser mit hoher Geschwindigkeit beaufschlagt. Dies liegt daran, dass der Passivierungsfilm auf der Oberfläche von Edelstahl zur Regeneration auf die Anwesenheit von Sauerstoff angewiesen ist. In sauerstoffarmen Unterwasserumgebungen wie stehendem Meerwasser oder unter Schlamm/Schlamm kann Stahl anfällig für Lochfraß oder Spaltkorrosion sein. Edelstahl 316 ist gegenüber warmem Meerwasser weniger beständig. Bei Meerwasser über 30 °C besteht die Gefahr von Lochfraß, bei 10–15 °C kann es zu Spaltkorrosion kommen. Die Güteklasse 316 ist immer noch korrosionsbeständiger als die Güteklasse 440. Lager aus Edelstahl der Güteklasse 316 können bei hohen Temperaturen verwendet werden, vorausgesetzt, dass geeignetes Käfigmaterial verwendet wird oder das Lager voll gefüllt ist. Für Käfige in Lagern aus Edelstahl 316 werden üblicherweise Polyethylen, PEEK oder PTFE verwendet.
Technische Kunststoffe
Acetalharz / POM-C (AC)
Hervorragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Wasser, Salzwasser und schwachen Chemikalien
Nicht magnetisch
Es ist nur eine Halbpräzisionssorte möglich
Temperaturbereich -40 ° C bis + 110 ° C.
Nur für sehr geringe Belastung und niedrige Geschwindigkeit geeignet
PEEK (PK)
Hervorragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Wasser, Salzwasser und den meisten Chemikalien
Gute Leistung bei hohen Temperaturen
Nicht magnetisch
Großer Temperaturbereich von -70 °C bis +250 °C
Nur Halbpräzision, aber höhere Festigkeit, daher für höhere Belastungen und Geschwindigkeiten geeignet als andere Kunststoffe
Polyethylen (PE)
Hervorragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Wasser, Salzwasser und vielen Chemikalien
Extrem geringe Feuchtigkeitsaufnahme
Nicht magnetisch
Temperaturbereich von -40 ° C bis + 80 ° C
Nur für geringe Last, niedrige Geschwindigkeit und Halbpräzision geeignet
PTFE (PT)
Hervorragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Wasser, Salzwasser und den meisten Chemikalien
Extrem geringe Feuchtigkeitsaufnahme
Gute Leistung bei hohen Temperaturen
Nicht magnetisch
Sehr weiter Temperaturbereich von -190°C bis +200°C
Geeignet für geringere Belastungen und Geschwindigkeiten als andere Kunststoffe und nur für Halbpräzisionen
PVDF (PV)
Hervorragende Korrosionsbeständigkeit gegenüber Wasser, Salzwasser und den meisten Chemikalien
Extrem geringe Feuchtigkeitsaufnahme
Hält höheren Temperaturen stand als Acetal und Polypropylen
Nicht magnetisch
Ziemlich großer Temperaturbereich von -50 °C bis +150 °C
Nur für geringe Last, niedrige Geschwindigkeit und Halbpräzision geeignet
Die standardmäßigen korrosionsbeständigen Polymerlager von AUB verfügen über Ringe aus Polyoxymethylenharz (POM-C), Käfige aus Nylon (PA66) und Kugeln aus Edelstahl 316 oder Glas. Sie sind auch für Lebensmittelanwendungen geeignet. Allerdings korrodieren sie in Gegenwart bestimmter Chemikalien und PA66-Käfige nehmen bei längerer Einwirkung Wasser auf, was zu einem Verlust der Zugfestigkeit führt. Es gibt viele alternative Materialien für Ringe, Käfige und Kugeln wie Polypropylen, PTFE, PEEK oder PVDF.
Alle Kunststofflager sind Halbpräzisionslager und sollten wie Lager aus Edelstahl 316 nicht für Präzisionsanwendungen verwendet werden. Aufgrund des weicheren Materials weist PEEK zwar eine bessere Belastbarkeit auf, ist jedoch nur für geringe Belastungen und niedrige Geschwindigkeiten geeignet. PTFE-, PEEK- und PVDF-Materialien weisen unterschiedliche Korrosionsbeständigkeiten auf, um insgesamt die beste chemische Beständigkeit zu bieten.
Beim Einsatz von Kunststofflagern bei hohen Temperaturen sollte auf die richtige Materialauswahl geachtet werden. Acetallager sollten nicht bei Temperaturen über 110°C eingesetzt werden, Polypropylen nur bis 80°C, andere Materialien weisen jedoch eine gute Hochtemperaturbeständigkeit auf, insbesondere PTFE und PEEK, die trotz der geringeren Belastung für Temperaturen bis 250°C geeignet sind Bewertung von PTFE. Im Allgemeinen werden Kunststofflager für Vakuumanwendungen nicht empfohlen. Ausnahme ist PEEK, das über sehr gute Ausgasungseigenschaften verfügt.
Keramik
Zirkonoxid / ZrO2 (Präfix „CCZR“)
Hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber Säuren und Laugen, kann sich jedoch bei längerer Einwirkung von heißem Wasser oder Dampf verschlechtern. Es wurden auch Studien zum Abbau von Zirkonoxid bei niedrigen Temperaturen in Gegenwart von Feuchtigkeit oder Wasser durchgeführt. Es gibt Hinweise auf eine gewisse Schwächung der Oberfläche, aber die Auswirkung auf die Lagerleistung ist nicht schlüssig und es wird nicht davon ausgegangen, dass sie Zirkonoxidlager bei niedrigen Temperaturen oder Raumtemperatur ernsthaft beeinträchtigt.
Großer Temperaturbereich von -190 °C bis 400 °C ohne Käfig
Nicht magnetisch und elektrisch isolierend
Geringere Geschwindigkeit und Belastung als Stahllager
Nicht für geräuscharme Anwendungen geeignet
75 % der Dichte von Stahl
Höhere Biegefestigkeit und niedrigerer Elastizitätsmodul als andere Keramiken, daher besser für kleine Stoßbelastungen und Presspassungen geeignet
Die Ausdehnung ähnelt der von Chromstahl und entspricht der von 440er Edelstahl, sodass die Verwendung mit Stahlwellen bei hohen Temperaturen kein Problem darstellt
Sehr gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber Wasser, Salzwasser, Säuren und Laugen
Sehr großer Temperaturbereich von -210 °C bis 800 °C ohne Käfig
Nicht magnetisch, elektrisch isolierend und für den Einsatz in Hochvakuumanwendungen geeignet
Geringere Geschwindigkeit und Belastung als bei Präzisionsstahllagern, aber in Hochgeschwindigkeits-Hybridlagern werden Si3N4-Kugeln verwendet
Nicht für geräuscharme Anwendungen geeignet
40 % der Dichte von Stahl
Sehr geringe Wärmeausdehnung, daher Wellen-/Gehäusepassungen für Hochtemperaturanwendungen berücksichtigen
Nicht empfohlen für Stoßbelastungen oder Presspassungen
Beste Korrosionsbeständigkeit der Keramik
Beste Hochtemperaturleistung bis 1600 °C ohne Käfig
Nicht magnetisch
Elektrisch leitfähig
40 % der Dichte von Stahl
Sehr geringe Wärmeausdehnung, daher Wellen-/Gehäusepassungen für Hochtemperaturanwendungen berücksichtigen
Da sie sehr spröde sind, können sie Stoßbelastungen nicht standhalten
Nicht ab Lager lieferbar
Vollkeramiklager sind wesentlich teurer als Stahllager und werden daher häufig in Umgebungen eingesetzt, die für Stahllager zu rau sind. Sie verfügen je nach Material und eingesetzten Chemikalien über eine gute bis ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und werden in der Regel ohne Schmierung geliefert. Sie sind nicht magnetisch und im Gegensatz zu Siliziumkarbid elektrisch isolierend. Vollkeramiklager können mit PTFE- oder PEEK-Käfigen ausgestattet sein oder als vollrollige Ausführung, also ohne Käfig, geliefert werden. Als Komplettergänzung können sie bei sehr hohen Temperaturen eingesetzt werden.
Da Keramik viel härter als Stahl ist, ist sie spröde. Stahl kann großen Stößen durch plastische Verformung standhalten, während Keramik anfällig für Risse ist. Daher werden Vollkeramiklager, insbesondere Siliziumnitrid und Siliziumkarbid, nicht für den Einsatz dort empfohlen, wo starke Stoßbelastungen zu erwarten sind. Aufgrund der größeren Sprödigkeit können Vollkeramiklager etwa 65 bis 75 % der Last von Stahllagern tragen. Die Grenzgeschwindigkeit von Vollkeramiklagern beträgt nur etwa 25 % der Geschwindigkeit des gleichen Stahllagers, da die Ringe weniger rund sind und aufgrund der geringeren Biegefestigkeit im Vergleich zu Stahl ein höheres Risiko eines plötzlichen Ausfalls besteht.
Die Verwendung von Siliziumnitrid- oder Siliziumkarbid-Lagern mit Stahlwellen oder -gehäusen in Hochtemperaturanwendungen kann aufgrund großer Unterschiede im Ausdehnungskoeffizienten zu Montageproblemen führen. Wird die stärkere Ausdehnung der Stahlwelle im Keramikinnenring bei hohen Temperaturen nicht berücksichtigt, kann es zu Lagerschäden kommen. Zirkonoxid ist weniger problematisch, da der Ausdehnungskoeffizient dem von Stahl ähnelt. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt zur Wellen-/Gehäusepassung.
Hybridlager (Präfix „CB“ oder „SCB“): Siliziumnitrid ist für die Kugeln in Hybridlagern am beliebtesten, da es nur 40 % der Dichte von Wälzlagerstahl aufweist, aber viel härter ist und dadurch eine höhere Verschleißfestigkeit bietet. Aufgrund der geringeren Zentrifugalkraft der Keramikkugeln sind Hybridlager auch für höhere Drehzahlen geeignet. Aufgrund der geringeren Elastizität der Kugeln ist jedoch die Kontaktfläche zwischen den Kugeln und der Laufbahn kleiner, was zu einem höheren Kontaktdruck führt. Dies kann dazu führen, dass die Laufbahnen schneller verschleißen. Bei Hybridlagern beträgt die Drehzahlsteigerung bei ausreichender Schmierung ca. 30-40 %. Hybridlager können auch bei eingeschränkter Schmierung besser funktionieren, allerdings sollte die Laufgeschwindigkeit reduziert werden. Außerdem neigen sie bei hoher Beschleunigung und geringer Belastung weniger zum Abrutschen des Balls.
Lagerhalter
Lagerkäfige verteilen die Kugeln gleichmäßig auf den Laufbahnen, um einen Kugelkontakt zu verhindern und höhere Geschwindigkeiten zu ermöglichen. Sie tragen auch dazu bei, das Fett um die Kugeln und Laufbahnen herum zurückzuhalten. Für eine höhere Genauigkeit und zur Vermeidung zusätzlicher Reibung ist es wichtig, keine zu große radiale Bewegung des Halters zuzulassen. Dabei wird der Käfig durch Kugeln oder einen der Ringe geführt.
Metallkrone / Band
Diese Standardhalter werden aus Kohlenstoffstahl für Chromlager und Edelstahl der Güteklasse AISI304 oder AISI420 für rostfreie Lager hergestellt. Diese wurden oft aus Messing hergestellt, das auch eine hohe Temperaturbeständigkeit bot. Aufgrund der höheren Kosten für Messing und der Fortschritte in der Stahltechnologie ist dies jedoch weitaus seltener.
Für höhere Temperaturen empfiehlt sich meist Edelstahl. Der Kronenkäfig und der Bandkäfig erfüllen die gleiche Funktion, der Kronenkäfig wird jedoch hauptsächlich bei kleineren Miniaturlagern und Dünnringlagern verwendet, bei denen der Platz begrenzt ist. Stahlkäfige werden für schwierige Betriebsbedingungen und bei starken Vibrationen bevorzugt. Käfige aus Edelstahl 316 können an Vollkeramiklagern ab 8 mm Bohrung montiert werden.
Geeignet für mittlere und niedrige Geschwindigkeit
Hält je nach Stahlsorte höheren Temperaturen stand
Kronentyp – Innenringgeführt
Bandtyp – hauptsächlich Kugelführung
Verstärkte Nylonkrone (TW)
Dieser geformte, glasfaserverstärkte Kunststoffkäfig hat bessere Gleiteigenschaften als Stahlkäfige und erzeugt geringere Schwankungen des Laufdrehmoments. Es kann die Höchstgeschwindigkeit um bis zu 60 % erhöhen, wird daher häufig in Hochgeschwindigkeitsanwendungen eingesetzt und weist gute geräuscharme Eigenschaften auf. Dieser Halter ist nicht für kryogene Anwendungen geeignet, da er unter etwa 30 °C seine Elastizität verliert. Bei Vakuumanwendungen kann es spröde werden.
Hohe Geschwindigkeit und geringe Geräuschentwicklung
Temperaturbereich ca. –
30 bis + 120 ° C. Ballgeführt
Krone aus Polyethylen (PE)
Dieser Niedergeschwindigkeitshalter besteht aus hochdichtem Polyethylen (HDPE) und wird in Lagern aus Edelstahl 316 verwendet. Es verfügt über eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit und kann daher in Gegenwart von Meerwasser und vielen Chemikalien eingesetzt werden.
Sehr korrosionsbeständig
Temperaturbereich -40 bis +80°C
Innenring geführt
PEEK-Krone (PK)
PEEK-Käfige werden häufig in Keramiklagern, Lagern aus Edelstahl 316 und PEEK-Lagern verwendet. Sie sind äußerst korrosionsbeständig, haben einen großen Temperaturbereich und sind für den Einsatz in Vakuumumgebungen geeignet.
Sehr korrosionsbeständig
Geringe Ausgasung, daher für den Vakuumeinsatz geeignet
Temperaturbereich -
70 bis + 250 ° C. Innenring geführt
PTFE-Krone (PT)
Dieser Käfig wird für Keramiklager, 316-Edelstahllager und PTFE-Lager verwendet. Es verfügt über eine hohe Korrosionsbeständigkeit und einen sehr großen Temperaturbereich.
Sehr korrosionsbeständig
Temperaturbereich -
190 bis + 200 ° C. Innenring geführt
Nylonkrone (PA)
Dies wird hauptsächlich in unseren Acetal-Kunststofflagern verwendet. Im Gegensatz zum TW-Käfig handelt es sich hierbei nicht um einen verstärkten Käfig und ist daher nicht für hohe Geschwindigkeiten geeignet. Es ist korrosionsbeständig, kann jedoch nach einigen Monaten aufquellen, wenn es ständig im Wasser oder in einer dauerhaft feuchten Umgebung verwendet wird.
Korrosionsbeständig
Temperaturbereich -30 bis +100°C
Innenring geführt
Vollständige Ergänzung (F/B)
Ein vollrolliges Lager (oder Vollkugellager) enthält zusätzliche Kugeln und hat keinen Käfig. Es wird wegen seiner größeren radialen Belastbarkeit verwendet, obwohl die axiale Belastbarkeit sehr gering ist. Diese Lager können nur bei niedrigen Drehzahlen verwendet werden und das Lagerdrehmoment ist aufgrund der Kugel-zu-Kugel-Reibung erhöht. Verbesserte Stahl- und Härtungstechniken haben die Belastbarkeit von Lagern mit Käfigen erhöht, und vollrollige Lager sind heute weitaus seltener anzutreffen.
Höhere radiale Belastbarkeit
Wesentlich niedrigere Geschwindigkeiten als bei der Käfigausführung
Geringe axiale Belastung
Erhöhtes Lagerdrehmoment
Bekämpfung häufiger Retainer-Probleme
Von Schmierungsfehlern bis hin zu falsch ausgerichteten Lagern kann es aus verschiedenen Gründen zu Ausfällen kommen. Retainer können jedoch zwei häufigen Problemen unterliegen:
Reifen
Das Phänomen, dass die Halterung wie ein Hula-Hoop-Reifen wackelt und Drehmomentspitzen in der rotierenden Baugruppe verursacht. Der Käfig sollte in einer echten Umfangsebene konzentrisch zum Teilkreisdurchmesser der Kugeln verlaufen.
Auflegen (Aufziehen)
Wenn eine axiale Last auf statische Lager ausgeübt wird, deren Wellenachse horizontal verläuft, fallen die Kugeln nach unten in eine Position, in der sie vor der Lasteinwirkung ungleichmäßig voneinander beabstandet sind. Wenn die Axiallast ausgeübt wird, werden die Kugeln zwischen den Innen- und Außenlaufbahnen zusammengedrückt. Da die Kugeln nun sicher in ungleichmäßigen Positionen gehalten werden, führt dies dazu, dass der Halter blockiert. Diese Bindung wird „Retainer Hang-Up“ genannt. Sobald sich das Lager zu drehen beginnt, steht der Käfig unter Spannung und einige der Kugeln können durchrutschen und Schäden verursachen, die zu einem vorzeitigen Lagerausfall führen.
Lagerschutz und Dichtungen
Lager gibt es in verschiedenen Ausführungen Schilde und Siegel, oft als Verschlüsse bezeichnet. Diese Schließungen sind nicht immer notwendig; Abgeschirmte und abgedichtete Lager bieten jedoch einen besseren Schutz vor Verunreinigungen und tragen dazu bei, Lagerschmierstoffe zurückzuhalten.
Schild (ZZ)
Die meisten unserer Lager haben Metallschilde. Der Schutz soll das Eindringen größerer Partikel in das Lager verhindern und gleichzeitig das Fett im Lager halten. Sie können in den Außenring des Lagers eingepresst (nicht demontierbar) oder durch Sicherungsringe gesichert (demontierbar) sein. Da der Schutz den Innenring nicht berührt, erhöht sich das Anlauf- oder Laufdrehmoment nicht. Schutzvorrichtungen an Edelstahllagern bestehen normalerweise aus Edelstahl AISI 304.
Kontamination durch größere Partikel verhindern
Reduzieren Sie das Austreten von Schmiermittel
Erhöhen Sie das Drehmoment nicht
Großer Temperaturbereich, insbesondere für Edelstahl
Kontaktdichtung (2RS)
Standard-Lagerdichtungen bestehen aus Nitril/BUNA-N-Gummi, der mit einer Metallscheibe verbunden ist. Unterlegscheiben bestehen aus kaltgewalztem SPCC-Stahl für Chromstahllager oder aus Edelstahl 304 für Edelstahllager. Einige Größen sind mit Hochtemperatur-PTFE-Dichtungen (bis 250 °C) oder Viton-Dichtungen (bis 230 °C) erhältlich. Die innere Lippe der Dichtung reibt am Innenring des Lagers, um eine wirksame Abdichtung gegen kleinere Partikel wie Staub und Feuchtigkeit zu gewährleisten und gleichzeitig das Austreten von Schmiermittel zu verhindern. Kontaktdichtungen erzeugen ein viel höheres Reibungsmoment als Dichtungen und verringern die maximale Drehzahl des Lagers. Unter -40 °C härten Nitril und Viton aus und bieten eine schlechte Abdichtung, daher sollten bei sehr niedrigen Temperaturen PTFE-Dichtungen oder Metallabschirmungen in Betracht gezogen werden.
Guter Schutz vor Verschmutzung
Reduziert den Schmierstoffaustritt erheblich
Reduzierte Höchstgeschwindigkeit um ca. 40 %
Deutlich erhöhtes Lagerdrehmoment
Temperatur. Bereich –40°C/+110°C für NBR
Temperatur. PE-Bereich –50°C/+110°C
Temperatur. Viton-Bereich –40°C/+230°C
Temperatur. PEEK-Bereich –70°C/+250°C
Temperatur. PTFE-Bereich –190°C/+250°C
Berührungslose Dichtung (2HE)
Diese Dichtungen bestehen ebenfalls aus Nitrilkautschuk, der mit Metallscheiben verbunden ist, reiben jedoch nicht am Innenring des Lagers und haben daher weniger Einfluss auf das Lagerdrehmoment und die maximale Drehzahl als Kontaktdichtungen und können daher in Anwendungen mit niedrigem Drehmoment und hoher Drehzahl eingesetzt werden . Sie bieten einen besseren Schutz als Metallabschirmungen, dichten jedoch nicht so gut ab.
Guter Schutz vor Verschmutzung
Reduzieren Sie das Austreten von Schmiermittel
Kein Drehmomentanstieg
Hat keinen Einfluss auf die Höchstgeschwindigkeit
Temperatur. Bereich –40°C/+110°C für NBR
Temperatur. PE-Bereich –50°C/+110°C
Temperatur. PEEK-Bereich –70°C/+250°C
Temperatur. PTFE-Bereich –190°C/+250°C
Benötigen Sie hochkontaminationsgeschützte Lager?
Für Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie oder der Pharmaindustrie müssen die Geräte strengen Hygiene- und Sicherheitsstandards entsprechen. In diesen Umgebungen ist der Schutz vor Verunreinigungen von entscheidender Bedeutung. Daher ist es vorteilhaft, eine Kontaktdichtung zu wählen, um sicherzustellen, dass kein Schmutz in das Lager eindringt. Bei Geräten, die regelmäßig abgewaschen werden können, sorgt eine Kontaktdichtung auch für eine wirksame Wasserbeständigkeit. Dadurch wird verhindert, dass Fett aus dem Lager herausgespült wird, Rollen oder Kugeln durchrutschen oder überhitzen. Viele Stahllager in dieser Branche erfordern die Bereitstellung ungiftiger Schmierstoffe, die den H1- oder H2-Standards von NSF entsprechen.
Funktioniert das Lager unter extremen Temperaturbedingungen?
Abgeschirmte Metalllager halten im Allgemeinen höheren Temperaturen stand als abgedichtete Lager. Für Hochtemperaturanwendungen können Lager aus Edelstahl der Güteklasse 440 bei Temperaturen bis zu 300 °C verwendet werden. Unter extremen Bedingungen kann der Gummi oder Kunststoff schmelzen, und wenn Fremdkörper schmelzen und in die Laufbahnen gelangen, kann dies zum Ausfall des Lagers führen. In diesen Fällen werden abgeschirmte Lager empfohlen.
Mit welcher Drehzahl läuft das Lager?
Für Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie Radfahren und Skateboarden sind berührungslose Dichtungen die erste Wahl. Bietet einen besseren Schutz vor Verschmutzung als Schutzvorrichtungen und berührungslose Dichtungen haben keinen Einfluss auf die maximale Drehzahl oder das Lagerdrehmoment.
Die Tragzahl ist ein Richtwert für die Belastung, der ein Lager in einer Anwendung standhalten kann, und wird bei Lebensdauerberechnungen verwendet. Wir geben die Tragzahl eines Lagers immer in Kgf (Kilogrammkraft) an. Dies ist die Kraft, die ein Kilogramm Masse auf die Erdoberfläche ausübt. An anderer Stelle sehen Sie möglicherweise Kräfte, die in Newton ausgedrückt werden. Ein Newton ist definiert als die Kraft, die eine Masse von einem Kilogramm mit einer Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde (oder 1 m/s²) beschleunigt. Da die Schwerkraft an der Erdoberfläche 9.80665 m/s² beträgt, ist 1 kgf = 9.80665 Newton, aber der Einfachheit halber sagen wir 1 kgf = 10 Newton.
Dynamische radiale Tragzahl
Die dynamische Radiallastzahl ist offiziell definiert als: „90 % konstante Radiallast in einem Satz identischer Chromstahllager, wobei nur der Innenring eine Million Umdrehungen lang rotiert, bevor Anzeichen von Ermüdung auftreten.“
Eine Million U/min hört sich zwar nach viel an, aber schauen wir uns das genauer an. Bei einer Drehzahl von etwa 10,000 Umdrehungen pro Minute (U/min) und maximaler dynamischer Belastung hält das Lager nur etwas mehr als eineinhalb Stunden (100 Minuten).
Diese Zahlen werden zur Berechnung der Nennlebensdauer verwendet. Bei normalen Anwendungen sollten Lager jedoch nicht annähernd solchen Belastungen ausgesetzt werden, es sei denn, Sie erwarten nicht, dass sie sehr lange halten.
Wenn eine lange Lebensdauer erforderlich ist, ist es am besten, die tatsächliche Belastung auf 6 % bis 12 % der dynamischen Tragzahl des Lagers zu begrenzen. Hält höheren Belastungen stand, verkürzt jedoch die Lebensdauer.
AISI440C/KS440-Edelstahllager tragen etwa 80–85 % der Belastungswerte von Chromstahllagern. Die Belastungswerte der Axiallager basieren auf einer konstanten Axiallast von einer Million Umdrehungen. Das Expertenteam von AUB Bearings kann Ihnen bei der Bereitstellung von Daten zur Lebensdauer für eine Vielzahl unterschiedlicher Lager behilflich sein.
Bewertete statische Radiallast
Bei statischen Radialbelastungen handelt es sich um reine Radialbelastungen (bzw. Axialbelastungen bei Axiallagern), die zu einer vollständigen bleibenden Verformung der Kugeln oder Laufbahnen führen.
Statische Belastungen in der Nähe dieser Zahl können für einige Anwendungen akzeptabel sein, jedoch nicht, wenn Glätte oder Genauigkeit erforderlich ist. Die statischen Tragzahlen für Lager aus rostfreiem Stahl liegen bei etwa 75 % bis 80 % derjenigen für Lager aus Chromstahl.
Die Belastbarkeit eines Lagers kann durch den Schmierstoff begrenzt sein. Bestimmte Schmierstoffe sind nur für leichte Belastungen geeignet, während andere für Anwendungen mit hoher Belastung ausgelegt sind. Vollrollige Lager haben höhere Tragzahlen. Die axiale Belastbarkeit von Radialkugellagern kann durch Angabe des Radialspiels erhöht werden.
Nennaxiallast
Hochleistungslagertypen wie die Serien 6200 oder 6300 können Axiallasten von bis zu 50 % der statischen Nennradiallast aufnehmen. Aufgrund der flachen Laufbahnen können dünnwandige Rillenkugellager nur Axiallasten zwischen 10 % und 30 % der statischen Radialtragzahl des Lagers aufnehmen.
Beachten Sie, dass diese Zahlen auf reinen Axiallasten basieren. Zusätzliche radiale Belastungen oder Momente (Fehlausrichtungsbelastungen) wirken sich auf die axiale Belastbarkeit aus. Das Überschreiten der insgesamt empfohlenen Grenzwerte für kombinierte Belastungen wirkt sich negativ auf die Lagerlebensdauer aus.
Vollrollige Kugellager verfügen über eine in den Innen- und Außenring eingearbeitete Füllnut. Unter axialen Belastungen beeinträchtigt die Nut die Kugelrotation, weshalb vollrollige Lager für axiale Belastungen nicht zu empfehlen sind.
Lagerlebensdauer
Die errechnete Lebensdauer eines Lagers richtet sich nach der Belastung, der Betriebsgeschwindigkeit und den Umgebungsfaktoren. Industriestandards verlangen typischerweise, dass 90 % der Lager nach 1 Million Umdrehungen betriebsbereit sind und 50 % der Lager nach 5 Millionen Umdrehungen. Dies wird als Lagerermüdungslebensdauer bezeichnet. Die Lagerlebensdauer wird (aus Sicherheitsgründen) häufig unterschätzt und die zur Berechnung dieser Lebensdauer verwendeten Variablen werden häufig unterschätzt.
Dies kann auch mit der folgenden Formel erfolgen:
Kugellager-Innenspiel
Innenspiel oder Radialspiel ist das Spiel zwischen den Kugeln und Laufbahnen eines Lagers.
Das Radialspiel ist das senkrecht zur Lagerachse gemessene Spiel, oder genauer gesagt: durchschnittlicher Laufbahndurchmesser des Außenrings minus durchschnittlicher Laufbahndurchmesser des Innenrings minus (2 x Kugeldurchmesser).
Das Axialspiel ist das entlang der Lagerachse gemessene Spiel, das als Axialspiel bezeichnet wird. Das Axialspiel beträgt etwa das 10-fache des Radialspielwerts.
Das Radialspiel in einem Lager vor dem Einbau kann als „anfängliches“ Radialspiel bezeichnet werden. Das „verbleibende“ oder „laufende“ Radialspiel ist das, was nach dem Einbau des Lagers verbleibt. Idealerweise sollte das verbleibende Radialspiel im Lager Null sein, um den Kugelschlupf zu minimieren und das Axialspiel (Endspiel) zu verringern. Daher ist es sehr wichtig, das anfängliche Radialspiel richtig zu wählen.
Beim Einbau gibt es viele Faktoren, die das Radialspiel verändern können. Eine feste Wellenpassung (üblicherweise als Presspassung oder Presspassung bezeichnet), bei der die Welle etwas größer als der Innenring des Lagers ist, dehnt den Innenring und vergrößert ihn. Dadurch wird das Radialspiel der Presspassung um bis zu 80 % reduziert. Eine ähnliche Situation kann auftreten, wenn der Außenring eng am Gehäuse anliegt. Auch der Unterschied zwischen Wellen- und Gehäusetemperatur kann ein Problem darstellen. Wenn der Innenring des Lagers heißer ist als der Außenring, dehnt er sich aus und verringert das Radialspiel. Dies lässt sich wie folgt berechnen:
Chromstahl: 0.0000125 x (Innenringtemperatur – Außenringtemperatur °C) x Außenringlaufbahndurchmesser* in mm.
440 Edelstahl: 0.0000103 x (Innenringtemperatur – Außenringtemperatur °C) x Außenringlaufbahndurchmesser * (mm).
* Der Durchmesser der Außenringlaufbahn kann grob wie folgt berechnet werden: 0.2 x (d + 4D), wobei d die Bohrung in mm und D der Außendurchmesser in mm ist.
Es kann auch zu Problemen kommen, z. B. besteht die Welle aus einem anderen Material als die Lager und das Gehäuse und dehnt sich aufgrund eines anderen Ausdehnungskoeffizienten aus. In diesem Fall können Lager mit geringerem Radialspiel erforderlich sein.
Standard-Radialspiel ist normalerweise geeignet und diese Lager sind leicht erhältlich, manchmal wird jedoch ein nicht standardmäßiges Spiel empfohlen. Bei rein radialer Belastung trägt ein geringes Radialspiel zu geringer Geräuschentwicklung, höherer Steifigkeit und Laufgenauigkeit bei. Bei hohen Axiallasten ist ein geringeres Radialspiel wünschenswert, da es die axiale Belastbarkeit des Lagers erhöht. Dadurch wird auch eine Fehlausrichtung zwischen Welle und Gehäuse besser ausgeglichen.
Enges Radialspiel (MC1/MC2, PO2/P13, C2): Geeignet für rein radiale Belastungen und geräuscharme, vibrationsarme Anwendungen. Achten Sie auf axiale Belastungen, Hochgeschwindigkeitsanwendungen, starke Vibrationen und Anwendungen mit sehr niedrigem Drehmoment. Eine Presspassung sollte nicht verwendet werden.
Mittleres Radialspiel (MC3/MC4, P24/P35, CN): Am häufigsten verwendet und standardmäßig verfügbar, mit Ausnahme von Vollkeramiklagern mit C3 als Standard.
Loses Radialspiel (MC5/MC6, P58/P811, C3/C4): Aufgrund der größeren Schubbelastbarkeit sind höhere Axiallasten zu berücksichtigen. Größere Presspassungen und Wellenversatz können toleriert werden. Auch für schwere Lasten oder Stoßbelastungen geeignet. Nicht für geräuscharme Anwendungen empfohlen, es sei denn, engere Radialspiele sind nicht geeignet.
Mittleres Radialspiel (MC3/MC4, P24/P35, CN): Am häufigsten verwendet und standardmäßig verfügbar, mit Ausnahme von Vollkeramiklagern mit C3 als Standard.
Loses Radialspiel (MC5/MC6, P58/P811, C3/C4): Aufgrund der größeren Schubbelastbarkeit sind höhere Axiallasten zu berücksichtigen. Größere Presspassungen und Wellenversatz können toleriert werden. Auch für schwere Lasten oder Stoßbelastungen geeignet. Nicht für geräuscharme Anwendungen empfohlen, es sei denn, engere Radialspiele sind nicht geeignet.
Das Radialspiel hat nichts mit der Genauigkeitsklasse oder Toleranz zu tun. Ein loses Lager bedeutet nicht zwangsläufig eine geringe Lagergenauigkeit. Sie können Lager der Klasse P4 (Abec7) mit geringerem Radialspiel verwenden, genauso wie Sie Lager der Klasse P0 (Abec1) mit engerem Radialspiel verwenden können. Ein zu großes Spiel weist auf die Notwendigkeit eines engeren Radialspiels oder einer axialen Vorspannung hin.
Bei Anwendungen mit geringem Geräuschpegel oder hoher Geschwindigkeit ist ein restliches Radialspiel von Null wünschenswert. Dies sorgt für eine höhere Steifigkeit, reduziert Geräusche, sorgt für eine höhere Laufpräzision und verhindert ein Verrutschen der Kugel beim Beschleunigen. Dies wird erreicht, indem eine Vorspannung auf das Lager ausgeübt wird. Dabei handelt es sich um die axiale Belastung, die auf den Innen- oder Außenring ausgeübt wird, um der Wirkung des Außenrings auf den Innenring entgegenzuwirken und Radialspiel zu beseitigen.
Vorspannung wird normalerweise durch die Verwendung von Wellenscheiben oder Federscheiben angebracht und normalerweise auf einen stationären Ring aufgebracht, der eine Gleitpassung mit der Welle oder dem Gehäuse haben soll, um eine axiale Bewegung zu ermöglichen. Wenn das Lager auf die Welle oder das Gehäuse geklebt ist, können Sie das Lager mit einem Gewicht vorgespannt halten, während der Kleber aushärtet. Die Vorspannung sollte möglichst gering sein. Eine zu hohe Vorspannung führt zu einem hohen Reibungsmoment und einem schnellen Ausfall.
Führungsvorspannungen
Kategorie vorladen | Vorladebetrag Miniatur- und Kleinlager (Cr = Dynamische Tragzahl) | Vorladebetrag Standardlager (Cr = Dynamische Tragzahl) | Eigenschaften |
| Leichte Vorspannung | 0.50 % x Cr | 0.15 % x Cr | Lagersteifigkeit nicht erforderlich. Schwerpunkt auf niedrigem Drehmoment. |
| Leichte Vorspannung | 1.25 % x Cr | 0.58 % x Cr | Lagersteifigkeit und niedriges Drehmoment sind erforderlich. |
| Mittlere Vorspannung | 1.75 % x Cr | 1.28 % x Cr | Schwerpunkt auf Lagersteifigkeit. Relativ hohes Drehmoment. |
| Starke Vorspannung | 2.50 % x Cr | 2.64 % x Cr | Schwerpunkt auf Lagersteifigkeit. Hohes Drehmoment. |
Maximale Kugellagergeschwindigkeit
Eine Reihe von Faktoren beeinflussen die Geschwindigkeitsbegrenzung von Kugellagern, wie z. B. Temperatur, Last, Vibration, Radialspiel, Käfig, Schmiermittel, Kugelmaterial und Verschlüsse.
Die in unseren technischen Zeichnungen angegebenen Drehzahlen sind nur Richtwerte und gelten für Lager auf horizontaler Welle mit Metallkäfig, Standardtoleranzklasse und Radialspiel, mittlerer Belastung, rotierendem Innenring und geeignetem Schmierstoff (siehe unten). Bei Anwendungen mit vertikaler Welle ist eine maximale Drehzahlreduzierung von etwa 20 Prozent aufgrund der reduzierten Käfigführung und der weniger effektiven Schmiermittelrückhaltung erforderlich.
Zu hohe Temperaturen und höhere Belastungen erfordern auch langsamere Geschwindigkeiten. Mit Kontaktdichtungen ausgestattete Lager können aufgrund der erhöhten Reibung zwischen der Dichtlippe und dem Lagerinnenring nicht die gleiche Drehzahl erreichen. Auch die Wahl des Schmiermittels kann einen erheblichen Einfluss auf die Nenngeschwindigkeit haben. Die maximale Geschwindigkeit, mit der ein Schmierstoff effektiv arbeiten kann, variiert je nach Typ.
Die folgenden Anpassungsfaktoren sind Näherungswerte und basieren auf Lagern mit Metallkränzen oder Bandkäfigen. Bei Verwendung eines geeigneten Schmiermittels kann die maximale Drehzahl des Lagers durch den Einsatz von Nylon- oder Phenolkäfigen erhöht werden. Durch den Einsatz von Keramikkugeln lässt sich die Lagergeschwindigkeit um bis zu 40 % steigern, Keramikkugeln verringern jedoch auch die Belastbarkeit des Lagers aufgrund der erhöhten Belastung der Lagerringe durch die härteren Keramikkugeln.
Geschwindigkeitsreduzierungstabelle:
| Rotierender Innenring | Rotierender Außenring | ||
|---|---|---|---|---|
Öffnen/ZZ | 2RS | Öffnen/ZZ | 2RS | |
Erdöl | Null-Reduktion | 40% Reduzierung | 20% Reduzierung | 40% Reduzierung |
Synthetisches Öl | Null-Reduktion | 40% Reduzierung | 20% Reduzierung | 40% Reduzierung |
Siliziumöl | 30% Reduzierung | 40% Reduzierung | 50% Reduzierung | 50% Reduzierung |
Standardfett | 30% Reduzierung | 40% Reduzierung | 50% Reduzierung | 50% Reduzierung |
Hochgeschwindigkeitsfett | Null-Reduktion | 40% Reduzierung | 20% Reduzierung | 40% Reduzierung |
Silikonfett | 30% Reduzierung | 40% Reduzierung | 50% Reduzierung | 50% Reduzierung |
Reibungsmoment des Kugellagers
Das Reibungsmoment beeinflusst den freien Lauf des Lagers. Lager, die zähes Fett enthalten, können nur schwer durchdrehen. Dadurch weist es ein relativ hohes Reibungsmoment auf. Ein nicht geschmiertes Lager dreht sich frei, was bedeutet, dass es ein geringes Reibungsmoment aufweist. Die zum Drehen eines Lagers erforderliche Kraft hängt weitgehend von der Rundheit des Lagers, der aufgebrachten Last, der Schmierung und dem Verschluss ab. Die bessere Rundheit und Oberflächengüte der Kugeln und Laufbahnen bedeutet, dass weniger Kraft zum Drehen des Lagers erforderlich ist. Je größer die Belastung, desto größer ist die Verformung der Lagerkomponenten, was zu einem erhöhten Widerstand führt.
Was die Schmierung betrifft, erzeugen Messöle im Allgemeinen ein geringeres Drehmoment, insbesondere bei sehr niedrigen Drehzahlen. Der Unterschied zwischen diesen Ölen und vielen Fetten für niedrige Drehmomente kann jedoch sehr gering sein, insbesondere wenn niedrige Fettfüllungen verwendet werden. Hochviskose Schmierstoffe können aufgrund der höheren Schmierstoffbeständigkeit das Lagerdrehmoment deutlich erhöhen. Bei Fettlagern kommt es zu kurzen Drehmomentspitzen, da das Fett eine kurze Zeit braucht, um „einzudringen“ oder sich im Lager zu verteilen. Kontaktdichtungen erhöhen die Drehmomentwerte erheblich. Die Kraft, die erforderlich ist, um ein Lager aus dem Ruhezustand zu drehen (Startdrehmoment), ist etwas größer als die Kraft, die erforderlich ist, um es am Laufen zu halten (Laufdrehmoment).
Mit dieser einfachen Formel können Sie ungefähre Werte für das Reibungsmoment berechnen:
Radialkugellager: 0.5 x 0.0015 x Radiallast in Newton* x Lagerbohrung (mm)
Axialkugellager: 0.5 x 0.0013 x Axiallast in Newton* x Lagerbohrung (mm)
Dies gilt nur, wenn das Lager über eine Standardfüllung mit Niedrigdrehmomentschmierung verfügt, keine Kontaktdichtungen aufweist und niedrigen Drehzahlen und geringer Belastung ausgesetzt ist. Bei Radialkugellagern sollte die axiale Belastung weniger als 20 Prozent der radialen Belastung betragen, während die Belastung bei Axiallagern rein axial sein sollte. Kontaktieren Sie uns, wenn Sie genaue Zahlen unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit und der Schmierstoffviskosität benötigen.
Die Maße sind in Newtonmillimetern (Nmm) angegeben. Dies ist eine zusammengesetzte Drehmomenteinheit, die dem Drehmoment einer Kraft von einem Newton (ca. 0.1 kgf) entspricht, die über einen Distanzarm von einem Millimeter ausgeübt wird.
Kugellagergeräusche und Vibrationen
Übermäßige Vibration erhöht das Lagergeräusch und kann die Lebensdauer des Lagers erheblich verkürzen. Lagerringe und Kugeln sind nicht perfekt rund und die Kugeln und Laufbahnen sind auch nach aufwendigem Feinschleifen und Polieren nicht perfekt glatt. Bearbeitungsfehler in Form von rauen oder unebenen Oberflächen können dazu führen, dass sich ein Ring relativ zum anderen bewegt oder radial wackelt, was zu Lagervibrationen und Geräuschen führt. Die Laufruhe des Lagers kann mit einem Beschleunigungsmesser überprüft werden, der Lagervibrationen im Außenring misst. Normalerweise dreht sich der Innenring mit 1800 U/min. Um zu verstehen, wie Lagervibrationen gemessen werden, ist es wichtig zu verstehen, wie Vibrationen funktionieren.
Das Ausmaß der Schwingung in einem vibrierenden Objekt wird aufgerufen Verschiebung. Wenn ein Lageraußenring vibriert, bewegt sich die Außenfläche nach oben bis zur Obergrenze, dann nach unten bis zur Untergrenze und dann zurück zum Startpunkt. Die Messung zwischen Ober- und Untergrenze wird als Spitze-zu-Spitze-Verschiebung bezeichnet. Die gesamte Schwingungsbewegung vom Startpunkt über die oberen und unteren Grenzen und zurück zum Startpunkt wird als a bezeichnet Zyklus. Dieser Vibrationszyklus wiederholt sich, solange sich das Lager dreht. Wir können auch die Anzahl dieser Zyklen in einer bestimmten Zeit messen. Das gibt uns das Frequenz. Die Frequenz wird am häufigsten als Zyklen pro Sekunde (CPS) oder Hertz (Hz) ausgedrückt, was dasselbe ist.
Vibrationen können die Ermüdungsrate erhöhen und die Lebensdauer des Lagers verkürzen. Verschiebungsmessungen sagen uns nicht genug. Vibrationen in einem Lager oder einer Maschine treten normalerweise bei vielen verschiedenen Frequenzen auf und alle tragen zur Ermüdung bei. Deshalb müssen wir alle diese Vibrationsfrequenzen bei unseren Vibrationsmessungen berücksichtigen. Dies können wir durch die Messung der Schwinggeschwindigkeit erreichen.
Vibrationsgeschwindigkeit (Verschiebung x Frequenz) gibt uns einen guten Hinweis auf die Stärke der Vibration. Wenn sich eine Lagerkomponente über eine bestimmte Strecke (Verschiebung) mit einer bestimmten Geschwindigkeit (Frequenz) bewegt, muss sie sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegen. Je höher die Schwinggeschwindigkeitsmessung ist, desto lauter ist das Lager. Die Vibrationsgeschwindigkeit wird mit einem Lagervibrationstester in Mikrometern pro Sekunde oder einem Anderon-Messgerät in Anderons gemessen. Ein Anderon entspricht 7.5 Mikrometer pro Sekunde. Die Messwerte sind in drei Frequenzbänder unterteilt: niedrig (50 bis 300 Hz); mittel (300 bis 1800 Hz) und hoch (1800 bis 10000 Hz). Obwohl die Vibrationsgeschwindigkeit das Ermüdungspotenzial anzeigt, kann die Vibrationskraft zu Verformungen an Kugeln und Ringen führen und bei hohen Frequenzen, bei denen die Geschwindigkeitswerte recht niedrig sein können, sehr schädlich sein. Aus diesem Grund messen wir auch die Schwingbeschleunigung.
Vibrationsbeschleunigung ist ein Hinweis auf die Vibrationskraft (Kraft = Masse x Beschleunigung). Da Kraft bei höheren Frequenzen schädlich ist, ist die Vibrationsbeschleunigung eine nützliche Messung, wenn ein Lager Vibrationsfrequenzen über 2000 Hz ausgesetzt ist. Die Vibrationsbeschleunigung wird in G (9.81 m/s²) gemessen, diese Messungen werden jedoch häufig in Dezibel (dB) umgerechnet.
Eine niedrige Geräusch-/Vibrationsbewertung wird durch besonderes Augenmerk auf die Oberflächenbeschaffenheit der Laufbahnen und Kugeln, die Rundheit der Ringe und Kugeln und die richtige Käfigkonstruktion erreicht. Es können auch feinfiltrierte, geräuscharme Fette verwendet werden. Diese enthalten weniger, kleinere Feststoffpartikel, die beim Durchgang zwischen Kugeln und Laufbahn Geräusche erzeugen.
Äußere Faktoren wie Umgebungsvibrationen können das Lagergeräusch beeinflussen. Ein weiteres Problem, insbesondere bei kleineren und dünnwandigen Lagern, ist die Ringverformung, die durch eine schlechte Rundheit der Welle oder des Gehäuses verursacht wird. Schmutz- oder Staubverunreinigungen erhöhen außerdem den Lärm- und Vibrationspegel. Manchmal sind schlechte Montagepraktiken oder unsachgemäße Handhabung dafür verantwortlich, was zu Stoßbelastungen führt, die wiederum Kratzer oder Dellen in der Laufbahn verursachen.
Kugellagerschmierstoffe
Richtige Schmierung ist entscheidend für die Lagerleistung. Durch die Schmierung entsteht ein dünner Film zwischen den Kontaktflächen des Lagers, um die Reibung zu verringern, Wärme abzuleiten und Korrosion der Kugeln und Laufbahnen zu verhindern. Schmierstoffe beeinflussen maximale Betriebsgeschwindigkeiten und -temperaturen, Drehmomentniveaus, Geräuschpegel und letztendlich die Lagerlebensdauer. Am häufigsten werden Schmierstoffe auf Mineral- oder Synthetikbasis verwendet. Es gibt viele verschiedene Typen, die für allgemeine oder Hochgeschwindigkeitsanwendungen, geräuscharme Anwendungen, Wasserdichtigkeit oder extreme Temperaturen konzipiert sind.
Silikon-Gleitmittel haben einen großen Temperaturbereich und zeigen eine geringere Änderung der Viskosität mit der Temperatur. Sie sind außerdem gut wasserbeständig und können problemlos mit den meisten Kunststoffen verwendet werden. Sie sind nicht für hohe Belastungen und hohe Geschwindigkeiten geeignet.
Perfluorierte oder PFPE-Schmierstoffe sind nicht brennbar, sauerstoffverträglich und äußerst beständig gegen viele Chemikalien. Sie reagieren nicht mit Kunststoffen oder Elastomeren. Viele haben einen niedrigen Dampfdruck und eignen sich für Vakuum- oder Reinraumanwendungen, während einige Temperaturen von über 300 °C standhalten.
Trockenschmierstoffe Zur Verwendung dort, wo Standardschmierstoffe zu Verunreinigungen führen können, beispielsweise in Vakuumumgebungen. Gängige Materialien wie Molybdändisulfid oder Wolframdisulfid können auf die Kugeln und Laufbahnen poliert oder aufgesputtert werden, um einen reibungslosen Betrieb und höhere Betriebsgeschwindigkeiten als bei ungeschmierten Lagern zu gewährleisten.
Feste Polymerschmierstoffe bestehen aus einem mit Schmieröl imprägnierten synthetischen Polymer, das den größten Teil des Lagerinnenraums ausfüllt. Diese Art von Schmiermittel wird typischerweise in staubigen Umgebungen oder in abgedichteten Lagern verwendet, in denen ein Austreten von Schmiermittel nicht toleriert werden kann, beispielsweise in sauberen Umgebungen und bei Anwendungen mit vertikalen Wellen. Festschmierstoffe weisen eine hervorragende Wasserbeständigkeit auf und halten regelmäßigen Abwaschungen stand. Sie halten auch hohen Vibrationen und Fliehkräften stand.
Dämpfungsfette werden häufig in Automobilteilen verwendet, um Rasseln und Quietschen zu verhindern. Sie werden auch verwendet, um Schaltern, Schiebern, Gewinden und Zahnrädern ein „Qualitätsgefühl“ zu verleihen. Aus dem gleichen Grund können sie auch in langsam rotierenden Lagern, beispielsweise in Potentiometern, eingesetzt werden.
Schmiermittel in Lebensmittelqualität sind für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie erforderlich, um strenge Hygienevorschriften einzuhalten. Für Lager, bei denen es zu gelegentlichem Kontakt mit Lebensmitteln kommen kann, sind Schmierstoffe mit HI-Zulassung erforderlich. Wo kein Kontakt besteht, werden Fette mit H2-Zulassung verwendet. Diese Fette sind zudem auf eine hohe Auswaschbeständigkeit bei Reinigungsprozessen ausgelegt.
Schmiermittelviskosität
Öle und Fette mit niedriger Viskosität werden dort eingesetzt, wo eine geringe Schmiermittelbeständigkeit erforderlich ist, beispielsweise bei empfindlichen Instrumenten. Für Hochlast-, Hochgeschwindigkeits- oder Vertikalwellenanwendungen können Schmierstoffe mit höherer Viskosität spezifiziert werden. Öle mit niedriger Viskosität (oder Fette mit Grundölen mit niedriger Viskosität) werden für Hochgeschwindigkeitsanwendungen bevorzugt, da sie weniger Wärme erzeugen. Obwohl Fette oft eine viel höhere Widerstandsfähigkeit bieten als Öle, können viele moderne Fette mit niedrigem Drehmoment Drehmomentwerte erzeugen, die denen einiger Öle ähneln, insbesondere wenn eine niedrige Fettfüllung verwendet wird.
Öle
Die meisten Öle behalten ihre Konsistenz über einen weiten Temperaturbereich hinweg gut und lassen sich leicht auftragen. Für Anwendungen mit sehr niedrigem Drehmoment sollte ein leichtes Instrumentenöl angegeben werden. Mit Öl sind höhere Laufgeschwindigkeiten möglich, aber da es nicht an Ort und Stelle bleibt, muss eine kontinuierliche Schmierung durch Ölstrahl, Ölbad oder Ölnebel erfolgen, es sei denn, die Geschwindigkeit ist niedrig oder die Rotation dauert nur kurze Zeiträume. Ein ölimprägnierter Phenolkäfig oder ein synthetischer Käfig aus einem Material mit sehr niedrigem Reibungskoeffizienten wie Torlon benötigen keine kontinuierliche externe Schmierung. Diese Arten von Käfigen werden häufig in Dentallagern mit hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment verwendet.
Greases
Fette sind einfach Öle, denen ein Verdickungsmittel beigemischt wird, damit sie im Lager verbleiben. Fette sind im Allgemeinen für schwere Lasten geeignet und haben den offensichtlichen Vorteil, dass sie über einen langen Zeitraum eine konstante Schmierung ohne Wartung gewährleisten.
Überraschenderweise kann zu viel Fett schädlich für ein Lager sein. Eine hohe Fettfüllung bedeutet einen höheren Rollwiderstand (höheres Drehmoment), was für viele Anwendungen möglicherweise nicht geeignet ist, aber noch schlimmer ist das Risiko einer Wärmeentwicklung. Der freie Raum innerhalb eines Lagers ist wichtig, damit die Wärme vom Kontaktbereich zwischen Kugeln und Laufbahn abstrahlen kann. Daher kann zu viel Fett zu einem vorzeitigen Ausfall führen, sofern die Drehzahlen nicht niedrig sind. Die Standardfüllung beträgt 25–35 % des Innenraums, kann jedoch bei Bedarf variiert werden. Für eine Anwendung mit hoher Geschwindigkeit und niedrigem Drehmoment kann ein kleinerer Prozentsatz angegeben werden, während für eine Anwendung mit niedriger Geschwindigkeit und hoher Last eine viel höhere Füllung ratsam sein kann.
Geschwindigkeitsbewertung des Fetts
Fette haben Geschwindigkeitswerte, die manchmal auch „DN“-Werte genannt werden. Die Berechnung für den „DN“ einer Anwendung erfolgt wie folgt:
Drehzahl in U/min x (Lager-Innendurchmesser + Lager-Außendurchmesser) ÷ 2
Angenommen, ein Lager dreht sich mit 20,000 U/min. Der Lager-Innendurchmesser beträgt 8 mm und der Außendurchmesser 22 mm. Die obige Formel ergibt einen DN von 300,000, daher sollte das Fett über diesem Wert liegen. Viele moderne Fette sind für hohe Geschwindigkeiten geeignet, einige haben eine Nennleistung von 1 Million DN oder .
Hersteller können verschiedene Ansätze verfolgen, um eine lange und erfolgreiche Lagerlebensdauer sicherzustellen. Der erste Schritt besteht darin, die Radiallasten auf 6 % bis 12 % der dynamischen Tragzahl des Lagers zu begrenzen. Obwohl das Lager höheren Belastungen standhält, verkürzt sich seine Lebensdauer.
Der nächste Schritt besteht darin, das richtige Material auszuwählen. Auch die Auswahl des richtigen Lagertyps kann eine wichtige Rolle spielen, basierend auf der Erfahrung von AUB Bearings als Spezialist für Dünnringlager, korrosionsbeständige Miniaturlager und Keramiklager. Während alle Radialkugellager über eine gewisse Axiallastfähigkeit verfügen, ist es bei größeren Axiallasten in der Regel am besten, schwere Lager mit tiefen Laufbahnen zu verwenden, da diese bis zu 50 % der statischen Radiallast in axialer Richtung aushalten können.
Obwohl Dünnschichtlager (der Unterschied zwischen Innen- und Außendurchmesser des Lagers ist gering) sehr gut für Kompaktheit und Gewichtsreduzierung geeignet sind. Aufgrund der flachen Laufbahnen können sie nur Axiallasten zwischen 10 % und 30 % der statischen Radialtragzahl des Lagers aufnehmen. Zusätzliche Radial- oder Momentlasten verringern die Schubbelastbarkeit weiter. Übermäßige Schubbelastungen bei Dünnschichtlagern können dazu führen, dass die Kugeln gefährlich nahe an die Oberseite der Laufbahn gelangen.
By Auswahl des passenden Lagers Durch die Berücksichtigung der Schlüsselfaktoren für Radial- und Axiallasten können Ingenieure sicherstellen, dass sie weiterhin Innovationen vorantreiben und gleichzeitig ein Höchstmaß an Präzision, Laufruhe und Lagerlebensdauer liefern.
