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So wählen Sie das richtige Lager aus
A Lager ist ein mechanisches Bauteil, dessen Funktion darin besteht, eine rotierende Baugruppe zu führen. Somit ermöglichen Lager, dass sich ein Element relativ zum anderen dreht. Daher sind Lager hochpräzise Teile, die es Geräten ermöglichen, sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu bewegen und Lasten effizient zu transportieren. Sie müssen äußerst präzise und langlebig sein und bei hohen Geschwindigkeiten mit minimalem Lärm und Vibration arbeiten können. Diese Art von Ausrüstung findet sich in allen Anwendungen wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie, Baumaschinen, landwirtschaftliche Maschinen, CNC Maschinen, usw.
Es gibt vier Haupttypen von Lagern: Kugellager, Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager und Nadellager. Obwohl Kugellager die am weitesten verbreitete Art von Lagern sind, hat jedes seine Vor- und Nachteile. Deshalb empfehlen wir Ihnen, jedes dieser Lager zu vergleichen, um herauszufinden, welches das ideale Lager für Ihre Anforderungen ist.
Welche Priorität gilt bei der Lagerauswahl?
Wir wählen das beste Lager gemäß der in der folgenden Tabelle aufgeführten Reihenfolge aus. Beachten Sie, dass die folgende Reihenfolge nur als Referenz dient. Wenn Sie tatsächlich entscheiden, welches Lager Sie verwenden möchten, sind vergangene Erfolge und Verbesserungspunkte die wichtigsten Faktoren, daher besteht keine Notwendigkeit, diese Reihenfolge wörtlich zu befolgen.
| Order | Prüfungsgegenstand | Wichtige Punkte zur Bestätigung |
|---|---|---|
| ① | Lagertyp | Welche Belastungsgröße und -richtung benötigen Sie? Passt es in den Einbauraum? |
| ② | Lageranordnung | Verwenden Sie zwei (oder) Lager auf einer Welle? |
| ③ | Lagerabmessungen und Lebensdauer | Entsprechen die Abmessungen und die Lebensdauer Ihren Anforderungen? |
| ④ | Lagergrenzgeschwindigkeit, Laufgenauigkeit, Passungen und Lagerluft | Hat es die nötige Laufgenauigkeit und Steifigkeit für die Maschine? Hat es die Passungen und das Innenspiel, um seiner Lebensdauer gerecht zu werden? |
| ⑤ | Lagervorspannung und Steifigkeit | Hat es die nötige Steifigkeit für die Maschine? |
| ⑥ | Lagerschmierung | Kann sich das Lager über einen langen Zeitraum stabil drehen? |
| ⑦ | Komponenten rund um das Lager | Welche tragende Umgebungsstruktur/-baugruppe suchen Sie? |
| ⑧ | Lagermontage und -demontage | Wird es die Wartung/Inspektion der Maschine erleichtern? |
Größe
Der Platz, den Lager bieten, ist normalerweise recht begrenzt. In vielen Fällen wird der Wellendurchmesser bzw. Lagerbohrungsdurchmesser entsprechend den Konstruktionsanforderungen bestimmt. Daher müssen Art und Größe des Lagers den festgelegten Spezifikationen entsprechen.
Beispielsweise ist ein Lager, das in einem Zahnarztbohrer verwendet wird, offensichtlich viel kleiner als ein Lager, das in einer Bohrinsel verwendet wird.
Belastung
Wenn die meisten Leute eine Maschine konstruieren, dimensionieren sie zunächst die Welle entsprechend den Festigkeitsanforderungen und wählen dann die Lager entsprechend aus. Der zweite zu berücksichtigende Faktor ist die Belastung, die das Lager tragen kann.
Es gibt zwei Arten von Lasten:
– Axiale Belastung: parallel zur Rotationsachse
– Radiale Belastung: senkrecht zur Rotationsachse
1) Wenn die Belastung überwiegend radial (senkrecht zur Welle) ist, verwenden Sie ein Radiallager, und wenn die Belastung überwiegend axial ist (in der gleichen Richtung wie die Welle), verwenden Sie ein Axiallager. Axiallasten werden manchmal auch als Schublasten bezeichnet.
2) Kugellager werden verwendet, wenn die Lagerbelastung gering ist, und Rollenlager werden verwendet, wenn sie schwer ist.
3) Wenn die Radiallast und die Axiallast gleichzeitig auf ein einzelnes Lager wirken (kombinierte Last), werden Rillenkugellager oder Schrägkugellager gewählt, wenn die kombinierte Last gering ist. Wenn die kombinierte Belastung groß ist, werden Kegelrollenlager verwendet.
Wenn große Axiallasten aus zwei Richtungen wirken, können Sie zwei Lager kombinieren oder zweireihige Lager verwenden.
Jeder Lagertyp ist speziell für die Aufnahme axialer oder radialer Belastungen ausgelegt. Einige Lager können beide Belastungen aufnehmen; in diesem Fall sprechen wir von kombinierten Belastungen. Wenn Sie beispielsweise kombinierte Lasten tragen müssen, empfehlen wir die Wahl von Kegelrollenlagern. Wenn Sie ein Lager benötigen, das hohen radialen Belastungen standhält, empfehlen wir Ihnen Zylinderrollenlager. Wenn Ihre Lager hingegen leichtere Lasten tragen müssen, können Kugellager ausreichend sein, da diese in der Regel günstiger sind.
Genauigkeitsanforderungen
Der dritte wichtige Aspekt bei der Auswahl eines Lagers ist die Genauigkeit. Bestimmte Anwendungen, wie z. B. Lager für CNC Maschinenerfordern eine hohe Präzision. Bei anderen Anwendungen, beispielsweise bei Einkaufswagenrädern, ist die Präzision kein großes Problem.
Flexibilität, Gehäusevariationen und Herstellungsfehler können zu einer Fehlausrichtung führen. Bei erheblicher Fehlausrichtung kann es aufgrund der unzulässigen Fehlausrichtung zum Lagerausfall kommen. Wenn Fluchtungsfehler ein wichtiges Thema sind, sind Kugellager oder Lagereinheiten mit selbstausrichtenden Eigenschaften die richtige Wahl.
Drehgeschwindigkeit
Die Drehzahl ist ein weiterer Faktor, der berücksichtigt werden sollte. Einige Lager halten hohen Drehzahlen stand. Das Vorhandensein von Käfigen in Zylinderrollenlagern und Nadellagern ermöglicht höhere Drehzahlen als Lager ohne Käfige. Allerdings geht die Wahl einer höheren Geschwindigkeit manchmal zu Lasten der Belastung. Sie sollten auch eine mögliche Fehlausrichtung berücksichtigen; Einige Lager sind hierfür nicht geeignet, beispielsweise zweireihige Kugellager.
Daher ist auf die Lagerkonstruktion zu achten: Spannlager und Gelenklager können diese Fehlausrichtungen problemlos ausgleichen. Wir empfehlen Ihnen, selbstausrichtende Lager zu bevorzugen, die Ausrichtungsfehler, die durch Wellenbiegung oder Montagefehler verursacht werden, automatisch korrigieren. Ebenso sind die Betriebsbedingungen bei der Auswahl des idealen Lagers von großer Bedeutung. Daher ist es notwendig, die Umgebung zu analysieren, in der Sie das Lager verwenden werden. Ihre Lager können auf verschiedene Weise verunreinigt werden. Bestimmte Anwendungen können zu Lärmbelästigung, Stößen und/oder Vibrationen führen.
Langlebigkeit
Wenn es um Haltbarkeit geht, müssen viele Faktoren berücksichtigt werden, darunter Steifigkeit und Temperaturtoleranz. Unter Belastung können sich die Lagerkontaktflächen verformen, was in manchen Anwendungen ein ernstes Problem darstellen kann. Von den Minustemperaturen, mit denen Bohrinseln in Alaska zu kämpfen haben, bis hin zu den 100-Grad-Wüsten Saudi-Arabiens sollte die Bandbreite der Betriebstemperaturen, denen ein Lager standhalten kann, ebenfalls ein wichtiges Auswahlkriterium sein.
Seal
Die Wahl des Dichtungssystems ist notwendig, um den korrekten und dauerhaften Betrieb des Lagers sicherzustellen; Daher ist es wichtig sicherzustellen, dass das Lager immer gut vor Verunreinigungen und äußeren Einflüssen wie Staub, Wasser, korrosiven Flüssigkeiten und sogar gebrauchten Schmiermitteln geschützt ist. Diese Wahl hängt von der Art des Schmiermittels, den Umgebungsbedingungen (und der Art der Verschmutzung), dem Flüssigkeitsdruck und der Drehzahl ab. Um Ihnen einen guten Ausgangspunkt zu geben, ist der Flüssigkeitsdruck der entscheidende Faktor bei der Auswahl eines Dichtungssystems. Bei hohen Drücken (z. B. im Bereich von 2-3 bar) sind Gleitringdichtungen ideal. Ansonsten hängt die Wahl direkt von der Art des Schmierstoffs, Fetts oder Öls ab. Die gebräuchlichsten Lösungen für die Fettschmierung sind beispielsweise: Deflektoren oder Unterlegscheiben, bearbeitete oder schmale Kanäle mit Rillen;
Vorspannung
Auch die Einsatzbedingungen können Ihre Wahl beeinflussen, insbesondere bei der Montage von Lagern. In manchen Fällen können Sie einer Lagerbaugruppe eine Vorspannung hinzufügen, um deren Steifigkeit zu erhöhen. Darüber hinaus wirkt sich die Vorspannung positiv auf die Lagerlebensdauer und den Geräuschpegel des Systems aus.
Beachten Sie, dass Sie zur Auswahl der Vorspannung (radial oder axial) die Steifigkeit aller Teile durch Software oder Experimente kennen müssen. Bei Ihren Auswahlkriterien müssen Sie auch den idealen Werkstoff für das Lager berücksichtigen. Lager können aus Metall, Kunststoff oder Keramik bestehen. Das Lagermaterial hängt vom Verwendungszweck ab. Wir empfehlen Ihnen, die Lager zu wählen, die am widerstandsfähigsten gegen Druck sind. Beachten Sie jedoch, dass sich das verwendete Material auf den Preis des Lagers auswirkt.
Hilft dabei
Einige Lageranwendungen erfordern eine regelmäßige Demontage und erneute Montage zur Inspektion und Wartung. Für diese Anwendungen sind Lager mit teilbaren Ringen am besten geeignet.
Wenn es darum geht, die Leistung eines beliebigen Lagertyps zu verlängern und zu unterstützen, ist die Bedeutung einer gründlichen Schmierung nicht zu unterschätzen. Über- und Unterschmierung, Verunreinigungen und gemischte Schmierstoffe können sich alle auf die Lagerleistung auswirken. Es ist auch wichtig, die „Fettlebensdauer“ zu berücksichtigen, die Zeitspanne, die ein Lager zwischen den Nachschmierungen in Betrieb bleiben kann.
Warum Kugellager wählen?
Die am häufigsten verwendeten Lager sind Rillenlager Kugellager. Kommt in nahezu allen Produkten des allgemeinen Maschinenbaus vor. Kugellager sind in der Regel für den radialen Kontakt optimiert. Das bedeutet, dass sie nützlich sind, wenn die Kontaktkraft mit dem Lager senkrecht zur Drehachse wirken soll. Sollen Kugellager für axiale Belastungen eingesetzt werden, ist darauf zu achten, dass die Einheit nur mäßige axiale Belastungen aufnimmt. Dieser Nachteil kann jedoch durch die Verwendung einer zweireihigen Kugellagerstruktur vermieden werden. Kugellager sind nicht nur kostengünstig, sondern auch am kompaktesten und damit der am weitesten verbreitete Lagertyp.
Rillenkugellager haben folgende Vorteile:
(a) Rillenkugellager haben aufgrund der relativ großen Kugelgröße eine hohe Tragfähigkeit.
(b) Rillenkugellager tragen radiale und axiale Belastungen.
(c) Aufgrund des Punktkontakts zwischen den Kugeln und den Laufringen hat dieses Lager weniger Reibungsverluste und den daraus resultierenden Temperaturanstieg. Die maximal zulässige Drehzahl der Welle hängt von der Temperaturerhöhung des Lagers ab. Daher weisen Rillenkugellager eine hervorragende Leistung auf, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen.
(d) Rillenkugellager erzeugen aufgrund des Punktkontakts weniger Lärm. (e) Der Bohrungsdurchmesser von Rillenkugellagern variiert zwischen einigen Millimetern und 400 mm.
Für kleine Lager mit hohen Drehzahlen empfehlen wir dringend den Einsatz von Kugellagern.
Warum Zylinderrollenlager wählen?
Zylinderrollenlager kann großen radialen Belastungen standhalten, sogar sehr großen radialen Belastungen. Es gibt viele Arten von Zylinderrollenlagern. Sie variieren je nach Anzahl der Rollenreihen (eins, zwei oder vier) und ob sie Käfige haben. Durch den Käfig kann das Lager erhebliche Radiallasten und hohe Drehzahlen aufnehmen. Durch den Verzicht auf einen Käfig kann das Lager über Rollenreihen verfügen und somit größere Radiallasten aufnehmen. Der einzige Nachteil besteht darin, dass Zylinderrollenlager ohne Käfig nicht so hohe Drehzahlen aushalten wie Zylinderrollenlager mit Käfig. Zylinderrollenlager sind sehr robust und haben eine lange Lagerlebensdauer.
Bei Kugellagern wird der Punktkontakt durch den Linienkontakt ersetzt Rollenlager wenn in einem bestimmten Raum maximale Tragfähigkeit erforderlich ist. Zylinderrollenlager bestehen aus relativ kurzen Rollen, die durch Käfige positioniert und geführt werden.
Zylinderrollenlager haben folgende Vorteile:
(a) Zylinderrollenlager haben aufgrund des Linienkontakts zwischen Rollen und Laufbahnen eine sehr hohe radiale Belastbarkeit.
(b) Zylinderrollenlager sind steifer als Kugellager.
(c) Niedriger Reibungskoeffizient für weniger Reibungsverluste bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen.
Warum sollten Sie sich für Kegelrollenlager entscheiden?
Kegelrollenlager können radiale, axiale und kombinierte Belastungen (gleichzeitig) aufnehmen. Aufgrund seiner hohen Steifigkeit kann die Last sehr schwer sein. Wenn Sie sich über den Unterschied zwischen einem Kugellager und einem Kegelrollenlager nicht sicher sind, beachten Sie, dass ein Kegelrollenlager gleicher Größe höhere Belastungen bewältigen kann.
Wir empfehlen diesen Lagertyp daher für Maschinenwellen, Fahrzeuggetriebe (vom Auto bis zum Boot, Helikopter) oder für Lenkräder von Pkw oder Lkw.
Kegelrollenlager haben folgende Vorteile:
(a) Kegelrollenlager können großen radialen und axialen Belastungen standhalten.
(b) Kegelrollenlager haben eine höhere Steifigkeit.
(c) Kegelrollenlager bestehen aus trennbaren Teilen und können leicht montiert und demontiert werden.
Warum Nadellager wählen?
Als Zylinderrollenlager Nadellager sind mit oder ohne Käfige erhältlich. Wenn sie einen Käfig haben, können sie sehr hohen Drehzahlen standhalten, wohingegen Nadellager ohne Käfig sehr hohen radialen oder axialen Belastungen standhalten können. Beachten Sie auch, dass diese Lager klein sind und daher einen geringen Platzbedarf haben. Beispielsweise werden sie häufig in Getrieben eingesetzt.
