Nadellager verwenden nadelförmige Rollen als Wälzkörper für die Drehbewegung. Im Vergleich zu Kugellagern haben Nadellager eine geringere Profilhöhe und eine höhere Tragfähigkeit. Die meisten Radialnadellager können Axialkräfte von über 5 % der Radiallast aufnehmen. Bei Radialanwendungen laufen die Rollen parallel zur Welle. Als mechanische Komponenten helfen Nadellager, Platz zu sparen, wodurch der gesamte Mechanismus kompakter wird. Diese Lager spielen in verschiedenen Produkten wie Autos, Motorrädern, Druckmaschinen, Industrierobotern und Baumaschinen eine entscheidende Rolle.
AUBEARING fertigt Nadellager verschiedener Bauarten:
Rollen- und Käfiglager sind einfach zu bedienende Lager mit hoher Tragfähigkeit trotz ihrer geringen Größe. Die spezielle Käfigstruktur führt die Rollen und gewährleistet so einen stabilen Lauf auch bei hohen Drehzahlen. Die Konstruktion der Käfiglager sorgt für eine optimale Lastverteilung zwischen Rollen und Laufbahnen und kontrolliert das radiale Lagerspiel. Sie zeichnen sich zudem durch hohe Drehzahlen und Toleranz gegenüber Wellenfluchtungsfehlern oder Lastdurchbiegungen aus. Rollen- und Käfiglager reduzieren Spannungsspitzen an den Rollenenden aufgrund mäßiger Fluchtungsfehler oder Wellenbiegungen und verlängern dadurch die Lagerlebensdauer. Typische Anwendungsgebiete sind Planetengetriebe in Automobilen, Getriebe und Robotergetriebe.
Gezogene Nadellager von AUBEARING zeichnen sich durch einen Käfig und einen vollständigen Wälzkörper mit einer einzigartigen Außenringstruktur aus. Diese einfach zu montierenden Lager verfügen über die dünnsten Außenringe aller Wälzlager und bieten gleichzeitig hohe Tragfähigkeit, hohe maximale Drehzahlen und ausgezeichnete Verschleißfestigkeit. Sorgfältig ausgewählte legierte Stähle halten hohen maximal zulässigen Belastungen stand, und oberflächengehärtete Käfige tragen zur Langlebigkeit der Lager unter rauen Bedingungen bei. Gezogene Nadellager mit integrierten Dichtungen sind in bestimmten Größen erhältlich. Lippendichtungen begrenzen die Betriebstemperatur der Lager auf -30 °C bis +110 °C (-25 °F bis +225 °F) über den gesamten Einbauspielraum. Die gestanzten Außenringe sind so konstruiert, dass sie Fett oder druckloses Öl im Lager halten und gleichzeitig das Eindringen von Verunreinigungen in den Laufbahnbereich verhindern. Standardmäßige Lippendichtungen sind mit gängigen Schmierölen und Kraftstoffen auf Mineralölbasis kompatibel, werden jedoch durch bestimmte feuerfeste Hydrauliköle und die meisten gängigen Lösungsmittel beeinträchtigt. Gezogene Nadellager sind genauso einfach zu handhaben und zu montieren wie lose Wälzlager, werden jedoch vormontiert geliefert. Das Gehäuse (das als Außenlaufbahn dient) wird präzise aus kohlenstoffarmem Stahl gestanzt und oberflächengehärtet, ohne dass eine Nachbearbeitung erforderlich ist. Dadurch sind diese Lager kostengünstig. Typische Anwendungsbereiche sind Getriebewellenlager, Riemenscheibenlager, Zahnradpumpen und Führungslager.
Vollnadellager bieten maximale Tragfähigkeit und höchste Präzision auf engstem Raum. Sie eignen sich für verschiedene Betriebsbedingungen. Die Lagerringe bestehen aus sorgfältig ausgewählten, vakuumentgasten Wälzlagerstählen oder Einsatzstählen, die Wälzkörper sind präzisionsgeschliffen und wärmebehandelt. Leichte und extrem robuste Käfige führen die Wälzkörper präzise und gleichmäßig. Hochwertige Materialien gewährleisten eine hohe Steifigkeit und ermöglichen die Aufnahme von hohen und stoßartigen Belastungen. Diese Lager sind mit und ohne Innenring erhältlich; die Ausführung ohne Innenring nutzt die Welle direkt als Wälzfläche.
Kugelgelenk- Nadellager besitzen eine vom Außenring getrennte Außenlaufbahn, die als Hülse dient. Die Laufbahn weist ein konkaves Außenprofil mit Kunststoffringen auf. Dadurch können Kugelgelenk-Nadellager geringfügige statische Fluchtungsfehler der Welle ausgleichen.
Nadellager mit bearbeiteten Ringen werden für Anwendungen mit höheren Belastungsanforderungen eingesetzt. Es gibt hauptsächlich zwei Ausführungen: Nadellager ohne Innenring und solche mit Innenring. Lager ohne Innenring werden mit gehärteten und geschliffenen Wellen verwendet, wodurch größere Wellen für eine höhere Steifigkeit möglich sind. Lager mit Innenring kommen zum Einsatz, wenn das Härten und Schleifen der Welle nicht realisierbar oder praktikabel ist.
Nadellager sind Axial-Rollenlager mit Käfigen aus oberflächengehärteten Stahlplatten. Die Rollen sind sicher im Käfig fixiert, was auch unter hohen axialen Belastungen einen reibungslosen Lauf gewährleistet. Dank ihrer kompakten Bauweise lassen sie sich problemlos im gleichen Bauraum wie herkömmliche Anlaufscheiben austauschen. Verschiedene Ausführungen sind erhältlich, darunter Einzellager, integrierte Rollenlager oder Lager mit unterschiedlichen Rollendicken, um den jeweiligen Einbaubedingungen gerecht zu werden. Diese Lager sind für die Aufnahme axialer Belastungen auf engstem Raum ausgelegt und verwenden gehärtete Stahlkäfige zur Aufnahme der Nadelrollen. Obwohl Nadellager in der Regel weniger Platz benötigen als herkömmliche Anlaufscheiben, bieten sie hervorragende Reibungseigenschaften und eine höhere Tragfähigkeit. Anlaufscheiben mit unterschiedlichen Dicken sind erhältlich, falls angrenzende Oberflächen nicht auf eine geeignete Härte von 58 HRC oder gleichwertig gehärtet werden können. Nadellager sind für hohe Drehzahlen und axiale Belastungen geeignet. Sie werden häufig in Automatikgetrieben eingesetzt und bieten geringe Reibung auf engstem Raum.
Um die gewünschte Lagerleistung zu erzielen, ist die Auswahl der geeigneten Nadellager nur der Anfang. Der Lagerbetrieb wird von mehreren spezifischen Faktoren beeinflusst, darunter Schmierung, Härte und Oberflächenbeschaffenheit der Laufbahnen sowie Lagersitze.
Schmierung : Ölschmierung wird im Allgemeinen bevorzugt, da sie höhere Drehzahlen ermöglicht, indem sie als Kühlmittel wirkt, Verunreinigungen entfernt und das Schmiermittel leichter in den Lagerbereich einbringt. Zu den besten Methoden gehören die Schmierung durch Zuführung, Ölspritzung oder Ölnebel. Lager können bei Bedarf auch mit Fett geschmiert werden. Käfiglager verfügen typischerweise über größere Fettspeicher und bieten so eine längere Schmierlebensdauer, wenn eine Nachschmierung nicht möglich ist. Die Lagerlebensdauer in solchen Anwendungen hängt von der Schmierfettlebensdauer ab, die bei der Lebensdauerberechnung berücksichtigt werden muss. Dichtungen tragen dazu bei, Schmierstoffe im Lager zu halten und Verunreinigungen fernzuhalten.
Laufbahnoberflächen : Eine gute Lagerleistung hängt von den Material- und geometrischen Eigenschaften der Laufbahnen ab.
Härte : Ein wesentlicher Vorteil von Nadellagern ist die Möglichkeit, die Laufflächen als Innen- oder Außenringe oder beides zu nutzen. Die Tragfähigkeit der Lager basiert üblicherweise auf einer Laufbahnhärte von 58 HRC oder einem gleichwertigen Wert. Bei niedrigeren Werten verringert sich die Tragfähigkeit der Lager-Laufbahn-Kombination. Oberflächenhärtung, Induktionshärtung und Durchhärtung sind zulässige Verfahren. Lässt sich die Welle nicht auf 58 HRC härten, werden separate Innenringe verwendet. Diese werden mithilfe von Schultern oder Sicherungsringen auf der Welle positioniert.
Oberflächenbeschaffenheit : Eine exzellente Oberflächenbeschaffenheit der Laufbahnen ist entscheidend für einen optimalen Schmierfilm zwischen Rollen und Laufbahnen. Raue Oberflächen ermöglichen es Unebenheiten, den Schmierfilm zu durchdringen, was zu schnellerer Materialermüdung und schließlich zum Fressen führt. Die Oberflächenrauheit der inneren Laufbahn sollte 16 Minuten Ra nicht überschreiten; eine feinere Mikrofeinbearbeitung verlängert die Lebensdauer erheblich. Bei Nadel- oder Rollen-Käfig-Baugruppen mit vollem Rollensatz erzielt eine Oberflächenrauheit der äußeren Laufbahn von unter 16 Minuten optimale Ergebnisse. Die Laufbahnen müssen frei von Kratzern und Defekten sein.
Geometrische Form : Die ideale Laufbahnoberfläche für Radialnadellager ist ein perfekter Zylinder. Jede Abweichung erhöht den Geräuschpegel und verkürzt die Lagerlebensdauer. Daher sollte die Rundheit von Wellen und Lagersitzen innerhalb der Hälfte der empfohlenen Fertigungstoleranzen oder 0.0003 Zoll (0,076 mm) liegen, je nachdem, welcher Wert kleiner ist. Eine konische Laufbahn führt zu erhöhter Rollenbeanspruchung und reduzierter Lagerlebensdauer. Noch schädlicher ist eine Laufbahngeometrie, die ungleichmäßigen Rollenkontakt verursacht, beispielsweise aufgrund von Oberflächenunebenheiten oder Defekten. Außerdem dürfen die Rollen nicht über die Laufbahnoberfläche hinausragen. Dies kann zu Spannungskonzentrationen und vorzeitigem Ausfall führen. Im Allgemeinen sollte bei Vollrollenlagern die Neigung der Welle relativ zur Lagerachse 0.0010 Zoll pro Zoll nicht überschreiten; bei Käfiglagern sollte die Neigung der Welle relativ zur Lagerachse 0.0015 Zoll pro Zoll nicht überschreiten. Kürzere Lager sind neigungstoleranter.
Lagersitze : Für den einwandfreien Betrieb von Nadellagern mit gezogenen Lagerschalen ist eine korrekte Montage unerlässlich, um die richtige Größe und Rundheit des Außenlagergehäuses zu gewährleisten. In der Regel genügt es, das Lager mit Standardwerkzeugen und einer Handpresse einzupressen. Eine axiale Positionierung ist meist nicht erforderlich. Bei Lagergehäusen aus Stahl oder hochwertigem Gusseisen kann deren Querschnitt so klein sein, dass er das 1,5- bis 2-fache des Lagerquerschnitts beträgt. Bei Leichtmetallgehäusen kann ein ähnlicher Querschnitt ausreichen, jedoch ist die Wahl entsprechend kleinerer Bohrungsdurchmesser entscheidend für die korrekte Lagergröße und Rundheit. Hochleistungs-Nadellager werden in Lagersitzen mit Spiel montiert, wenn die Last relativ zum Lagersitz stationär ist; bei rotierender Last erfolgt die Montage mit einer engen Übergangspassung. Unabhängig von der Passung sind Lagersitzschultern und Sicherungsringe oder andere Methoden zur axialen Positionierung zu verwenden, um den Außenring zu sichern.
Lagermaterialien – Lagerkäfige trennen die Wälzkörper und verteilen die Lasten gleichmäßig im Lager. Sie reduzieren außerdem Lagergeräusche, verbessern die Laufeigenschaften und verhindern Schlupf. Darüber hinaus umschließen sie die Wälzkörper in einem einzigen Bauteil. Stahl ist das gängigste Käfigmaterial für Nadellager. Kunststoffkäfige können eingesetzt werden, sofern die Betriebsbedingungen dies zulassen. Schmierung und Oberflächenbehandlungen reduzieren die Reibungswärme. Einige Ausführungen von Nadellagern mit gezogenen Lagerschalen verzichten auf Käfige und enthalten eine vollständige Wälzkörperbestückung. Diese Lager vereinen maximale Tragfähigkeit mit der Kosteneffizienz von Lagern mit gezogenen Lagerschalen. Bei dieser Bauart halten nach innen gerichtete Dichtlippen die Wälzkörper in den Lagerringen. Tests haben folgende Reibungskoeffizienten für Nadellager mit und ohne Käfig ermittelt: Nadellager mit Käfig: 15 × 10⁻⁴; Nadellager mit vollständiger Wälzkörperbestückung: 25 × 10⁻⁴.
Dichtungen . Dichtungen (sofern vorhanden) isolieren Wälzkörper, Käfige und Schmierstoffe in rauen Umgebungen vor Verunreinigungen und Feuchtigkeit. Sie müssen Oxidation, hohen Temperaturen und Chemikalien standhalten, denen Lager ausgesetzt sein können. Abgedichtete Lager verfügen typischerweise über eine Inspektionsöffnung im Außenring zur Nachschmierung. Dichtungen arbeiten am effektivsten, wenn die Reibung zwischen Dichtung und Lager bzw. Welle minimiert wird. Zusätzliche Oberflächenbehandlungen oder Schmierung können diese Reibung reduzieren. Lager mit integrierten Dichtungen laufen im Vergleich zu offenen Lagern mit relativ niedrigeren Drehzahlen. Dichtungen bestehen üblicherweise aus Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Polyurethan oder Fluorelastomer.
