Arten von Wälzlagern & Wälzlagerungen

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Wälzlagerarten im Überblick

Einführung

Lager werden zum Führen von Wellen eingesetzt. Sie müssen Kräfte aus verschiedenen Richtungen abfangen und auf einen Ständer oder ein Gehäuse ableiten können, um die Welle gegen zu hohe Beanspruchung von oben* (Radialer Kraftaufnahme Fr) und der Seite* (Axiale Kraftaufnahme Fa) abzusichern. Da die Vielfalt der Anforderungen in Maschinen groß ist, gibt es entsprechend auch eine Vielzahl von Lagerarten, welche wir in diesem Beitrag kurz beleuchten werden. Dabei handelt es sich um Auszüge verschiedener Lagertypen. Genauer werden wir dabei nur auf die Wälzlager eingehen.

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Generisch lautet die Funktionsbeschreibung wie folgt: Lager haben die Aufgabe, relativ zueinander bewegliche, insbesondere drehbewegliche Teile in Maschinen und Geräten abzustützen und zu führen und die wirkenden äußeren Kräfte aufzunehmen und auf Fundamente, Gehäuse order ähnliche Bauteile zu übertragen.

*Bei horizontaler Einbaulage der Welle.

Einteilung von Lagern allgemein

Um Wälzlager richtig einordnen zu können, befinden wir mit einer kleinen Übersicht über die Kategorisierung von Lagern allgemein.

Typischerweise können die Lager nach vier verschiedenen Kriterien unterteilt werden:

1. Gleitlager: Kraft / Bewegung wird durch bloßes Gleiten auf dem Lager aufgenommen

2. Wälzlager: Kraft / Bewegung wird über Rollen oder Kugeln vom Lager aufgenommen (Thema dieses Beitrages)

3. Magnetlager: Kraft / Bewegung wird berührungsfrei durch Magnetkraft übertragen

1. Festlager: Aufnahme von Quer- und Längskräften, da keine Verschiebemöglichkeiten

2. Loslager: Aufnahme nur von Querkräften, da Verschiebemöglichkeit in Längsrichtung

3. Stützlager: Aufnahme von Längskräften nur in einer Richtung und von Querkräften

1. Axiallager: Kraftaufnahme in axialer Kraftrichtung Fa (Senkrecht zum Wellenquerschnitt).

2. Radiallager: Kraftaufnahme in radialer Kraftrichtung Fr (Seitlich zum Wellenquerschnitt).

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Häufig können Lager auch beide Kräfte gleichzeitig aufnehmen, sind jedoch in der Regel auf eine Belastungsart spezialisiert.

1. Stehlager

2. Flanschlager

3. Pendellager

4. Augenlager

Optional kann noch in die Montagemöglichkeit unterschieden werden:

Geteilte Lager, ungeteilte Lager und zerlegbare Lager.

Arten von Wälzlagern

Kugelgeführte Wälzlager

Rillenkugellager

Beschreibung:

Das Rillenkugellager ist das am häufigsten anzutreffende Wälzlager. Zwischen Innen- und Außenring befinden sich Kugeln, worüber die Kraft vom Rotationselement zum Gehäuse übertragen wird. Die Kugeln werden durch einen einen Wälzlagerkäfig in Position gehalten und durch eingebrachte Nuten im Lager geführt.

Das „Innenleben“ des Lagers kann je nach Bedarf und Anwendung abgedeckt oder abgedichtet werden, um es zum Beispiel vor Eindringen von Schmutz zu schützen. Darüber hinaus werden gelegentlich unterschiedliche Kugeln für unterschiedliche technische Einsatzfälle verwendet.

Verwendung:

Sehr verbreitetes Anwendungsfeld in Maschinen- und Fahrzeugbau bei Lagerungen ohne spezielle Anforderungen.

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Schrägkugellager

Beschreibung:

Beim (einreihigen) Schrägkugellager (Abb. links) besitzen die Lagerringe jeweils eine hohe und eine niedrige Schulter. Die Bauform ist so beschaffen, dass Sie keine Demontage des Lagers zulässt. Es zählt also zu den nicht zerlegbaren Lagern (in der Standardausführung). Sie besitzen in der Regel eine höhere Kugelanzahl und können somit höhere Axialkräfte aufnehmen. Da sie aufgrund der Bauform nur einseitig axial belastbar sind, werden sie mit anderen Schrägkugellagern entgegengesetzt montiert.

Beim zweireihigen Schrägkugellager (Abb. rechts) sind sinnbildlich zwei einreihige Schrägkugellager gegenläufig zueinander angebracht.

Verwendung:

Lagerung von möglichst kurzen, biegesteifen Wellen bei hoher radialer und axialer Belastung. Darunter zählen zum Beispiel Schneckenwellen oder Fahrzeugachsen.

Schulterkugellager

Beschreibung:

Bei dem Schulterkugellager handelt es sich um ein zerlegbares Lager. Es kann in Folge seiner Bauart nur geringe radiale und einseitig axiale Kräfte aufnehmen und sind dementsprechend normalerweise nur bei kleinen Wellendurchmessern bis ca. 30 mm im Einsatz.

Verwendung:

Häufig werden Schulterkugellager eingesetzt in Messgeräten und kleinen elektrischen Geräten, insbesondere Haushaltsgeräten.

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Pendelkugellager

Beschreibung:

Das Pendelkugellager kann geringe Wellen-Schiefstellungen/Fluchtungsfehler ausgleichen (bis ungefähr 4°). Zwei Kugelreihen sind nebeneinander angeordnet und der Lageraußenring hat eine hohlkugelige Form, womit der Winkelausgleich gewährleistet werden kann. Sie sind axial, sowohl auch radial belastbar.

Auf keinen Fall sollten sie als Gutmacher für Einbautoleranzen angesehen werden und nur dort eingesetzt werden, wo es technisch unvermeidbar ist.

Verwendung:

Überall dort, wo es etwas gröber zugeht. Klassisch werden Pendelkugellager bei Förderanlagen, Landmaschinen und ähnlichen Anwendungen eingesetzt.

Axial-Rillenkugellager

Beschreibung:

Die Bauart der Axial-Rillenkugellager unterscheidet sich komplett von denen der anderen Radiallager, denn die Lagerscheiben sind relativ zur Welle um 90° gedreht und somit parallel zum  Wellenquerschnitt angeordnet. Dadurch haben sie die Möglichkeit hohe Axialkräfte aufzunehmen, wie man der Zeichnung gut entnehmen kann.

Man unterscheidet zwischen einseitig wirkenden (Abbildung links), zweiseitig wirkenden (Abbildung rechts) und einseitig wirkend mit kugeliger Gehäusescheibe. Einseitig wirkende Axialkugellager können axiale Belastungen nur in einer Richtung aufnehmen, wobei das zweiseitig wirkende entsprechend Axialkräfte aus beiden Richtungen aufnehmen kann, da mit zwei Kugelreihen ausgeführt. Radialkräfte kann das Axial-Rillenkugellager nicht aufnehmen.

Verwendung:

Wenn die Axialkräfte so hoch sind, dass sie von Radiallagern nicht mehr aufgenommen werden können, kommen Axiallager zum Einsatz, wie beispielsweise in Bohrspindeln und Schneckentrieben. 

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Rollengeführte Wälzlager

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Zylinderrollenlager

Beschreibung:

Wie man es dem Namen entnehmen kann, befinden sich zwischen den Lagerringen keine Kugeln, sondern zylinderförmige Rollen. Dadurch können viel höhere radiale Kräfte aufgenommen werden, da die Auflagefläche dieser Rollen entsprechend höher ist als bei Kugeln, die nur einen punktförmigen Berührungspunkt haben. Jedoch können sie dafür weniger bis keine axialen Kräfte aufnehmen. 

Die Rollen können käfiggeführt aber auch vollrollig (höhere Rollenzahl -> höhere Tragfähigkeit) ausgeführt sein.

Sie verlangen einen sehr genauen Einbau und verzeihen keinerlei Fluchtungsfehler.

Zylinderrollenlager gibt es in verschieden Bauarten (u.a. auch zerlegbar), welche sich insbesondere in Ihrer Aufnahmemöglichkeit axialer Kräfte unterscheidet. Auf der Abbildung zum Beispiel als Loslager Bauart N (Innenbordlager).

Eine Sonderbauform des Zylinderrollenlagers ist das Nadellager. Es besitzt durch seine sehr kleinen Wälzkörper eine sehr niedrige Bauform. Beliebt bei kleinen bis mittleren Drehzahlen und Pendelbewegungen.

Verwendung:

In Elektromotoren und Getrieben. Für Achslager von Schienenfahrzeugen, sowie in Walzwerken.

Kegelrollenlager

Beschreibung:

Das Kegelrollenlager ist ein Wälzlager was für besonders hohe radiale und axiale Belastungen eingesetzt werden kann. Die Rollen sind kegelförmig und sind in verschiedene Druckwinkelbereiche eingeteilt. Kegelrollenlager treten immer paarweise in einer X- oder O-Anordnung auf. Sie müssen gegenläufig montiert werden, da sie nicht selbsthaltend sind (Der Außenring lässt sich vom Innenring lösen).

Verwendung:

Bei Radnabenlagerungen von KFZ, Spindellagerungen von Werkzeugmaschinen und Lagerungen von Schnecken- und Kegelradgetrieben.

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Tonnen- und Pendelrollenlager

Beschreibung:

Das (einreihige) Tonnenlager ist besonders geeignet für hohe stoßartige Radialkräfte und wo hohe Fluchtungsfehler ausgeglichen werden müssen. 

Das (zweireihige) Pendelrollenlager kann hohe axiale und radiale Kräfte aufnehmen, da mit zwei Rollenbahnen geführt ist. Wie das Tonnenlager kann es geringe Fluchtungsfehler ausgleichen. 

Verwendung:

Bei hoch belasteten Lagerungen wie Seilrollen, Schwerlastlaufräder, Schiffswellen oder Kurbelwellen.

Axial-Pendelrollenlager

Beschreibung:

Im Gegensatz zum Axial-Rillenkugellager kann das Axial-Pendelrollenlager in begrenzter Form auch geringe Radialkräfte aufnehmen, da die Tonnen/Rollen 45° zur Lagerachse geführt werden. des Weiteren kann es sich pendelnd einstellen und Fluchtungsfehler von ca. 2° ausgleichen. 

Verwendung:

Spurlager bei Kransäulen, Drucklager bei Schiffsschrauben und Schneckenwellen. 

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Fazit

Wir hoffen diese kleine Übersicht konnte Ihnen einen guten Einblick in die verschiedenen Wälzlagerarten geben. Sie hat die häufigsten Wälzlager angerissen. Einige Sonderbauformen decken dann noch andere Spezailanwendungen ab.

Wir können nur empfehlen, sich bei dem Einsatz von Lagern in Maschinen und Anlagen von einem Spezialisten beraten zu lassen, denn sie sind maßgeblich für die Laufzeit Ihrer Maschine und die Fertigungsgüte maschinell hergestellter Bauteile.

 

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