
konstruktiv! - Tipps zur richtigen Lagerluftklasse
Sie haben viel Zeit damit verbracht, die richtigen Toleranzen (Wellen-, Gehäuse- und Lagertoleranzen) für die Montage eines Wälzlagers auszuwählen, also wird im Betrieb alles gut gehen?
Natürlich NEIN – denn die Laufeigenschaften hängen stark vom Betriebsspiel und nicht nur von der Passungswahl ab. Auch viele andere Faktoren beeinflussen das Betriebsspiel: die Lagerluftklasse (CN, C2, C3 …), der Werkstoff von Welle und Gehäuse sowie die Wärmeentwicklung im Wälzlager während des Betriebs.
Aber warum?
Die deutsche Industrienorm DIN 620-2 definiert die möglichen Lagerluftklassen bei Wälzlagern. Darunter versteht man den radialen Freigang des Innenrings im nicht montierten Zustand, wenn der Außenring festgehalten wird. Bei der Montage eines Wälzlagers auf einer Welle mit Festsitz oder Übergangspassung wird der Innenring des Lagers aufgeweitet und die Welle gestaucht. Dies führt zu einer Abnahme der Lagerluft im montierten Zustand. Im Betrieb erwärmt sich meist die Welle stärker als das Wälzlager, weil sich die Wärme in der Welle „staut“ und erst über das Wälzlager und das Gehäuse abgeführt werden muss. Gleichzeitig kühlt sich das Gehäuse durch die größere Oberfläche stärker ab. Dies führt zur weiteren Abnahme der Lagerluft.
Ebenfalls die Werkstoffkombinationen Welle aus Alu, Gehäuse aus Stahl oder umgekehrt, führen aufgrund der verschiedenen thermischen Ausdehnungkoeffizienten zum Verlust des Betriebsspiels. Insbesondere viele Alulegierungen haben größere Wärmeausdehnungskoeffizienten, so dass sich die Welle bei Wärmeentwicklung stärker ausdehnt als das Wälzlager. Diesen Punkt muss der Konstrukteur beachten. Noch kritischer ist das Alugehäuse, denn da kann sich das Gehäuse so viel schneller ausdehnen, dass das Lager gar nicht mehr korrekt in der Passung sitzt und zu rutschen beginnt. Spezielle Wälzlager mit Gummiringen am Außenring verhindern dies zuverlässig.
Auch die Wahl des Schmierfetts und der Dichtung kann zur Folge haben, dass die Gesamtlagerreibung stark zunimmt. Beim Betrieb unter großer Last oder hohen Drehungen kann es zu starker Wärmeentwicklung kommen, die schnell zum Verlust des vorgesehenen Betriebsspiels führen kann.
Kennzeichen kritischer Betriebsbedingungen
Die Abnahme der Restlagerluft zeigt sich in der Zunahme der Geräuschentwicklung und Betriebstemperatur. Die hohe Betriebstemperatur führt wiederum zum weiteren Verlust des Betriebsspiels. So kommt es zu einem Teufelskreis, der zum vorzeitigen Lagerausfall oder im schlimmsten Fall zu einer Blockade des Wälzlagers führt.
Bei Minusgraden geht das gleiche „Spiel“, nur in die andere Richtung: Die Komponenten ziehen sich zusammen. Wie können Sie als Anwender also handeln, um die richtige Dimensionierung schnell zu finden?
1. Senden Sie uns den technischen Fragebogen zu Händen unserer Anwendungstechnik.
2. Frischen Sie Ihr Wissen mit einem Weiterbildungskurs in unserer Wälzlagerakademie auf.
3. Existiert ein konkretes Schadensbild einer bestehenden Anwendung und Sie denken, es könnte ein Konstruktionsfehler oder ein Produktmangel sein? Dann fordern Sie eine Schadensanalyse an.
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