Zylinderrollenlager

Zylinderrollenlager sind Wälzlager, deren Wälzkörper eine zylindrische Form haben. Während bei Kugellagern die Kräfte über eine Punktberührung übertragen werden, spricht man bei Zylinderrollenlager von einem Linienkontakt.

Zylinderrollenlager lassen sich zunächst nach der Art der Lastaufnahme in

• Radial-Zylinderrollenlager
• Axial-Zylinderrollenlager

unterteilen.

Radial-Zylinderrollenlagern führen die zylindrischen Wälzkörper an mindestens einem Ring zwischen zwei festen Borden. Der gegenüberliegende Ring ist je nach Typ mit nur einem oder ohne Bord ausgeführt, wodurch das Lager zerlegt werden kann.

Die Kategorisierung der Radial-Zylinderrollenlager erfolgt entsprechend der Anzahl und Position der festen Borde sowie der Bordscheiben. Hier einige der häufigsten sogenannten in N-Typen-Klassen:

• NU: 2 Borde am Außenring → Außenring, Rollen und Käfig lassen sich vom Innenring trennen
• N: 2 Borde am Innenring → Innenring, Rollen und Käfig lassen sich vom Außenring trennen
• NJ: 2 Borde am Außenring; 1 Bord am Innenring
• NF: 2 Borde am Innenrinng; 1 Bord am Außenring
• NUP: 2 Borde am Außenring; 1 Bord am Innenring; 1 lose Bordscheibe am Innenring

Für platzsparende Lagerungen können Lager ohne Innenring verwendet werden (RNU). Dabei laufen die Wälzkörper direkt auf der gehärteten und geschliffenen Oberfläche der Welle.

Ein weiteres Merkmal von Radial-Zylinderrollenlagern ist die Anzahl der parallel arbeitenden Zylinderrollen. Dementsprechend unterscheidet man ein-, doppel- und mehrreihige Lagertypen. Axial-Zylinderrollenlager gibt es in ein- und zweireihiger Ausführung.

Eigenschaften und Funktionsweise eines Zylinderrollenlagers
Bei Radial-Zylinderrollenlagern spricht man von Linienkontakt zwischen den Wälzkörpern und der Laufbahn. Aufgrund dieser Eigenschaft sind Radial-Zylinderrollenlager in der Lage, sehr hohe Lasten aufnehmen. Das prädestiniert sie unter anderem für den Einsatz in Windkraftanlagen oder für die Radsatzlagerungen von Schienenfahrzeugen.

Um eine erhöhte Kantenspannung zwischen Zylinderrolle und Laufbahn zu vermeiden, werden die zylindrischen Wälzkörper in der Regel mit einer logarithmischen Profilierung entlang ihrer Längsachse ausgeführt. Die Profilierung hat nicht nur Einfluss auf die maximale Pressung zwischen Zylinderrolle und Laufbahn und auf die Kantenspannung, sondern auch auf die modifizierte Referenzlebensdauer des Wälzlagers nach DIN 26281, sowie auf dessen Kipp- und Senksteifigkeit.

Neben den typischen Wälzlagerkomponenten – Innen- und Außenring, Wälzkörper und Käfig – können beim Zylinderrollenlager zusätzlich Bordscheiben verbaut sein. Diese übernehmen gemeinsam mit den festen Borden am Innen- und Außenring die Führung der Zylinder an einem oder an beiden Ringen. Durch den Einsatz von maximal drei festen Borden kann das Lager zerlegt werden, was große Vorteile bei der Montage bringt. Darüber hinaus können beide Lagerringe fest gepasst werden, da der frei bewegliche Ring als Loslager fungiert. NUP-Lager mit zwei Borden am Außenring, einem festen Bord am Innenring sowie einer losen Bordscheibe empfehlen sich zum Einbau als Festlager. Sind Innen- und Außenring einseitig durch feste Borde oder Bordscheiben fixiert, kann das Lager moderate Axialkräfte in Richtung der Fixierung aufnehmen.

Axial-Zylinderrollenlager bestehen aus Axial-Zylinderrollenkränzen, Gehäusescheiben und Wellenscheiben. Sie sind zur Aufnahme hoher Axialbelastungen und Stoßbelastungen geeignet, dürfen radial jedoch nicht belastet werden. Sie ergeben sehr steife Lagerungen bei geringem axialem Platzbedarf.

Die Leistungsfähigkeit von Zylinderrollenlagern ist von ihrer Bauweise, den eingesetzten Materialien für die einzelnen Komponenten und nicht zuletzt von der Art ihrer Befettung abhängig.

Je nach Betriebsbedingungen und Leistungsanforderungen kommen Wälzkörper aus Stahl oder Keramik zum Einsatz. In universellen Standardanwendungen sind diese in der Regel stahlkäfiggeführt. Bei hohen bis extremen Belastungen empfehlen sich "E"-verstärkte Ausführungen mit bis zu 80 Prozent höherer Lebensdauererwartung. Durch die Kombination aus einer speziellen Kontaktgeometrie und besonders verschleißfestem Wälzlagerstahl eignen sich diese Premium-Produkte für hoch belastete und schnell laufende Wellenlagerungen. Sie zeichnen sich zudem durch geringe Geräuschentwicklung aus.

Wegen der günstigen Abrollverhältnisse und niedrigen Reibung sind Zylinderrollenlager mit Käfig für Applikationen mit hohen Drehzahlbereichen geeignet. Noch höhere Tragzahlen bieten vollrollige, ohne Käfig konstruierte Zylinderrollenlager. Diese hochsteifen und kompakt bauenden Wälzlager finden bei extremen Belastungen wie in Exzenterpressen oder in Laufrollen von Kranen Anwendung. Aufgrund der höheren Reibung in der Kontaktzone der Rollen sind die Drehzahlen vergleichsweise gering.

Als abgedichtete Ausführung sind die Lager bereits auf Lebensdauer vorgefettet und lassen sich besonders schnell und einfach montieren. Damit ist diese Lösung besonders wirtschaftlich.

Mehrreihige Lagerungen bilden die „Königsklasse“ der Zylinderrollenlager. Die parallele Anordnung der Zylinderrollen in einer Baugruppe ermöglicht Platz sparende Konstruktionen bei höchsten Tragzahlen.

Die Wahl des Käfigmaterials wie Stahl, Messing, Polyamid oder PEEK wird ebenso wie die Befettung gemäß den jeweiligen Betriebsbedingungen getroffen. So können Lager der Premium-Klasse mit einem Käfig aus Stahl bei Temperaturen von bis zu + 150 °C eingesetzt werden; höhere Temperaturen lassen sich mit einer speziellen Wärmestabilisierung (Ausführungen S0, S1 oder S2) realisieren.