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Lagergrundlagen: Was jeder über die richtige Auswahl, Installation und Schmierung wissen sollte

Wälzlager müssen große Geschwindigkeitsbereiche und viele Lastkombinationen bewältigen und gleichzeitig schädlichen Umgebungsbedingungen wie extremen Temperaturen, Staub und Schmutz, beeinträchtigter Schmierung, Feuchtigkeit und ungewöhnlichen Montagebedingungen standhalten.

Angesichts der Vielzahl von Faktoren, die den Lagerbetrieb beeinflussen, ist es für Konstrukteure, Anlagentechniker und Serviceprofis wichtig, die Grundlagen der Lager von der Auswahl über den Einbau bis zur Schmierung zu verstehen.

Von Nigel Los, Application Engineer Specialist bei Timken

Inhalt mit freundlicher Genehmigung von The Timken Company, einem weltweit führenden Unternehmen für technische Lager und Kraftübertragungsprodukte

Nigel los

Timken ist seit über einem Jahrhundert führend in der Weiterentwicklung der Lagertechnologie. Das Unternehmen verfügt über handwerkliches Können, erstklassige Produktionsanlagen und investiert kontinuierlich in Programme, die sicherstellen, dass unsere Produkte für Qualität und Zuverlässigkeit stehen.

Dieser Leitfaden zum Lagern von Grundlagen ist nicht als umfassender Leitfaden gedacht, kann jedoch als nützliche Ressource für diejenigen dienen, die die Leistung und Zuverlässigkeit ihrer Maschinen verbessern möchten.


Lager auswählen

Es gibt viele Arten von Lagern, von denen jedes ein einzigartiges internes Design mit inhärenten Vor- und Nachteilen aufweist. Alle Lager bestehen aus einem Kegel (Innenring), einer Pfanne (Außenring), Rollen (Wälzkörpern) und einem Käfig (Rollenhalter), wobei alle Komponenten unterschiedliche Größen und Geometrien aufweisen, je nach den Erfordernissen der Anwendung. Einige gängige Lagertypen sind:

  • Kegelrollenlager: Rollen mit konischen Winkeln ermöglichen es den Lagern, eine Kombination von Radial- und Axiallasten effizient zu steuern. Bei dieser Konstruktion laufen die Verlängerungen der Laufbahnen und die sich verjüngenden Oberflächen der Rollen an einem gemeinsamen Punkt auf der Drehachse zusammen und sorgen für eine echte Rollbewegung.
  • Pendelrollenlager: Diese Lager verwenden zwei Reihen tonnenförmiger Rollen und eine kugelförmige Topflaufbahn, um Fluchtungsfehler und hohe Belastungen in Hochleistungsgeräten zu tolerieren. Wie Kegelrollenlager können sie eine Kombination aus Radial- und Axiallagern handhaben. Kritische Beanspruchungen treten häufig auf, wenn hohe radiale Belastungen bewältigt werden, und Pendelrollenlager können andere Konstruktionen übertreffen, bei denen eine stärkere Lösung erforderlich ist.
  • Zylinderrollenlager: Konturierte Zylinderrollen geben diesen Lagern die Fähigkeit, eine höhere radiale Belastbarkeit für eine gegebene Größe im Vergleich zu anderen Lagertypen zu bewältigen (ihre Fähigkeit, Axiallasten zu bewältigen, ist jedoch begrenzt). Es gibt komplementäre und ein-, zwei- und vierreihige Designs, um verschiedenen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden.
  • Drucklager: Zu den Axiallagern gehören Kugel-, Kreuzrollen-, Zylinder-, Kegel- und Kugelkonstruktionen zur Steuerung des Axialschubs (schwere Axiallasten) in Industrie- und Automobilanwendungen. Alle Typen verfügen über große Wälzkörper für maximale Tragfähigkeit. Bei einigen Axiallagern werden profilierte Rollen verwendet, um bei hohen Lasten einen gleichmäßigen Kontakt zwischen den Rollen und den Laufbahnen über die gesamte Länge zu gewährleisten.
  • Kugellager: Kugellager werden häufig in Hilfsanwendungen mit geringen Lasten und / oder hohen Drehzahlen eingesetzt. Es gibt Radial-, Axial- und Schrägkugellager für unterschiedliche Anforderungen sowie Präzisionskugellager für Anwendungen, bei denen sehr enge Toleranzen und Laufgenauigkeiten erforderlich sind. Im Allgemeinen können Kugellager nicht mit den höheren Lasten umgehen, für die Wälzlager ausgelegt sind.


In Tabelle 1 werden verschiedene Lagertypen anhand verschiedener Leistungsmerkmale eingestuft und Sie können Ihre Optionen eingrenzen. Ein qualifizierter Reibungsmanagementexperte kann Sie auch bei der Erstellung eines Anwendungsmodells unterstützen, das die am besten geeigneten Lager für Ihre spezielle Herausforderung identifiziert.

Eine Tabelle, in der verschiedene Lagertypen nach verschiedenen Leistungsmerkmalen sortiert sind

Tabelle 1 - Relative Betriebseigenschaften verschiedener Lagertypen

Der nächste Schritt ist die Beurteilung der Lagergrößenbeschränkungen einschließlich Bohrung, Außendurchmesser (OD) und Breite. Dies erfolgt durch Festlegung des minimalen Wellendurchmessers, des maximalen Gehäusedurchmessers und der verfügbaren Breite für das Lager in der Anwendung. An dieser Stelle können Lager ausgewählt werden, die in den definierten Größenbereich passen.

Um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten, ist es auch wichtig, bekannte Umgebungsbedingungen (z. B. Umgebungstemperatur und Sauberkeit der Umgebung) sowie Anwendungsanforderungen (z. B. Lagereinstellung, Schmiermitteltyp, Flanschanordnungen) zu bewerten.

Wenden Sie sich erneut an einen Experten, der Lagerlebensdauerberechnungen unter Berücksichtigung all dieser und weiterer Faktoren durchführen und eine umfassende Analyse Ihrer Lageranforderungen durchführen kann. Wie viele Gerätebesitzer erfahren haben, kann eine optimale Lagerlösung Tausende von Dollar pro Jahr einsparen, indem häufige Reparaturen und Ersetzungen vermieden werden.


Lager einbauen

Die Montage-, Montage-, Einstellungs- und Installationsverfahren müssen sorgfältig befolgt werden, um eine ordnungsgemäße Lagerleistung zu erzielen. Die Praktiken unterscheiden sich für verschiedene Lager, es gibt jedoch viele Ähnlichkeiten, die für alle Lager gelten. Diese Ähnlichkeiten sind nachstehend zusammengefasst.

Montage

Die meisten Lager sind auf einer Welle und in einem Gehäuse montiert, wobei die Welle und das Gehäuse Schultern aufweisen, um die Ringe zu stützen. Der Zweck der Schultern besteht darin, die axiale Lage und Ausrichtung des Lagers sicher festzustellen.

Abbildung 1 zeigt verschiedene Arten von Trägerschulterkonstruktionen mit dem herkömmlichen Verfahren unter Verwendung einer Schulter, die auf einer Welle oder im Gehäuse bearbeitet wird. Ein anderes Mal werden Sprengringe als Schulter verwendet. Es ist wichtig, dass eine Schulter mit dem Lagerring quadratisch ist und den richtigen Durchmesser hat, um eine ausreichende Stützung der Lagerlaufbahn zu gewährleisten.

Hinweis: Wenn Sie eine Lieferung mit Lagern erhalten, nehmen Sie die Produkte erst dann aus der Verpackung, wenn sie zur Montage bereit sind, damit sie nicht korrodieren oder kontaminieren.

Abbildung 1 - Gängige Trägerkonstruktionen

Abbildung 1 - Gängige Trägerkonstruktionen

Passend zu

Im Allgemeinen sollten Lagerringe, die auf einer rotierenden Welle oder in einem rotierenden Gehäuse montiert sind, eine Presspassung aufweisen (auch als Presspassung bezeichnet, bei der die Reibung zwischen zwei Teilen als einziges Befestigungsmittel dient).

Ein lockerer Sitz kann dazu führen, dass sich der Ring kriecht oder dreht, was zu einem vorzeitigen Verschleiß der Passfläche und der Stützschulter führt, was zu einer Beschädigung des Lagers, der Welle oder des Gehäuses führen kann. In den meisten Fällen kann der stationäre Ring lose sitzen, um die Installation zu erleichtern.

Die Montagepraktiken variieren in Abhängigkeit von verschiedenen anderen Faktoren, einschließlich der Genauigkeitsklasse des Lagers, der Lagerkonfiguration (z. B. ein- oder zweireihige Lager), der Art und Richtung der Belastung (z. B. durchgehend oder abwechselnd drehend), der Betriebsbedingungen (z. B. Stöße) , Vibrationen, Überlastung und hohe Drehzahlen), Wellen- und Gehäuseabschnitt und Material sowie einfache Montage / Demontage und Einstellbedingungen unter anderem.

Abbildung 2 zeigt die Auswahl der Passungen der Rollenlagerwelle und des Gehäuses, die den anerkannten Industriestandards entsprechen. Die mit g6, h6 usw. bezeichneten Stangen repräsentieren Wellendurchmesser / Gehäusedurchmesser und Toleranzbereiche, um verschiedene Passungen zu erzielen, die für unterschiedliche Last- und Ringdrehungsbedingungen erforderlich sind.

Wellen- und Gehäusepassungsauswahl

Abbildung 2 - Auswahl der Passung von Welle und Gehäuse

Rahmen

Bei der Herstellung von Lagern ist es häufig üblich, Ringe und Wälzkörper mit einer festgelegten Lagerluft zusammenzubauen, die die Auswirkungen von Passungen und Wärmedehnungen von Lagern, Wellen und Gehäusen ausgleicht. Bei einigen Lagern kann dies auch den gewünschten inneren Kontaktwinkel nach der Montage liefern.

Die Lagerluft wird entweder durch radiales oder axiales Messen gemessen. Die Radialluft (RIC) wird als typisches Einstellmerkmal für die meisten Lager akzeptiert, da sie direkter mit den Lagerpassungen zusammenhängt. Kegelrollenlager und Schrägkugellager sind hingegen die Ausnahme, da die Einstellung üblicherweise in axialer Richtung gemessen wird.

Das Erreichen der richtigen Einstellung ist wichtig, um die erwarteten Lagerbetriebsbedingungen zu erfüllen und somit eine optimale Systemleistung zu erzielen. Ein qualifizierter Fachmann kann Ihnen bei der Festlegung der Einstellanforderungen für Ihre Lager behilflich sein.

Installation

Sauberkeit ist für den Einbau der Lager unerlässlich. Stellen Sie immer sicher, dass die Wellen sauber, frei von Kerben und Graten, gerade und von geeignetem Durchmesser sind, um Lagerleistungsprobleme zu vermeiden. Es müssen auch geeignete Werkzeuge verwendet werden, um die Lagerinnenringe ordnungsgemäß auf der Welle und die Außenringe im Gehäuse zu befestigen, um Beschädigungen zu vermeiden. Fragen Sie Ihren Hersteller oder Lieferanten nach Werkzeugen und Kits, die einen schnellen und präzisen Einbau der Lager ermöglichen.

Hinweis: Entfernen Sie beim Einbau eines neuen Lagers nicht das vom Hersteller aufgetragene Schmiermittel oder Konservierungsmittel. Die Konservierungsmittel, die bei fast allen Lagern verwendet werden, sind mit den üblicherweise verwendeten Ölen und anderen Schmiermitteln voll kompatibel. Wenn Sie es an Ort und Stelle belassen, wird das Lager vor Korrosion geschützt.

Lager schmieren

Bei so vielen Optionen kann es schwierig sein, das beste Schmiermittel für Ihre Lager auszuwählen. Der erfolgreiche Einsatz von Lageröl oder -fett hängt von den physikalischen und chemischen Eigenschaften des Schmiermittels sowie den Einsatz- und Umgebungsbedingungen ab.

Auf der Konstruktionsebene ist die erste Überlegung, ob Öl oder Fett für die Anwendung optimal sind. Die meisten Lager (ungefähr 80%) verwenden Fett, das im Allgemeinen einfacher zu verwenden ist als Öl. Lager, die anfänglich mit Fett gefüllt sind, müssen nur regelmäßig nachgeschmiert werden, um effizient zu arbeiten. Währenddessen muss bei Anwendungen, bei denen Wärme vom Lager abgeführt werden muss, oder bei Anwendungen mit sehr hoher Geschwindigkeit Öl verwendet werden.

Angesichts der unzähligen Kombinationen von Lagertypen und Betriebsbedingungen, die auftreten können, gibt es keine einfache All-Inclusive-Richtlinie für die richtige Auswahl des Schmiermittels. Es ist ratsam, sich an Ihren Schmierstofflieferanten oder Geräte- / Lagerhersteller zu wenden, wenn Sie spezielle Fragen zum Schmierbedarf für eine bestimmte Anwendung haben.

In Tabelle 2 können Sie nachvollziehen, welche Fettsorten für Ihre Lager optimal sind (diese Informationen ersetzen jedoch nicht die Spezifikationen des Geräteherstellers). Das Gespräch mit einem Experten über die Fettauswahl ist auch ein guter Zeitpunkt, um die ordnungsgemäße Schmierpraxis zu überprüfen und sicherzustellen, dass Ihre Mitarbeiter eine angemessene Schulung und Ausbildung erhalten.

Tabelle 2 - Typische Lagerschmierungsszenarien

Tabelle 2 - Typische Lagerschmierungsszenarien

Wohin soll man sich wenden?

Während es über Lager viel zu wissen gibt, können durch die Berücksichtigung der einfachen Dinge häufig Probleme vermieden werden, die im schlimmsten Fall zu Ausfallzeiten, Verzögerungen und Geräteschäden führen. Wenn Sie die grundlegenden Lageranforderungen Ihrer Maschine kennen, können Sie ein produktiveres Gespräch mit einem Experten führen, der Sie mit größerer Wahrscheinlichkeit zu einem erfolgreichen Ergebnis führt.

Viele Firmen bieten an Trainingsprogramme und hilfreiche Ressourcen Das kann Ihr Wissen über Lager und praktische Wartung erweitern. Für diejenigen, die sich weiterbilden möchten, ist ein Anruf bei Ihrem örtlichen Lagerlieferanten ein guter Anfang.

Prozessindustrie Informer

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