Inhaltsverzeichnis
Zylinderrollenlager
Zylinderrollenlager mit Scheibenkäfig/mit Zwischenstücken eignen sich, wenn:
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Zylinderrollenlager mit vollrolligem Lager/Standardkäfig/Scheibenkäfig, Vergleich der Drehzahl und Tragfähigkeit nG = Grenzdrehzahl Cr = Dynamische Tragzahl SL1923 = Vollrolliges Zylinderrollenlager NJ23 = Zylinderrollenlager mit Standardkäfig LSL1923 = Zylinderrollenlager mit Scheibenkäfig |
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Ausführungsvarianten
Diese Zylinderrollenlager gibt es als:
LSL1923 und ZSL1923 entsprechen der Maßreihe 23
Zylinderrollenlager mit Scheibenkäfig oder mit Zwischenstücken gehören zur Gruppe der Radial-Rollenlager und entsprechen der Maßreihe 23. Diese einreihigen Lager bestehen aus radial geteilten Außenringen, herausnehmbaren Innenringen, Scheibenkäfigen oder Zwischenstücken und Zylinderrollen. Die Rollen sind endprofiliert, d. h., sie fallen zu den Enden hin seitlich leicht ab. Aufgrund dieses modifizierten Linienkontakts zwischen den Wälzkörpern und Laufbahnen werden schädliche Kantenspannungen vermieden ➤ Bild. Der Innenring kann zum Einbau der Lager abgezogen werden.
Lager mit Stützlagerfunktion
Zylinderrollenlager LSL1923 haben zwei feste Borde am Außenring und einen festen Bord am Innenring. Ein außengeführter planer Scheibenkäfig aus Messing verhindert, dass sich die Wälzkörper beim Abwälzen gegenseitig berühren ➤ Bild und ➤ Abschnitt. Der Scheibenkäfig hat Taschen, in denen die Wälzkörper laufen. Die Führung der Rollen erfolgt zwischen den Borden des Außenrings. Der Außenring ist axial geteilt und mit Befestigungselementen zusammengehalten. Aufgrund ihrer konstruktiven Gestaltung lassen die Lager Axialverschiebungen der Welle gegenüber dem Gehäuse in einer Richtung zu. In der anderen Richtung wirken sie als Festlager. Der maximale axiale Verschiebeweg s ist in den Produkttabellen angegeben.
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Zylinderrollenlager mit Scheibenkäfig Fr = Radiale Belastung Fa = Axiale Belastung
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Lager mit Stützlagerfunktion
Bei den Zylinderrollenlagern ZSL1923 verhindern Zwischenstücke aus Kunststoff, dass sich die Rollen beim Abwälzen gegenseitig berühren ➤ Bild und ➤ Abschnitt. Die Zwischenstücke werden axial zwischen den Borden am Außenring geführt. Sie sind so gestaltet, dass der Wälzkörpersatz selbsthaltend ist, also der Außenring mit dem Wälzkörpersatz und der Innenring getrennt voneinander montiert werden können. Aufgrund ihrer konstruktiven Ausführung lassen die Lager Axialverschiebungen der Welle gegenüber dem Gehäuse in einer Richtung zu. In der anderen Richtung wirken sie als Festlager. Der maximale axiale Verschiebeweg s ist in den Produkttabellen angegeben.
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Zylinderrollenlager mit Zwischenstücken Fr = Radiale Belastung Fa = Axiale Belastung
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Neben hohen dynamischen Tragzahlen Cr (und damit auch hohen Lebensdauerwerten) müssen Lager für Vibrationsmaschinen auch große Wellenverkippungen durch Last oder Fluchtungsfehler ausgleichen oder aufnehmen können. Dazu gibt es die Zylinderrollenlager LSL und ZSL auf Anfrage auch in BIR-Ausführung ➤ Tabelle. Bei diesen Lagern ist die Laufbahn des Innenrings leicht ballig geschliffen.
Viele Baugrößen der Lager werden als X-life-Lager geliefert. Gegenüber vergleichbaren Standard-Zylinderrollenlagern sind diese Lager wesentlich leistungsstärker. Erreicht wird das u. a. durch die geänderte Innenkonstruktion, die optimierte Kontaktgeometrie zwischen den Rollen und Laufbahnen, eine bessere Oberflächenqualität und die optimierte Rollenführung und Schmierfilmbildung.
Höherer Kundennutzen durch X-life
Aus diesen technischen Detailverbesserungen ergibt sich eine Reihe von Vorteilen wie z. B.:
Austauschbar mit vergleichbare Standardlagern
Da X-life-Zylinderrollenlager die gleichen Abmessungen wie die entsprechenden Standardlager haben, können Letztere problemlos gegen die leistungsfähigeren X-life-Lager ausgetauscht werden. Damit sind die großen X-life-Vorteile auch für bereits bestehende Lagerungen mit Standardlagern nutzbar.
Niedrigere Betriebskosten, höhere Maschinenverfügbarkeit
In Summe verbessern diese Vorteile die Gesamtwirtschaftlichkeit der Lagerstelle deutlich und erhöhen damit die Effizienz der Maschine und Anlage nachhaltig.
Nachsetzzeichen XL
X-life-Zylinderrollenlager haben das Nachsetzzeichen XL im Kurzzeichen ➤ Abschnitt.
X-life steht für eine hohe Produkt-Leistungsdichte und damit für einen besonders großen Kundennutzen.
Für hohe radiale Belastungen ausgelegt
Zylinderrollenlager LSL und ZSL werden als Stützlager eingesetzt. Diese Lager nehmen neben hohen radialen Kräften auch axiale Belastungen in einer Richtung auf; d. h., sie können die Welle in einer Richtung axial führen. Außerdem verkraften sie hohe Stoßbelastungen, Vibrationen und Beschleunigungen.
Höhere dynamische Tragzahlen führen zu einer Steigerung der nominellen Lebensdauer
Durch den inneren Aufbau können in die Lager mehr Wälzkörper als in herkömmliche Zylinderrollenlager eingebracht werden. Damit steigen die dynamische und die statische Tragzahl und so die nominelle Lebensdauer gegenüber konventionellen Zylinderrollenlagern deutlich an. ➤ Bild zeigt den Vergleich der dynamischen Tragzahl Cr zwischen einem Zylinderrollenlager NJ2324 mit konventionellem Käfig, einem Lager mit Scheibenkäfig und einem Lager mit Zwischenstücken. Aus dem dynamischen Tragzahlvorteil von ca. 14% ergibt sich eine Steigerung der nominellen Lebensdauer von ca. 55% ➤ Bild.
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Vergleich der dynamischen Tragzahlen – konventionelles Zylinderrollenlager NJ2324 mit einem LSL192324 und einem ZSL192324 |
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Vergleich der nominellen prozentualen Lebensdauer – konventionelles Zylinderrollenlager NJ2324 mit einem LSL192324 und einem ZSL192324 |
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An den Bordanlauf- und Rollenstirnflächen tritt weder Verschleiß noch Ermüdung auf
Bei Zylinderrollenlagern mit torusballigen Rollen (TB-Ausführung) wurde mit Hilfe neuer Berechnungs- und Fertigungsmethoden die axiale Tragfähigkeit deutlich verbessert. Eine spezielle Krümmung der Rollenstirnflächen ermöglicht optimale Berührungsverhältnisse zwischen den Rollen und Borden ➤ Bild. Dadurch werden axiale Flächenpressungen am Bord deutlich minimiert und ein tragfähigerer Schmierfilm aufgebaut. Liegen Standard-Betriebsbedingungen vor, werden dadurch Verschleiß und Ermüdung an den Bordanlauf- und Rollenstirnflächen vollständig verhindert. Zusätzlich verringert sich das Reibmoment um bis zu 50%. Damit stellt sich im Betrieb eine deutlich niedrigere Lagertemperatur ein. Lager in torusballiger Ausführung sind lieferbar ab dem Bohrungsdurchmesser d = 90 mm.
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Kontaktgeometrie Rollenstirnfläche/Bordfläche – modifizierte Rollenstirnflächen
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Verhältnis Fa/Fr ≦ 0,4 bzw. 0,6
Die Lager nehmen über die Borde am Innen- und Außenring einseitig axiale Belastungen auf ➤ Bild. Damit sie störungsfrei laufen (ein Verkippen der Rollen vermieden wird), müssen sie bei axialer Belastung gleichzeitig immer auch radial belastet werden. Das Verhältnis Fa/Fr soll dabei den Wert 0,4 nicht überschreiten. Bei Lagern mit torusballiger Rollenstirn (TB‑Ausführung) sind Werte bis 0,6 zulässig.
Eine ständige axiale Belastung ohne gleichzeitige radiale Belastung ist nicht zulässig.
Einflussgrößen auf die axiale Belastbarkeit
Axiale Belastungen werden über die Lagerborde und die Rollenstirnflächen übertragen ➤ Bild und ➤ Bild. Die axiale Belastbarkeit des Lagers hängt damit im Wesentlichen ab von:
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Kraftfluss bei axialer Belastung – Stützlager LSL1923 |
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Lager mit Standard-Rollenstirn
Aus der hydrodynamischen Tragfähigkeit des Kontaktes lässt sich die zulässige Axialbelastung Fa per berechnen ➤ Formel.
Zulässige axiale Belastung – Lager in Standard-Ausführung
Legende
| Fa per | N |
Zulässige, dauerhaft wirkende axiale Belastung. Um eine unzulässig hohe Erwärmung im Lager zu vermeiden, darf Fa per nicht überschritten werden |
| Fa max | N |
Maximale, dauerhaft wirkende axiale Belastung hinsichtlich Bordbruch. Um unzulässig hohe Pressungen in den Kontaktflächen zu vermeiden, darf Fa max nicht überschritten werden |
| kS | - |
Vom Schmierverfahren abhängiger Beiwert ➤ Tabelle. Der Beiwert berücksichtigt das Schmierverfahren des Lagers. Je besser die Schmierung und besonders die Wärmeabfuhr sind, desto höher ist die zulässige Axiallast |
| kB | - |
Von der Baureihe des Lagers abhängiger Beiwert, kB = 28 |
| dM | mm |
Mittlerer Lagerdurchmesser dM = (D + d)/2 |
| n | min-1 |
Betriebsdrehzahl |
Beiwert kS
|
Schmierverfahren |
Beiwert kS |
|
|---|---|---|
|
von |
bis |
|
|
minimale Wärmeabfuhr, Tropfölschmierung, Ölnebelschmierung, geringe Betriebsviskosität (ν ＜ 0,5 · ν1) |
7,5 |
10 |
|
wenig Wärmeabfuhr, Ölsumpfschmierung, Spritzölschmierung, geringer Öldurchsatz |
10 |
15 |
|
gute Wärmeabfuhr, Ölumlaufschmierung (Druckölschmierung) |
12 |
18 |
|
sehr gute Wärmeabfuhr, Ölumlaufschmierung bei Rückkühlung des Öls, hohe Betriebsviskosität (ν ＞ 2 · ν1) |
16 |
24 |
Voraussetzung für diese kS-Werte ist eine Betriebsviskosität des Schmierstoffs von mindestens der Bezugsviskosität ν1 nach DIN ISO 281:2010.
Es sollten additivierte Schmieröle verwendet werden, z. B. CLP (DIN 51517) und HLP (DIN 51524) der ISO-VG-Klassen 32 bis 460 sowie ATF-Öle (DIN 51502) und Getriebeöle (DIN 51512) der SAE-Viskositätsklassen 75W bis 140W.
Höhere Axiallasten möglich
Für Lager mit torusförmiger Rollenstirn sind um 50% höhere Axiallasten zulässig ➤ Formel.
Zulässige axiale Belastung – Lager in TB-Ausführung
Aus der Bordfestigkeit und der Sicherheit gegen Verschleiß errechnet sich für Lager mit Rollen in Standard- bzw. TB-Ausführung die maximal zulässige Axiallast Fa max ➤ Formel. Diese darf nicht überschritten werden, auch wenn Fa per höhere Werte liefert ➤ Formel.
Maximale axiale Belastung – Lager in Standard- bzw. TB-Ausführung
Zulässige Axialbelastung
Zulässige Axiallast bei Wellendurchbiegung bis 2′
Bei starker Durchbiegung der Welle drückt der Wellenabsatz auf den Innenringbord. In Kombination mit der wirkenden Axiallast kann dies zu einer hohen Wechselbeanspruchung der Innenringborde führen. Bei einer Wellendurchbiegung bis 2′ lässt sich die zulässige Axiallast abschätzen ➤ Formel.
Bei stärkeren Verkippungen ist eine gesonderte Festigkeitsanalyse notwendig. Dazu bitte bei Schaeffler anfragen.
Axiale Belastung bei Schiefstellung
Legende
| Fas | N |
Zulässige axiale Belastung bei Schiefstellung |
Winkelabweichungen sind Schiefstellungen zwischen dem Innen- und Außenring
Die zulässige Schiefstellung zwischen dem Innen- und Außenring wird durch die innere Lagerkonstruktion, dem Betriebsspiel, das auf die Lager wirkenden Kräften usw. beeinflusst. Aufgrund dieser komplexen Zusammenhänge können hier keine allgemein gültigen, absoluten Werte angegeben werden. Schiefstellungen (Winkelabweichungen) zwischen dem Innen- und Außenring wirken sich im Allgemeinen jedoch immer auf das Laufgeräusch und die Gebrauchsdauer der Lager aus.
Zulässige Verkippung
Der zulässige Richtwert, bei dessen Einhaltung erfahrungsgemäß keine signifikante Minderung der Gebrauchsdauer eintritt, beträgt 3′.
Geltungsbereich des Werts
Der Wert gilt für:
Eine Überprüfung mit dem Berechnungsprogramm BEARINX wird grundsätzlich empfohlen. Bestehen Unsicherheiten bezüglich der möglichen Schiefstellung, bitte bei Schaeffler rückfragen.
Möglich ist Öl- oder Fettschmierung
Die Zylinderrollenlager sind nicht befettet. Sie müssen mit Öl oder Fett geschmiert werden.
Verträglichkeit des Schmierstoffs mit dem Kunststoff beachten
Bei Lagern mit Zwischenstücken aus Kunststoff ist zu beachten, dass beim Einsatz von Syntheseölen oder Schmierfetten auf Syntheseölbasis sowie bei Schmierstoffen mit einem hohen Anteil an EP-Zusätzen die Verträglichkeit des Schmierstoffs mit dem Käfigmaterial sichergestellt ist.
Bestehen Unsicherheiten darüber, ob der gewählte Schmierstoff für die Anwendung geeignet ist, bitte bei Schaeffler bzw. beim Schmierstoffhersteller rückfragen.
Ölwechselfristen einhalten
Gealtertes Öl und im Öl enthaltene Additive können bei höheren Temperaturen die Gebrauchsdauer der Kunststoffe beeinträchtigen. Vorgegebene Ölwechselfristen müssen deshalb unbedingt eingehalten werden.
Abdichtung in der Anschlusskonstruktion vorsehen
Die Lager sind nicht abgedichtet, d. h., die Abdichtung der Lagerstelle muss in der Anschlusskonstruktion erfolgen. Diese muss zuverlässig verhindern, dass:
Grenz- und Bezugsdrehzahlen in den Produkttabellen
In den Produkttabellen sind für die meisten Lager zwei Drehzahlen angegeben:
Die Grenzdrehzahl nG ist die kinematisch zulässige Drehzahl des Lagers. Sie darf auch bei günstigen Einbau- und Betriebsbedingungen nicht ohne vorherige Rücksprache mit Schaeffler überschritten werden ➤ Link.
nϑr dient zur Berechnung von nϑ
Die thermische Bezugsdrehzahl nϑr ist keine anwendungsbezogene Drehzahlgrenze, sondern eine rechnerische Hilfsgröße zur Ermittlung der thermisch zulässigen Betriebsdrehzahl nϑ ➤ Link.
Als neues Merkmal zum Vergleich des Geräuschniveaus unterschiedlicher Lagerarten und Baureihen wurde der Schaeffler Geräuschindex (SGI) entwickelt. Damit ist es erstmals möglich, eine Geräuschbewertung von Wälzlagern durchzuführen.
Der SGI-Wert basiert auf dem nach internen Standards maximal zulässigen Geräuschniveau eines Lagers, welches in Anlehnung an ISO 15242 ermittelt wird. Zum Vergleich unterschiedlicher Lagerarten und Baureihen ist der SGI-Wert über der statischen Tragzahl C0 aufgetragen.
Damit ist es möglich, Lager gleicher Tragfähigkeit direkt zu vergleichen. In den Diagrammen ist jeweils der obere Grenzwert angegeben. Das bedeutet, dass das durchschnittliche Geräuschniveau der Lager noch kleiner ist, als im Diagramm dargestellt.
Der Schaeffler Geräuschindex ist ein zusätzliches Leistungsmerkmal zur Lagerauswahl bei geräuschsensiblen Anwendungen. Die spezifische Eignung eines Lagers für eine Anwendung, beispielsweise hinsichtlich Bauraum, Tragfähigkeit oder Drehzahlgrenze, ist davon unabhängig zu prüfen.
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Schaeffler Geräuschindex für Zylinderrollenlager mit Zwischenstücken SGI = Schaeffler Geräuschindex C0 = Statische Tragzahl |
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Limitierende Größen
Die Betriebstemperatur der Lager ist begrenzt durch:
Mögliche Betriebstemperaturen der Lager ➤ Tabelle.
Zulässige Temperaturbereiche
|
Betriebstemperatur |
Zylinderrollenlager mit Scheibenkäfig oder mit Zwischenstücken |
|---|---|
|
|
–30 °C bis +120 °C |
Sind Temperaturen zu erwarten, die außerhalb der angegebenen Werte liegen, bitte bei Schaeffler rückfragen.
Lager mit Scheibenkäfig oder Zwischenstücken eignen sich für Anwendungen mit hohen dynamischen Massenkräften
Neben der eigentlichen Aufgabe eines Lagerkäfigs, die Wälzkörper auf Abstand zueinander zu halten, muss ein Käfig, der für Schwingungen ausgelegt ist (z. B. für den Einsatz in Vibrationsmaschinen), vor allem die Massenkräfte, die den Käfig selbst aufgrund seines Eigengewichtes belasten, sowie die Massenkräfte der Wälzkörper, die direkt auf die Käfigtaschen wirken, dauerfest aufnehmen können. Da bei diesen Anwendungen auch höchste Tragzahlen gefordert sind, können herkömmliche Käfige diese Anforderung nur begrenzt erfüllen. Aus diesem Grund wurden Lager mit Messing-Scheibenkäfig oder Kunststoff-Zwischenstücken entwickelt, die einen Übergang von den vollrolligen Lagern zu den herkömmlichen Käfiglagern darstellen.
Die Wälzkörper werden vom Käfig gehalten
Dieser Käfig ist als plane Scheibe ausgebildet ➤ Bild. Zum inneren Durchmesser hin sind Wälzkörpertaschen eingebracht, welche die Wälzkörper aufnehmen. Der Käfig-Innendurchmesser ist bis unter die Teilkreislinie heruntergezogen. Hierdurch wird eine Wälzkörperhalterung erreicht, d. h., der Innenring kann getrennt vom übrigen Lager montiert werden. Zum äußeren Durchmesser hin sitzt der Scheibenkäfig mittig zwischen den Borden in einer in den Außenring eingebrachten Nut.
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Rollen und massiver Messing-Scheibenkäfig |
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Niedriges Lagerreibmoment durch die Form der Zwischenstücke
Die Kunststoff-Zwischenstücke wurden speziell für die Baureihe ZSL1923 entwickelt ➤ Bild. Sie sind so ausgeführt, dass der Wälzkörpersatz selbsthaltend ist, d. h., Lager und Innenring können getrennt voneinander montiert werden.
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Rollen und Zwischenstücke aus Kunststoff |
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Standard ist CN
Zylinderrollenlager mit Scheibenkäfig oder mit Zwischenstücken haben serienmäßig die radiale Lagerluft CN (normal) ➤ Tabelle. CN wird im Kurzzeichen nicht angegeben.
Beim Einsatz in Vibrationsmaschinen werden beide Lagerringe fest gepasst. Dadurch sowie durch die Temperaturdifferenz zwischen dem Innen- und Außenring ist im Allgemeinen die Lagerluft C4 erforderlich. Lager für Vibrationsmaschinen haben deshalb serienmäßig diese Lagerluftgruppe.
Darüber hinaus sind bestimmte Abmessungen auf Anfrage auch mit der größeren Lagerluft C3, C4 und C5 lieferbar ➤ Tabelle.
Die Werte der radialen Lagerluft entsprechen DIN 620-4:2004 (ISO 5753‑1:2009) ➤ Tabelle. Sie gelten für Lager im unbelasteten, messkraftfreien Zustand (ohne elastische Deformation).
Radiale Lagerluft von Zylinderrollenlagern mit Scheibenkäfig oder mit Zwischenstücken
|
Nenndurchmesser der Bohrung |
Radiale Lagerluft |
||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
d |
CN |
C3 |
C4 |
C5 |
|||||
|
mm |
μm |
μm |
μm |
μm |
|||||
|
über |
bis |
min. |
max. |
min. |
max. |
min. |
max. |
min. |
max. |
|
‒ |
24 |
20 |
45 |
35 |
60 |
50 |
75 |
65 |
90 |
|
24 |
30 |
20 |
45 |
35 |
60 |
50 |
75 |
70 |
95 |
|
30 |
40 |
25 |
50 |
45 |
70 |
60 |
85 |
80 |
105 |
|
40 |
50 |
30 |
60 |
50 |
80 |
70 |
100 |
95 |
125 |
|
50 |
65 |
40 |
70 |
60 |
90 |
80 |
110 |
110 |
140 |
|
65 |
80 |
40 |
75 |
65 |
100 |
90 |
125 |
130 |
165 |
|
80 |
100 |
50 |
85 |
75 |
110 |
105 |
140 |
155 |
190 |
|
100 |
120 |
50 |
90 |
85 |
125 |
125 |
165 |
180 |
200 |
|
120 |
140 |
60 |
105 |
100 |
145 |
145 |
190 |
200 |
245 |
|
140 |
160 |
70 |
120 |
115 |
165 |
165 |
215 |
225 |
275 |
|
160 |
180 |
75 |
125 |
120 |
170 |
170 |
220 |
250 |
300 |
|
180 |
200 |
90 |
145 |
140 |
195 |
195 |
250 |
275 |
330 |
|
200 |
225 |
105 |
165 |
160 |
220 |
220 |
280 |
305 |
365 |
|
225 |
250 |
110 |
175 |
170 |
235 |
235 |
300 |
330 |
395 |
|
250 |
280 |
125 |
195 |
190 |
260 |
260 |
330 |
370 |
440 |
|
280 |
315 |
130 |
205 |
200 |
275 |
275 |
350 |
410 |
485 |
Die Hauptabmessungen der Zylinderrollenlager entsprechen ISO 15:2017 (DIN 616:2000 und DIN 5412‑1:2005).
Die Grenzmaße für Kantenabstände entsprechen DIN 620‑6:2004. Übersicht und Grenzwerte ➤ Abschnitt.
Die Maß- und Lauftoleranzen entsprechen der Toleranzklasse Normal nach ISO 492:2014. Toleranzwerte nach ISO 492 ➤ Tabelle.
Die Bedeutung der in diesem Kapitel verwendeten Nachsetzzeichen ➤ Tabelle sowie medias interchange http://www.schaeffler.de/std/1B69.
|
Nachsetzzeichen |
Bedeutung der Nachsetzzeichen |
|
|---|---|---|
|
BIR |
Laufbahn des Innenrings leicht ballig geschliffen |
auf Anfrage |
|
BR |
brüniert |
auf Anfrage |
|
C3 |
Radialluft C3 (größer als normal) |
auf Anfrage |
|
C4 |
Radialluft C4 (größer als C3) |
auf Anfrage |
|
C5 |
Radialluft C5 (größer als C4) |
auf Anfrage |
|
TB |
Lager mit erhöhter axialer Belastbarkeit |
Standard je nach Lagergröße |
|
XL |
X-life-Lager |
Standard je nach Lagergröße |
Beispiele zur Bildung der Lagerbezeichnung
Die Bezeichnung der Lager folgt einem festgelegten Schema. Beispiele ➤ Bild und ➤ Bild. Für die Bildung der Kurzzeichen gilt DIN 623-1 ➤ Bild.
|
Zylinderrollenlager mit Scheibenkäfig: Aufbau des Kurzzeichens |
 |
|
Zylinderrollenlager mit Zwischenstücken, Lagerluft C3: Aufbau des Kurzzeichens |
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P = Fr bei rein radialer Belastung konstanter Größe und Richtung
Die zur Dimensionierung dynamisch beanspruchter Lager verwendete Lebensdauer-Grundgleichung L = (Cr/P)p setzt eine Belastung konstanter Größe und Richtung voraus. Bei Radiallagern ist das eine rein radiale Belastung Fr. Ist dies gegeben, wird in die Lebensdauergleichung für P die Lagerbelastung Fr eingesetzt (P = Fr).
Loslager können nur radiale Belastungen aufnehmen. Für diese Lager gilt ➤ Formel.
Dynamische äquivalente Belastung
P ist eine Ersatzkraft bei kombinierter Belastung und bei verschiedenen Lastfällen
Trifft die oben beschriebene Bedingung nicht zu – d. h., außer der Radialkraft Fr wirkt auch eine Axialkraft Fa –, dann muss zur Lebensdauerberechnung zunächst eine konstante Radialkraft bestimmt werden, die (was die Lebensdauer betrifft) eine gleichwertige Beanspruchung darstellt. Diese Kraft wird dynamische äquivalente Lagerbelastung P genannt.
Fa/Fr ≦ e oder Fa/Fr ＞ e
Die Berechnung von P hängt vom Belastungsverhältnis Fa/Fr und den Berechnungsfaktoren e und Y ab ➤ Formel und ➤ Formel.
Dynamische äquivalente Belastung
Dynamische äquivalente Belastung
Legende
| P | N |
Dynamische äquivalente Lagerbelastung |
| Fr | N |
Radiale Belastung |
| Fa | N |
Axiale Belastung |
| e | - |
Faktor, e = 0,3 |
| Y | - |
Faktor, Y = 0,4 |
P0 = F0r
Werden die Zylinderrollenlager statisch belastet, gilt ➤ Formel.
Statische äquivalente Belastung
Legende
| P0 | N |
Statische äquivalente Lagerbelastung |
| F0r | N |
Größte auftretende radiale Belastung (Maximalbelastung) |
S0 = C0/P0
Neben der nominellen Lebensdauer L (L10h) ist immer auch die statische Tragsicherheit S0 zu überprüfen ➤ Formel.
Legende
| S0 | - |
Statische Tragsicherheit |
| C0 | N |
Statische Tragzahl |
| P0 | N |
Statische äquivalente Lagerbelastung |
Um Schlupfschäden zu vermeiden, ist bei Dauerbetrieb eine radiale Mindestbelastung von P ＞ C0r/60 notwendig
Damit zwischen den Kontaktpartnern kein Schlupf auftritt, müssen die Zylinderrollenlager radial stets ausreichend hoch belastet sein. Für Dauerbetrieb ist dazu erfahrungsgemäß eine radiale Mindestbelastung in der Größenordnung von P ＞ C0r/60 erforderlich. In den meisten Fällen ist die Radiallast allerdings durch das Gewicht der gelagerten Teile und die äußeren Kräfte schon höher als die erforderliche Mindestbelastung.
Ist die radiale Mindestbelastung niedriger als oben angegeben, bitte bei Schaeffler rückfragen.
Lagerringe auf ganzem Umfang und ganzer Breite abstützen
Damit die Tragfähigkeit der Lager voll genutzt werden kann und die geforderte Lebensdauer erreicht wird, müssen die Lagerringe durch Auflageflächen auf ihrem ganzen Umfang und über die volle Laufbahnbreite fest und gleichmäßig abgestützt werden. Die Abstützung ist als zylindrische Sitzfläche ausführbar. Die Sitz- und Auflageflächen sollen nicht durch Nuten, Bohrungen oder sonstige Ausnehmungen unterbrochen sein. Die Genauigkeit der Gegenstücke muss bestimmten Anforderungen entsprechen ➤ Tabelle bis ➤ Tabelle.
Für eine sichere radiale Befestigung sind feste Passungen notwendig
Neben der ausreichenden Abstützung der Ringe müssen die Lager auch radial sicher befestigt werden, damit die Lagerringe auf den Gegenstücken unter Last nicht wandern. Das geschieht im Allgemeinen durch feste Passungen zwischen den Lagerringen und den Gegenstücken. Werden die Ringe nicht ausreichend oder fehlerhaft befestigt, kann dies zu schweren Schäden an den Lagern und angrenzenden Maschinenteilen führen. Bei der Wahl der Passungen sind Einflussgrößen wie Umlaufverhältnisse, die Höhe der Belastung, die Lagerluft, Temperaturverhältnisse, die Ausführung der Gegenstücke und Ein- und Ausbaumöglichkeiten zu berücksichtigen.
Treten stoßartige Belastungen auf, sind feste Passungen (Übergangs- oder Übermaßpassung) notwendig, damit sich die Ringe zu keinem Zeitpunkt lockern. Zu Spiel-, Übergangs- oder Übermaßpassung ➤ Tabelle und ➤ Tabelle.
Bei der Gestaltung der Lagerung sind die folgenden Angaben aus den technischen Grundlagen zu berücksichtigen:
Die Lager müssen auch in axialer Richtung sicher festgelegt sein
Da eine feste Passung allein meist nicht ausreicht, die Lagerringe auf der Welle und in der Gehäusebohrung auch in axialer Richtung sicher fest-zulegen, muss dies in der Regel durch eine zusätzliche axiale Befestigung bzw. Sicherung erfolgen. Die axiale Fixierung der Lagerringe ist auf die Art der Lageranordnung abzustimmen. Geeignet sind prinzipiell Wellen- und Gehäuseschultern, Gehäusedeckel, Muttern, Abstandsringe, Sicherungsringe, Spann- und Abziehhülsen usw.; Beispiel ➤ Bild.
Für den Wellensitz mindestens IT6, für den Gehäusesitz mindestens IT7 vorsehen
Die Genauigkeit des zylindrischen Lagersitzes auf der Welle und im Gehäuse soll der Genauigkeit des eingesetzten Lagers entsprechen. Bei Zylinderrollenlagern mit der Toleranzklasse Normal soll der Wellensitz mindestens dem Grundtoleranzgrad IT6, der Gehäusesitz mindestens IT7 entsprechen. Richtwerte für die Form- und Lagetoleranzen der Lagersitzflächen ➤ Tabelle, Toleranzen t1 bis t3 entsprechend ➤ Bild. Zahlenwerte für die IT-Qualitäten ➤ Tabelle.
Richtwerte für die Form- und Lagetoleranzen der Lagersitzflächen
|
Toleranzklasse |
Lagersitz-fläche |
Grundtoleranzgrade nach ISO 286-1 |
||||
|---|---|---|---|---|---|---|
|
nach ISO 492 |
nach DIN 620 |
Durchmessertoleranz |
Rundheitstoleranz |
Parallelitätstoleranz |
Gesamtplanlauftoleranz |
|
|
t1 |
t2 |
t3 |
||||
|
Normal |
PN (P0) |
Welle |
IT6 (IT5) |
Umfangslast |
Umfangslast |
IT4 |
|
Punktlast |
Punktlast |
IT4 | ||||
|
Gehäuse |
IT7 (IT6) |
Umfangslast |
Umfangslast |
IT5 |
||
|
Punktlast |
Punktlast |
IT5 | ||||
Zahlenwerte für ISO-Grundtoleranzen (IT-Qualitäten) nach ISO 286-1:2010
|
IT-Qualität |
Nennmaß in mm |
|||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
über |
18 |
30 |
50 |
80 |
120 |
180 |
250 |
|
|
bis |
30 |
50 |
80 |
120 |
180 |
250 |
315 |
|
|
Werte in μm |
||||||||
|
IT4 |
6 |
7 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
|
|
IT5 |
9 |
11 |
13 |
15 |
18 |
20 |
23 |
|
|
IT6 |
13 |
16 |
19 |
22 |
25 |
29 |
32 |
|
|
IT7 |
21 |
25 |
30 |
35 |
40 |
46 |
52 |
|
Ra darf nicht zu groß sein
Die Rauheit der Lagersitze ist auf die Toleranzklasse der Lager abzustimmen. Der Mittenrauwert Ra darf nicht zu groß werden, damit der Übermaßverlust in Grenzen bleibt. Die Wellen müssen geschliffen, die Bohrungen feingedreht werden. Richtwerte in Abhängigkeit von der IT‑Qualität der Lagersitzflächen ➤ Tabelle.
Rauheitswerte für zylindrische Lagersitzflächen – Richtwerte
|
Nenndurchmesser d (D) |
empfohlener Mittenrauwert |
||||
|---|---|---|---|---|---|
|
mm |
μm |
||||
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Durchmessertoleranz (IT-Qualität) |
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über |
bis |
IT7 |
IT6 |
IT5 |
IT4 |
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‒ |
80 |
1,6 |
0,8 |
0,4 |
0,2 |
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80 |
500 |
1,6 |
1,6 |
0,8 |
0,4 |
Die Anlageflächen für die Ringe müssen ausreichend hoch sein
Die Anschlussmaße von Wellen- und Gehäuseschultern, Abstandsringen usw. müssen sicherstellen, dass die Anlageflächen für die Lagerringe ausreichend hoch sind. Der Übergang von der Lagersitzstelle zur Anlageschulter ist mit einer Rundung nach DIN 5418:1993 oder einem Freistich nach DIN 509:2006 zu gestalten. Bewährte Anschlussmaße für die Radien und die Durchmesser der Anlageschultern sind in den Produkttabellen angegeben ➤ Bild. Diese Maße sind Grenzmaße (Größt- oder Kleinstmaße); sie dürfen nicht über- oder unterschritten werden.
Abstützung der Borde bei axial belasteten Lagern
Axial belastete Borde müssen auf der gesamten Höhe und über den ganzen Umfang abgestützt werden. Die Größe und Planlaufgenauigkeit der Innenringbord-Anlageflächen ist besonders bei hoch belasteten Zylinderrollenlagern zu beachten, da diese Größen auch die Gleichmäßigkeit der Bordbelastung und die Laufgenauigkeit der Welle beeinflussen. So können auf die Borde schon bei sehr kleinen Schiefstellungen schädliche Wechselbeanspruchungen wirken. Werden die in den Produkttabellen angegebenen Anschlussmaße eingehalten, können die genannten Probleme sicher vermieden werden ➤ Bild.
Abstützung bei Stützlagern
Bei Stützlagern genügt die einseitige Abstützung der Lagerringe an dem Bord, der die Axiallast aufnimmt ➤ Bild.
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Abstützung des Innenringbords – Lager mit Scheibenkäfig LSL 1923 (Stützlager) dc = empfohlene Höhe der Wellenschulter bei axial belastetem Bord Pfeil = Kraftfluss |
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Die Ein- und Ausbaumöglichkeiten der Zylinderrollenlager mit thermischen, hydraulischen oder mechanischen Verfahren sind bereits bei der Gestaltung der Lagerstelle zu berücksichtigen.
Die Lager sind montagefreundlich, da nicht selbsthaltend
Die Zylinderrollenlager LSL 1923 und ZSL 1923 sind nicht selbsthaltend. Dadurch lassen sich die Lagerteile getrennt voneinander einbauen ➤ Abschnitt. Das vereinfacht den Einbau der Lager besonders dann, wenn beide Lagerringe fest gepasst werden.
Wälzlager sehr sorgfältig behandeln
Wälzlager sind vielfach bewährte Präzisions-Maschinenelemente zur Gestaltung wirtschaftlicher, zuverlässiger und betriebssicherer Lagerungen. Damit diese Produkte ihre Funktion einwandfrei erfüllen und die vorgesehene Gebrauchsdauer ohne Beeinträchtigung erreichen, müssen sie sorgfältig behandelt werden.
Das Schaeffler-Montagehandbuch MH 1 informiert umfassend über die sachgemäße Lagerung, Montage, Demontage und Wartung rotatorischer Wälzlager http://www.schaeffler.de/std/1B68. Daneben enthält es Angaben, die der Konstrukteur für den Ein‑ und Ausbau und die Wartung der Lager schon bei der Gestaltung der Lagerstelle beachten muss. Das Buch liefert Schaeffler auf Anfrage.
Die Weiterentwicklung der Produkte kann auch zu technischen Änderungen an Katalogprodukten führen
Im Mittelpunkt des Interesses von Schaeffler stehen die Optimierung und die Weiterentwicklung seiner Produkte und die Zufriedenheit seiner Kunden. Damit Sie sich als Kunde bestmöglich über diesen Fortschritt und den aktuellen technischen Stand der Produkte informieren können, veröffentlichen wir Produktänderungen gegenüber der gedruckten Ausgabe in unserem elektronischen Produktkatalog.
Änderungen der Angaben und Darstellungen dieses Katalogs behalten wir uns daher vor. Dieser Katalog gibt den Stand bei Drucklegung wieder. Neuere Veröffentlichungen unsererseits (in Printmedien oder digital) gehen automatisch diesem Katalog vor, soweit sie dasselbe Thema betreffen. Bitte prüfen Sie daher stets über unseren elektronischen Produktkatalog, ob aktuellere Informationen oder Änderungshinweise für Ihr gewünschtes Produkt verfügbar sind.
Bei der Auslegung einer Lagerung sind neben den Angaben in diesem Kapitel auch folgende Kapitel in den technischen Grundlagen zu beachten:
