Wälzlager - Technische Informationen

Wälzlager sind mechanische Bauteile, die in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, um die Reibung zwischen beweglichen Teilen zu reduzieren und eine reibungsarme Dreh- oder Linearbewegung zu ermöglichen. Sie bestehen aus inneren und äußeren Ringen, Wälzkörpern (z. B. Kugeln oder Rollen) und einem Käfig, der die Wälzkörper voneinander trennt und ihre Position stabilisiert.

Die Hauptfunktion eines Wälzlagers besteht darin, Lasten zu tragen und zu übertragen, während es gleichzeitig eine reibungsarme Bewegung ermöglicht. Durch den Einsatz von Wälzkörpern zwischen den Innen- und Außenringen wird die Reibung im Vergleich zu Gleitlagern erheblich reduziert. Dies führt zu einer effizienteren und langlebigeren Lagerung von rotierenden oder linear bewegten Komponenten.

Einsatzmöglichkeiten von Wälzlagern gibt es in nahezu allen Bereichen der Industrie und des Maschinenbaus. Sie finden Anwendung in Automobilen, Flugzeugen, Schienenfahrzeugen, Schiffen, Elektromotoren, Pumpen, Kompressoren, Haushaltsgeräten, Werkzeugmaschinen und vielen anderen Geräten und Maschinen.

Die Vorteile von Wälzlagern liegen in ihrer Effizienz, ihrer Fähigkeit, hohe Belastungen zu tragen, ihrer Präzision und ihrer geringen Reibung. Sie ermöglichen eine reibungsarme Bewegung, reduzieren den Verschleiß und verlängern die Lebensdauer von Maschinen und Anlagen.

Allerdings erfordern Wälzlager regelmäßige Schmierung, um einen reibungslosen Betrieb sicherzustellen, und können bei unzureichender Schmierung oder Verunreinigungen Schaden nehmen. Zudem können Wälzlager empfindlich gegenüber Stoßbelastungen und Vibrationen sein und erfordern eine genaue Ausrichtung, um eine optimale Leistung zu gewährleisten.

Einsatzmöglichkeiten

Wälzlager finden sich in einer Vielzahl von Anwendungen, von kleinen Haushaltsgeräten bis hin zu großen industriellen Maschinen. Kugellager werden in Motoren, Getrieben, Pumpen, Kompressoren, Elektromotoren und vielen anderen Geräten weit verbreitet eingesetzt. Rollenlager finden in Walzwerken, Förderbändern, Baumaschinen, Windkraftanlagen und Schwerlastanwendungen Anwendung. Kegelrollenlager kommen in Fahrzeuggetrieben, Lastwagen, Achsen und landwirtschaftlichen Maschinen zum Einsatz. Nadellager werden in Anwendungen mit hohen radialen Belastungen wie Kurbelwellen, Pleuelstangen und Nockenwellen verwendet. Rillenkugellager werden in Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie Elektromotoren, Pumpen, Lüftern und Klimaanlagen eingesetzt. Axiallager finden Verwendung in Anwendungen, die reine Axialkräfte erfordern, wie beispielsweise Kupplungen und Schraubendreher.

Arten von Wälzlagern

Es gibt verschiedene Arten von Wälzlagern, die je nach ihrer Konstruktion und Anwendung unterschiedliche Merkmale aufweisen. Die häufigsten Wälzlagerarten sind:

Kugellager (Radial)

Kugellager sind eine der häufigsten und bekanntesten Arten von Wälzlagern. Sie bestehen aus Innenringen, Außenringen, Kugelwälzkörpern und einem Käfig, der die Kugeln voneinander trennt und ihre Position stabilisiert. Die Kugeln werden dabei zwischen den Innen- und Außenringen platziert und rollen entlang der Rennbahnen, wodurch die Reibung reduziert wird.
Es wird zwischen Radial- und Axiallagern unterschieden. Die Radiallager sind hauptsächlich für Radialbelastungen ausgelegt und weisen dementsprechende Schwächen bei axialen Belastungen auf.

Vorteile
Kugellager bieten verschiedene Vorteile, die zu ihrer breiten Anwendung in einer Vielzahl von Branchen führen:

Geringe Reibung: Kugellager haben aufgrund der Rollbewegung der Kugeln eine geringere Reibung als Gleitlager. Dadurch wird weniger Energie verschwendet und eine effizientere Rotation ermöglicht
Hohe Geschwindigkeiten: Aufgrund ihrer geringen Reibung können Kugellager hohe Drehzahlen erreichen, was sie für Anwendungen geeignet macht, die eine schnelle Rotation erfordern, wie beispielsweise in Elektromotoren und Turbinen
Hohe Belastbarkeit: Obwohl Kugellager im Vergleich zu Rollenlagern eine geringere Tragfähigkeit haben, können sie dennoch erhebliche Lasten aufnehmen. Dies macht sie vielseitig einsetzbar und ermöglicht die Lagerung von Komponenten mit unterschiedlichen Belastungen
Geringe Wartungsanforderungen: Kugellager sind in der Regel wartungsarm und erfordern nur eine regelmäßige Schmierung, um eine reibungslose Funktion sicherzustellen. Dies reduziert den Wartungsaufwand und die Betriebskosten

Einsatzmöglichkeiten
Die Einsatzmöglichkeiten von Kugellagern sind nahezu unbegrenzt. Sie finden Anwendung in einer Vielzahl von Geräten und Maschinen, darunter Automobilanwendungen (Radlager, Getriebe), Haushaltsgeräte (Waschmaschinen, Kühlschränke), Elektrowerkzeuge, Bürogeräte, Maschinenwerkzeuge, Industrieanlagen und vieles mehr.
Es gibt auch verschiedene Arten von Kugellagern, die speziell für bestimmte Anforderungen entwickelt wurden. Dazu gehören Rillenkugellager, Schrägkugellager, Pendelkugellager und Spindellager. Jede Art hat ihre eigenen Konstruktionsmerkmale und Einsatzbereiche, um den spezifischen Anforderungen gerecht zu werden.

Radial-Rollenlager

Rollenlager werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die hohe radiale Belastungen erfordern. Sie bestehen aus einem Innenring, einem Außenring, Rollen und einem Käfig, der die Rollen voneinander trennt und ihre Position stabilisiert. Die Rollen befinden sich zwischen den Innen- und Außenringen und rollen entlang der Rennbahnen, um eine reibungsarme Rotation zu ermöglichen. Im Gegensatz zu Kugellagern, die Kugelwälzkörper verwenden, verwenden Rollenlager zylindrische oder konische Rollen als Wälzkörper.

Arten von Rollenlagern
Es gibt verschiedene Arten von Rollenlagern, die je nach ihrer Konstruktion und Anwendung unterschiedliche Eigenschaften aufweisen:

Zylinderrollenlager: Diese Art von Rollenlagern besteht aus zylindrischen Rollen, die in zwei Reihen angeordnet sind. Sie können sowohl hohe radiale Belastungen als auch gewisse axiale Belastungen aufnehmen. Zylinderrollenlager werden häufig in Anwendungen mit mittleren bis hohen Belastungen eingesetzt, wie zum Beispiel in Getrieben, Maschinenwerkzeugen und Walzwerken.
Tonnenlager: Tonnenlager, auch als Pendelrollenlager bezeichnet, haben tonnenförmige Rollen, die sich in einem gemeinsamen sphärischen Laufbahnrings bewegen können. Dies ermöglicht eine gewisse Ausgleichsfähigkeit von Fehlausrichtungen und eignet sich daher für Anwendungen mit ungenauer Ausrichtung oder Wellenbiegung. Tonnenlager werden häufig in schweren Anwendungen wie Bergbauausrüstungen, Schwerlastmaschinen und Walzwerken eingesetzt
Kegelrollenlager: Kegelrollenlager haben konische Rollen, die sich entlang der Kegelflächen der Innen- und Außenringe bewegen. Sie sind in der Lage, sowohl radiale als auch axiale Belastungen aufzunehmen und werden häufig in Anwendungen mit kombinierten axialen und radialen Belastungen eingesetzt, wie z.B. in Achsen und Getrieben von Fahrzeugen und Schwerlastmaschinen

Vorteile
Die Vorteile von Rollenlagern liegen in ihrer Fähigkeit, höhere radiale Belastungen aufzunehmen als Kugellager und ihre Fähigkeit, mit bestimmten Fehlausrichtungen umzugehen. Sie bieten auch eine gute Stoßbelastungsfähigkeit und eignen sich für Anwendungen mit schweren Lasten und anspruchsvollen Betriebsbedingungen.
Einige Nachteile von Rollenlagern sind ihre begrenzte Drehzahlkapazität im Vergleich zu Kugellagern und ihre größere Bauraumgröße. Zudem erfordern sie eine sorgfältige Schmierung, um eine optimale Leistung zu gewährleisten.

Nadellager

Nadellager zeichnen sich durch ihre hohe Tragfähigkeit bei begrenztem Bauraum aus. Sie verwenden dünnwandige Nadelrollen, die zwischen den Laufbahnen des Lagers platziert werden. Nadellager finden Verwendung in Anwendungen mit hohen radialen Belastungen und begrenztem Platzangebot, wie beispielsweise Kurbelwellen, Pleuelstangen und Nockenwellen. Sie bieten eine geringe Reibung bei niedrigen Geschwindigkeiten und weisen eine hohe Tragfähigkeit auf. Allerdings sind sie empfindlich gegenüber Stoßbelastungen und nicht für Anwendungen mit hohen Geschwindigkeiten geeignet.

Hauptmerkmale
Die Hauptmerkmale von Nadellagern sind:

Zylindrische Rollen: Nadellager verwenden zylindrische Rollen als Wälzkörper. Diese Rollen haben im Vergleich zu anderen Rollenlagern einen größeren Längen-Durchmesser-Verhältnis
Kompakte Bauweise: Nadellager haben aufgrund ihrer zylindrischen Rollen und ihres längeren Durchmessers eine geringe Bauhöhe. Daher eignen sie sich gut für Anwendungen mit begrenztem Bauraum
Hohe Tragfähigkeit: Durch die geringe Bauhöhe weisen Nadellager eine hohe (radiale) Tragfähigkeit und eignen sich daher für Anwendungen mit hohen Lasten

Einsatzmöglichkeiten
Nadellager werden in einer Vielzahl von Szenarien eingesetzt, insbesondere wenn hohe radiale Tragfähigkeit und kompakte Bauweise erforderlich sind. Einige typische Anwendungen von Nadellagern sind:

Automobilindustrie: Nadellager werden in Getrieben, Nockenwellen, Kurbelwellen, Antriebswellen und anderen Komponenten von Fahrzeugen eingesetzt
Industriemaschinen: Sie finden Verwendung in Industriemaschinen wie Kompressoren, Pumpen, Generatoren und Textilmaschinen
Elektrowerkzeuge: Nadellager werden in verschiedenen Elektrowerkzeugen wie Bohrmaschinen, Schleifmaschinen und Sägen verwendet
Luft- und Raumfahrt: In der Luft- und Raumfahrtindustrie werden Nadellager in Flugzeugen und Raumfahrzeugen in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, einschließlich Triebwerken, Steuerungssystemen und Fahrwerken.

Vorteile
Zu den Vorteilen von Nadellagern gehört deren Fähigkeit, hohe radiale Belastungen aufzunehmen. Durch die kompakte Bauweise macht sie besonders geeignet für Anwendungen mit begrenztem Bauraum.
Zu den Nachteilgehört unter anderem die geringe Schwenkfähigkeit der Nadellager, die durch ihre Konstruktionsform bedingt ist. Die kleneren Rollendurchmesse können zu einer höheren Reibung und damit zu einer geringeren Effizienz führen. Ein weiterer Nachteil ist die Notwendigkeit einer genaueren Ausrichtung der Welle und des Gehäuses, um optimale Leistung erreichen zu können.

Axiallager

Axiallager sind speziell für die Aufnahme von reinen Axialkräften entwickelt worden. Im Gegensatz zu radialen Lagern, die hauptsächlich für die Aufnahme von radialen Kräften verwendet werden, können Axiallager hohe axiale Kräfte aufnehmen und übertragen.
Axiallager finden in Bereichen wie Kupplungen, Schraubendrehern und Rührwerken Anwendung. Sie bieten eine hohe Tragfähigkeit bei reinen Axialbelastungen, haben jedoch eine begrenzte Fähigkeit zur Aufnahme von Radialbelastungen.

Arten von Axiallagern
Axiallager können in verschiedene Unterkategorien unterteilt werden, abhängig von ihrer Konstruktion und Art der Axialkraftübertragung. Einige der gängigsten Arten von Axiallagern sind:

Axial-Rillenkugellager: Diese Art von Axiallagern besteht aus Rillenkugeln, die in einem Laufbahnring angeordnet sind. Sie können sowohl axiale als auch begrenzte radiale Kräfte aufnehmen. Axial-Rillenkugellager werden in Anwendungen wie Getrieben, Ventilatoren und Schneckengetrieben eingesetzt
Axial-Schrägkugellager: Axial-Schrägkugellager bestehen aus Schrägkugeln, die in zwei Reihen angeordnet sind und auf versetzten Laufbahnen laufen. Sie können sowohl hohe axiale Kräfte als auch bestimmte radiale Kräfte aufnehmen. Diese Lager werden häufig in Anwendungen mit kombinierten axialen und radialen Belastungen eingesetzt, wie zum Beispiel in Schneckengetrieben und Kugelgewindetrieben
Axial-Zylinderrollenlager: Diese Art von Axiallagern besteht aus zylindrischen Rollen, die auf einer Laufbahn in Form einer Unterlegscheibe angeordnet sind. Sie können hohe axiale Kräfte aufnehmen und bieten eine begrenzte radiale Tragfähigkeit. Axial-Zylinderrollenlager werden in Anwendungen wie Walzwerken, Maschinenwerkzeugen und Druckmaschinen eingesetzt
Axial-Nadellager: Axial-Nadellager verwenden nadelförmige Rollen, um axiale Kräfte aufzunehmen und zu übertragen. Diese Art von Lagern ist besonders kompakt und eignet sich gut für Anwendungen mit begrenztem Bauraum. Axial-Nadellager werden häufig in Automatikgetrieben, Nockenwellen und Kupplungen verwendet
Axial-Pendelrollenlager: Diese Lager bestehen aus einem Innenring, einem Außenring und einer Reihe von Pendelrollen, die zwischen den Ringen angeordnet sind. Die tonnenförmigen Rollen gleiten auf konkaven Laufbahnen im Innen- und Außenring, wodurch sich das Lager selbst ausrichtet. Durch diese Konstruktion sind Axial-Pendelrollenlager in der Lage, axiale Kräfte aufzunehmen und gleichzeitig Fluchtungsfehler oder Wellendurchbiegungen auszugleichen
Axial-Kegelrollenlager: Diese Lager bestehen aus einem Innenring, einem Außenring, Kegelrollen und einem Käfig, der die Rollen voneinander trennt und eine gleichmäßige Verteilung gewährleistet. Die Kegelrollen sind, wie der Name bereits vermuten lässt, kegelförmig und ermöglichen eine optimale Aufnahme von Axialbelastungen. Durch deren Konstruktion können die Axial-Kegelrollenlager sowohl einseitige als auch beidseitige Axialkräfte aufnehmen.

Einsatzmöglichkeiten
Die Einsatzmöglichkeiten von Axiallagern hängen von der spezifischen Konstruktion und den Eigenschaften des jeweiligen Lagertyps ab. Allgemein werden Axiallager in Maschinen und Anlagen eingesetzt, in denen axiale Kräfte auftreten und übertragen werden müssen. Beispiele für Anwendungen sind Getriebe, Pumpen, Kompressoren, Achsen und viele andere.
Die Vorteile von Axiallagern liegen in ihrer Fähigkeit, hohe axiale Belastungen aufzunehmen und zu übertragen. Sie bieten eine zuverlässige Lösung für Anwendungen bei denen die axialen Kräfte, also Kräfte in Richtung der Achse bzw. Welle wirken. Zu den Nachteilen gehört allen Voran die begrenzte radiale Tragfähigkeit und eine mögliche Einschränkung der Drehzahl aufgrund von Reibung und Wärmeerzeugung.

Kombinierte Axial-/Radiallager

Kombinierte Axial-/Radiallager, auch als Schrägkugellager oder Schrägrollenlager bezeichnet, sind eine spezielle Art von Lagern, die sowohl axiale als auch radiale Belastungen aufnehmen können. Sie sind so konstruiert, dass sie sowohl die Kräfte entlang der Achse (axiale Belastung) als auch die Kräfte senkrecht zur Achse (radiale Belastung) aufnehmen und übertragen können. Diese Art von Lagern wird häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen sowohl eine axiale als auch eine radiale Bewegung erforderlich ist.
Die kombinierten Axial-/Radiallager bestehen aus einem Innenring, einem Außenring, Kugeln oder Rollen und einem Käfig, der die Kugeln oder Rollen voneinander trennt und ihre Position stabilisiert. Der Innenring ist mit dem Außenring durch die Kugeln oder Rollen verbunden. Die Kugeln oder Rollen sind in einem bestimmten Winkel angeordnet, um sowohl axiale als auch radiale Kräfte aufnehmen und übertragen zu können.

Einsatzmöglichkeiten von kombinierten Axial-/Radiallagern

Werkzeugmaschinen: Kombinierte Axial-/Radiallager werden in Werkzeugmaschinen eingesetzt, um die axiale und radiale Belastung während des Fräsens, Drehens und Bohrens aufzunehmen. Sie ermöglichen eine präzise und zuverlässige Positionierung der Werkzeugmaschinenkomponenten
Robotik: In Robotikanwendungen werden kombinierte Axial-/Radiallager verwendet, um die Bewegungen der Roboterarme zu unterstützen. Sie können sowohl axiale als auch radiale Kräfte aufnehmen, um die Roboterarme stabil zu halten und gleichzeitig eine präzise Bewegung zu ermöglichen
Fahrzeugindustrie: In der Fahrzeugindustrie finden sich kombinierte Axial-/Radiallager in Getrieben, Differentialen und Radnaben. Sie können die axialen Kräfte aufnehmen, die beim Beschleunigen und Bremsen auftreten, sowie die radiale Belastung beim Drehen der Räder
Luft- und Raumfahrt: In der Luft- und Raumfahrttechnik werden kombinierte Axial-/Radiallager in Anwendungen wie Flugzeugfahrwerken, Steuerungssystemen und Satellitenmechanismen eingesetzt. Sie ermöglichen eine zuverlässige Bewegung und Stabilität in den extremen Bedingungen des Luft- und Raumfahrtumfelds.

Vorteile

Hohe Belastbarkeit: Kombinierte Axial-/Radiallager können sowohl axiale als auch radiale Kräfte aufnehmen und sind in der Lage, hohe Belastungen zu tragen
Platzersparnis: Da sie sowohl axiale als auch radiale Belastungen aufnehmen können, können kombinierte Axial-/Radiallager den Platzbedarf reduzieren, da separate Lager für axiale und radiale Belastungen nicht erforderlich sind
Präzision: Sie bieten eine hohe Präzision und Steifigkeit, was in Anwendungen mit genauer Positionierung und Bewegung wichtig ist.

Nachteile

Komplexität: Kombinierte Axial-/Radiallager sind im Vergleich zu einfachen axialen oder radialen Lagern konstruktiv komplexer. Dies kann sich auf die Montage und Wartung auswirken
Höhere Kosten: Aufgrund ihrer speziellen Konstruktion und ihrer Fähigkeit, sowohl axiale als auch radiale Belastungen aufzunehmen, sind kombinierte Axial-/Radiallager in der Regel teurer als einzelne Lager für axiale oder radiale Belastungen.

Produkte

Auswahl von Wälzlagern

Bei der Auswahl von Wälzlagern müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, um den richtigen Lagertyp und die passende Spezifikation für die jeweilige Anwendung zu finden.
Wichtige Auswahlkriterien sind:

Tragfähigkeit: Bestimmen Sie die erforderliche Tragfähigkeit der Anwendung, einschließlich sowohl radialer als auch axialer Belastungen. Wählen Sie einen Lagertyp, der die erforderliche Tragfähigkeit erfüllt und dabei die Belastungsrichtung berücksichtigt.
Drehzahlvermögen: Berücksichtigen Sie das Drehzahlvermögen des Lagers. Kugellager haben typischerweise ein höheres Drehzahlvermögen im Vergleich zu Rollenlagern. Stellen Sie sicher, dass das ausgewählte Lager die erforderlichen Drehzahlen ohne übermäßige Wärmeentwicklung bewältigen kann.
Ausrichtung und Fehlausrichtung: Prüfen Sie, ob in der Anwendung Fehlausrichtung oder Wellendurchbiegung auftreten könnte. Wählen Sie einen Lagertyp, der die erwartete Fehlausrichtung aufnehmen kann und gleichzeitig eine zuverlässige Leistung aufrechterhält.
Schmierung: Bestimmen Sie die Schmierungsanforderungen des Lagers. Eine ordnungsgemäße Schmierung ist entscheidend für optimale Leistung und eine verlängerte Lebensdauer des Lagers. Wählen Sie ein Lager, das zu dem Schmierungstyp und den Wartungsintervallen der Anwendung passt.
Temperaturbereich: Berücksichtigen Sie den Betriebstemperaturbereich des Lagers. Stellen Sie sicher, dass das ausgewählte Lager die Temperaturbedingungen ohne signifikanten Leistungsverlust oder Beschädigungen bewältigen kann.
Einbauraum: Beachten Sie den verfügbaren Raum für den Lagereinbau. Stellen Sie sicher, dass das ausgewählte Lager innerhalb der Platzbeschränkungen der Anwendung passt.
Kosten und Verfügbarkeit: Bewerten Sie die Kosten und Verfügbarkeit des Lagers. Wählen Sie ein Lager, das innerhalb des Budgets liegt und leicht für den Austausch oder die Wartung verfügbar ist.
Wartung und Haltbarkeit: Berücksichtigen Sie die Wartungsanforderungen und die Haltbarkeit des Lagers. Wählen Sie ein Lager, das den Wartungsintervallen und den Lebensdauererwartungen der Anwendung entspricht.

Bezeichnungsschema - Wälzlager (Kugellager, Rollenlager)

Verschiedene Hersteller verwenden unterschiedliche Bezeichnungsschemas, um die Spezifikationen und Eigenschaften ihrer Wälzlager zu beschreiben. Diese Kennzeichnungen beinhalten wichtige Informationen wie Abmessungen, Tragzahlen, Toleranzen und spezielle Eigenschaften der Lager. Neben den Grundbezeichnungen gibt es Vor- und Nachsetzzeichen, die zusätzliche Informationen über Modifikationen und besondere Eigenschaften des Lagers liefern. Zum Beispiel verwenden bekannte Hersteller wie SKF, FAG und NSK jeweils eigene Codes und Bezeichnungssysteme, die es ermöglichen, schnell das passende Lager für eine bestimmte Anwendung zu identifizieren. Ein Verständnis dieser Bezeichnungsschemas, einschließlich der Vor- und Nachsetzzeichen, ist wichtig, um die richtige Wahl bei der Lagerauswahl zu treffen.
Um Ihnen eine bessere Orientierung zu bieten, haben wir eine Übersicht erstellt, in der die unterschiedliche Kennzeichnung von Wälzlagern der führenden Wälzlagerhersteller und deren Bedeutungen dargestellt sind. Diese Übersicht finden Sie hier: Wälzlager - Kennzeichnung