Kegelrollenlager:

Kegelrollenlager bündeln Kombinationslasten auf eine zentrale Drehachse. Sie ermöglichen die gleichzeitige Einwirkung von Radial- und Axiallasten auf die Lagereinheit. Die axiale Tragfähigkeit eines Kegelrollenlagers steigt mit zunehmendem Laufbahnkontaktwinkel - die konische Form führt zu einer geringeren Gesamtbelastung der angrenzenden Teile. Kegelrollenlager werden in Motorwellen, Achsen, Propellern und unzähligen anderen Anwendungen eingesetzt.

Inhaltsübersicht

• Kegelrollenlager-Komponenten
• Welche Arten von Belastungen können Kegelrollenlager aufnehmen?
• Einreihige, Axial- oder mehrreihige kegelige Lager
• Auswahlkriterium
• Häufige Verwendungen
• Verlängerung der Lebensdauer von Geräten
• Pro und Kontra
• FAQs

Kegelrollenlager-Komponenten

Ein Kegelrollenlager besteht aus Innen- und Außenringen, die die Wälzkörper aufnehmen. Die Rollen verjüngen sich zu konischen Formen. Die entsprechenden Laufbahnen, in die die Rollen eingreifen, sind abgewinkelt, um ihre konische Form aufzunehmen. Die Rollen selbst werden durch einen Käfig (auch als Halterung bezeichnet) zusammengehalten, der zu den Innen- und Außenringen passt. Abbildung 2 zeigt die Hauptkomponenten, die die Rollen zusammenhalten.

Welche Arten von Belastungen können Kegelrollenlager aufnehmen?

Die abgewinkelte und konische Form von Kegelrollenlagern minimiert die Beanspruchung durch eine Kombination von Radial- und Axiallasten. Radial- und Axiallasten führen oft zu unterschiedlichen Belastungen einer Lagereinheit. Die Fähigkeit, Winkelbelastungen und wechselnde Winkelbelastungen aufzunehmen, macht Kegelrollenlager für verschiedene technische Konstruktionen und Branchen unverzichtbar. Die konische Form bündelt radiale und axiale Belastungen zu einer einheitlichen Last, die sich leichter auffangen lässt. Welche Winkelbelastungen genutzt werden können, hängt vom genauen Winkel des Kegellagers ab. Sie können durch die Anordnung von zwei oder sogar mehreren konischen Lagern einen umfassenden Kraftbereich nutzen.

Je steiler die Steigung des Wälzlagers ist, desto größer ist die Axiallast, die es aufnehmen kann, während ein flacher Winkel die Radiallastkapazität erhöht. Mit zunehmender Radiallast wird das Lager stärker an den Seiten der Lagerlaufbahnen belastet. Ein flacherer Winkel minimiert die Belastung und verringert den Druck auf die Rollen. Die erhöhte axiale Belastung trägt zur Beanspruchung der Oberseite der Rollen bei. Ein steilerer Winkel verteilt den Druck mehr auf die Mitte des Lagers und weniger auf die Rollen selbst.

Einreihige, Axial- oder mehrreihige kegelige Lager

Je nach Art und Winkel der Belastungen, die auf das Kegelrollenlager einwirken, müssen Sie ein Kegelrollenlager mit einem geeigneten Winkel finden. Für mehrere Ladungen gibt es mehrere Arten von mehrreihigen Montageoptionen.

Einreihiges Kegelrollenlager

Ein einreihiges Kegellager ist in der Regel für die einfachsten Anwendungen ausreichend (z. B. Winkelkräfte auf einen festen Punkt und mit nur geringen Schwankungen). Um das richtige Lager zu finden, müssen Sie feststellen, ob die Endanwendung des Kegellagers mehr radiale oder axiale Belastungen aufweist. Es gibt rein axiale Kegelrollenlager, so genannte Axial-Kegelrollenlager, die flachen Ringen oder Scheiben ähneln, bei denen die Rollen senkrecht zur Achse der Lagerbohrung stehen. Wenn mehrere Lager benötigt werden, kann es von Vorteil sein, zwei oder mehr einreihige Kegelrollenlager statt mehrreihiger Lager in einem einzigen Gehäuse zu verwenden. Ein Beispiel hierfür ist, wenn ein Lager getrennt vom anderen gewartet, eingestellt oder ausgetauscht werden muss. Ein anderer Fall ist die Notwendigkeit, bei der Konstruktion flexibel zu sein und einzelne einreihige kegelige Lager hinzuzufügen oder zu entfernen, was bei einem mehrreihigen kegeligen Lager nicht möglich ist.

Mehrreihige kegelige Lager sind von Natur aus sicherer, da sie in einem gemeinsamen Gehäuse arbeiten. Dieses Gehäuse ist stärker ausgeprägt und bietet eine größere Oberfläche für die Verbindung mit den Geräten, an die es angeschlossen ist, was zu mehr Stabilität und Langlebigkeit führt.

Mehrreihige Kegelrollenlager

Wenn ein Kegelrollenlager unterschiedlichen Axialbelastungen standhalten muss, kann man mehrere Rollenreihen (meist zwei oder vier) in eine Einheit integrieren. Diese Rollenreihen können entweder nebeneinander oder voneinander beabstandet sein. Diese Lager werden danach unterschieden, wie die mehreren Reihen zueinander ausgerichtet sind:

• Tandem: Benachbarte Rollenreihen sind im selben Lager mit der gleichen Tragrichtung ausgerichtet.
• Doppelter Becher: Die Scheitelpunkte (oder "Fluchtpunkte"), auf die sich die beiden benachbarten Rollenhalter konzentrieren, sind innerhalb einer einzigen, doppelt gerillten Außenlaufbahn nach innen zueinander gerichtet.
• Doppelkonus:Die Walzen sind nebeneinander angeordnet, so dass der "Scheitelpunkt" jeder Walze nach außen und voneinander weg zeigt.
• Abstandshalter montiert: Jedes Paar von einreihigen Lagern, die durch Distanzstücke oder einen breiteren Käfig innerhalb derselben Baugruppe getrennt sind. Die einreihigen Lager können wie bei Tandem-, Doppelbecher- oder Doppelkonus-Anordnungen nach den gleichen Prinzipien ausgerichtet werden - der entscheidende Unterschied ist, dass sie mit Abstand und nicht direkt nebeneinander angeordnet sind. Ein Beispiel hierfür ist in Abbildung 4 zu sehen.

Auswahlkriterium

Kegelrollenlager sind die gebräuchlichste Lösung, wenn es um kombinierte Kräfte geht, insbesondere bei wechselnden Kräften.

• Nicht-kombinierte Kräfte: Kugellager und andere einfachere Alternativen haben insgesamt eine geringere Reibung und sind wahrscheinlich ausreichend für nicht-spezifische Zwecke, bei denen keine Kombinationskräfte auftreten oder ein großer Oberflächenkontakt erforderlich ist.
• Kombinierte Kräfte: Eine Kombination von Axial- und Radiallasten erfordert fast immer ein Kegelrollenlager.
• Bestimmung der Tragfähigkeit: Der Kontaktwinkel bestimmt die Tragfähigkeit, daher ist es wichtig, die Belastungswinkel zu bestimmen, die ein Lager bewältigen kann. Bei Schwerlastanwendungen sind mehrreihige Kegelrollenlager für Kombinationslasten erforderlich. Bei leichteren Kräften reicht oft einer aus.
• Bestimmung von Kontaktwinkeln: Der Kontaktwinkel zwischen einem Bauteil und dem Lager bestimmt den Winkel der Außenringlaufbahn. Größere Kontaktwinkel führen zu höheren axialen Tragfähigkeiten und umgekehrt. Bei der Auswahl des richtigen Kegellagers für Ihre Bedürfnisse wird dieser Winkel oft mit dem Koeffizienten "e" ausgedrückt; höhere Werte bedeuten sowohl größere Kontaktwinkel als auch größere axiale Tragfähigkeit.

Flacher, mittlerer und scharfer Kontaktwinkel

Im Allgemeinen ist ein Winkel von 10° bis 19° für Anwendungen mit hoher Radiallast sehr üblich. Bei einem Winkel von weniger als 10° sollten Sie überlegen, ob Sie ein volles Axialrollenlager benötigen, und prüfen, ob überhaupt eine große Radialkraft vorhanden ist. Da die axialen Belastungen zunehmen (und die radialen Belastungen abnehmen), sind 20° und 24° ein gutes Gleichgewicht. Dieser Winkel ist so flach, dass Radiallasten die Lager nicht extrem belasten, aber steil genug, um Axiallasten besser zu bewältigen. Für große Axiallasten sind Winkel zwischen 25° und 29° erforderlich, und das ist der Punkt, an dem radiale Lasten mehr Verschleiß verursachen und die Lebensdauer des Bauteils verringern. Dennoch ist sie mehr als ausreichend, um einen hohen Mix aus Radial- und Axial-Kombinationslasten gleichzeitig zu bewältigen.

Schrägkugellager sind für die Aufnahme verschiedener Lasten gleichermaßen geeignet. Lesen Sie unseren technischen Leitfaden über Schrägkugellager, um mehr zu erfahren.

Häufige Verwendungen

Ein Kegelrollenlager ist überall dort geeignet, wo ein Lager kombinierte Belastungen aufnehmen muss. Eine der häufigsten Anwendungen ist die Aufrechterhaltung des axialen Gleichgewichts, das mit mehreren Kegelrollenlagern entlang einer Achse oder Welle erreicht wird. Die kegelförmigen Lager verteilen die Lasten gleichmäßig, wenn sie richtig ausgerichtet sind, und minimieren so den Verschleiß der Komponenten. Durch die größere Oberfläche können Kegelrollenlager die Reibung und Wärme aus kombinierten Belastungen effizienter verteilen als nicht-kegelige Rollen (die nur bei den einfachsten nicht-kombinierten Kräften effizienter sind als Kegelrollenlager). Diese verringerte Reibung erhöht die Drehgeschwindigkeit von Anschlussteilen und macht Kegelrollenlager ideal für den Einsatz in:

• Motoren
• Motoren
• Getriebe (insbesondere solche mit Schrägverzahnung)
• Räder und Achsen
• Turbinen und Propeller

Diese Geräte müssen viele verschiedene Winkel kombinieren und diese zum Antrieb von Motoren, Antriebswellen und anderen rotierenden Komponenten nutzen.

Verlängerung der Lebensdauer von Geräten

Bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen gehen Standardlager viel schneller kaputt und beschädigen die Komponenten, mit denen sie verbunden sind. Im Vergleich zu ihren nicht-konischen Gegenstücken kombinieren konische Rollen eine geringere Reibung mit einem großen Oberflächenkontakt mit extrem schnell rotierenden Teilen. Das Ergebnis ist eine hocheffiziente Übertragung von kombinierten Kräften und Verlagerungskräften auf eine einzige Drehachse. Diese Effizienz führt zu deutlich weniger Vibrationen, wodurch Schäden an empfindlichen Instrumenten in der gesamten Maschine vermieden werden und die Notwendigkeit zur Dämpfung äußerer Kräfte verringert wird.

Pro und Kontra

Die Vorteile von Kegelrollenlagern

• Hohe Zuverlässigkeit: Kegelrollenlager sind bei richtiger Anwendung sehr zuverlässig. Autos können Hunderttausende von Kilometern laufen, ohne dass es zu Ausfällen von Kegellagern kommt, und erfordern wenig bis gar keine Wartung.
• Kombinierte und unterschiedliche Belastungen: Kegelrollenlager haben aufgrund ihrer Geometrie deutliche Vorteile gegenüber Pendel-, Zylinder- und Nadellagern bei der Aufnahme kombinierter und wechselnder Belastungen.
• Tragfähigkeit: Kegelige Lager können reine Axial- und Radiallasten aufnehmen.
• Mindestlastanforderungen: Es ist sehr unwahrscheinlich, dass die Rollen bei Belastung oder Entlastung gleiten oder "rutschen"; andere Rollenlager haben minimale Belastungsanforderungen - ein gleichmäßiger Druck, der aufrechterhalten werden muss - um zu verhindern, dass die Rollen innerhalb ihrer Laufbahnen gleiten.

Die Nachteile von Kegelrollenlagern

• Geschwindigkeit Da die Rollen eine große Kontaktfläche haben - was in mancher Hinsicht von Vorteil ist (z. B. bei der gleichmäßigen Verteilung der Lasten) - erreichen sie nicht das Geschwindigkeitspotenzial von Gelenklagern, die weniger innere Reibung haben und weniger Wärme erzeugen.
• Wärme: Im Vergleich zu nicht-kegeligen Rollen erzeugen kegelige Rollen weniger Wärme, da weniger Material vorhanden ist und der Lagerkäfig mit Rollen weniger sperrig ist.
• Dynamischer Versatz: Gelenklager können dynamische Fluchtungsfehler besser verkraften als Kegelrollenlager, da sie für bestimmte Winkel ausgelegt sind und auf Neigungen, die nicht ihrem Konstruktionszweck entsprechen, schlecht reagieren. Gelenklager können vorübergehende Verschiebungen ohne große Belastung der Einheit verkraften, da die Kugeln unabhängig voneinander in ihrem Haltekäfig schwimmen. Bei konischen Rollen verteilt sich der Druck, der auf eine Rolle ausgeübt wird, gründlich auf die gesamte Baugruppe.

FAQs

Wie lange hält ein Kegelrollenlager zusammen?

Wenn sie richtig ausgewählt, eingebaut, abgedichtet und geschmiert werden, halten Kegelrollenlager sehr lange und benötigen nur minimale Wartung. Sie gehören in der Regel zu den letzten Teilen einer Maschine, die gewartet werden müssen.

Wie stellt man Kegelrollenlager ein?

Wenn der Rollenkäfig zu locker sitzt, kann er sich verbiegen und die Laufbahnoberflächen verletzen. Wenn sie zu fest angezogen sind, entsteht eine ständige Reibung, die kleine Metallspäne erzeugt. Beseitigen Sie das "Spiel" und fahren Sie zurück, bis es sich frei dreht.

Wann sollte ich ein Kegelrollenlager ersetzen?

Metallabplatzungen weisen darauf hin, dass das konische Lager so bald wie möglich ausgetauscht werden sollte. Außerdem können Stethoskope helfen, Schleif- oder Quietschgeräusche zu erkennen, die auf erheblichen Verschleiß hindeuten könnten.