Pendelrollenlager

Pendelrollenlager sind Wälzlager mit einer oder zwei Reihen von tonnenförmigen Rollen, die in einem Winkel zur Lagerachse angeordnet sind. Dieser Lagertyp ist aufgrund seiner Fähigkeit, sich selbst auszurichten, einer der beliebtesten. Diese Lager sind robuster und können höhere radiale und axiale Belastungen aufnehmen und die Last gleichmäßiger auf die Rollen verteilen. Diese Lager werden häufig für Schwerlastanwendungen wie Bergbau, Baumaschinen und Industriemaschinen eingesetzt. In diesem Artikel werden der Aufbau von Pendelrollenlagern, ihre Funktionsweise, ihre Vor- und Nachteile sowie ein Vergleich mit anderen gängigen Lagertypen näher erläutert.

Inhaltsübersicht

• Anwendungen
• Pendelrollenlager-Konstruktion
• Aspekte der Pendelrollenlager
• Pendelrollenlager im Vergleich zu anderen Lagertypen
• FAQs

Anwendungen

Pendelrollenlager eignen sich für Anwendungen in der Schwerindustrie, da sie Fluchtungsfehler und Wellenversatz ausgleichen können. Zum Beispiel:

• Fördersysteme: Pendelrollenlager stützen die Wellen, die die Riemen antreiben. Ausrichtungsfehler und Wellendurchbiegung entstehen durch ungleichmäßige Belastung, Riemenspannung oder Temperaturschwankungen.
• Windkraftanlagen: Pendelrollenlager stützen die Rotorwelle und das Getriebe. Ausrichtungsfehler und Wellendurchbiegungen können durch Änderungen der Windrichtung, Windgeschwindigkeitsschwankungen oder das Gewicht der Turbinenblätter entstehen.
• Papiermaschinen: Pendelrollenlager stützen die Walzen, die die Papierbahn bewegen und formen. Spannungsschwankungen und Walzendrehzahlen können Ausrichtungsfehler und Wellendurchbiegungen verursachen.
• Baumaschinen: Pendelrollenlager stützen rotierende Bauteile, wie z. B. Kranhaken oder Drehkranz. Ausrichtungsfehler und Wellendurchbiegung können durch ungleichmäßige Belastung oder Bewegung auf unebenen Oberflächen verursacht werden.
• Ausrüstung für den Bergbau: Pendelrollenlager stützen Komponenten von Bergbauausrüstungen wie Förderbandrollen oder Brecherschächte. Große Kräfte, die beim Herausziehen entstehen, können eine falsche Ausrichtung oder eine Durchbiegung der Welle verursachen.

Ungeeignete Anwendungen

Trotz ihrer Vielseitigkeit sind Pendelrollenlager nicht für jede Anwendung geeignet. Zum Beispiel:

• Präzisionsmaschinen: Die Kugelform der Rollen lässt ein gewisses Spiel im Lager zu, das die Präzision beeinträchtigt. Für hohe Präzision sind Schrägkugellager, Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager oder Präzisionsrillenkugellager besser geeignet.
• Anwendungen mit geringer Belastung: Gelenklager sind am besten für schwere Lasten geeignet. Rillenkugellager und Zylinderrollenlager sind eher für geringere Belastungen geeignet.
• Extreme Temperaturbereiche: Pendelrollenlager sind nicht die beste Wahl für industrielle Anwendungen mit großer Hitze. Speziallager mit Hochtemperaturwerkstoffen können erforderlich sein.

Pendelrollenlager-Konstruktion

Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, besteht ein Pendelrollenlager aus den folgenden Komponenten:

• Äußerer Ring (A): Die Kontaktfläche des Außenrings hat eine kugelförmige Oberfläche. Dadurch können sich die Rollen seitlich bewegen.
• Walzen (B): Die tonnenförmigen Rollen haben eine kugelförmige Kontaktfläche mit einer Krümmung, die es dem Lager ermöglicht, axiale Lasten aufzunehmen. Pendelrollenlager mit zwei Rollenreihen, auch Axial-Pendelrollenlager genannt, sind ideal für höhere axiale Belastungen. Pendelrollenlager mit einer Rollenreihe eignen sich für Anwendungen, bei denen nur geringe axiale Belastungen auftreten. Die Rollen in jeder Reihe sind in entgegengesetzte Richtungen abgewinkelt, um Schubbelastungen in beide Richtungen zu widerstehen.
• Käfig (C): Ein Käfig hält die Rollen in Position.
• Innerer Ring (D): Die Kontaktfläche des Innenrings hat zwei Laufbahnen, auf denen sich die Rollen bewegen.

Obwohl die axiale Belastbarkeit von Pendelrollenlagern geringer ist als die eines Schrägkugellagers, können Pendelrollenlager diese axialen Belastungen in beiden Richtungen aufnehmen. Schrägkugellager können dies nur in einer Richtung tun, es sei denn, sie sind in einer Rücken-an-Rücken- oder Rücken-an-Rücken-Konfiguration montiert.

Kegelförmige vs. zylindrische Bohrung

Pendelrollenlager können eine kegelige oder zylindrische Bohrung haben. Die Wahl zwischen den beiden ist von folgenden Faktoren abhängig:

• Rotationsgeschwindigkeit: Für Anwendungen mit hohen Drehzahlen werden Lager mit kegeligen Bohrungen bevorzugt.
• Fehlausrichtung: Lager mit kegelförmigen Bohrungen können mehr Fluchtungsfehler verkraften als zylindrische Bohrungen.
• Belastung: Ein Pendelrollenlager mit kegeliger Bohrung kann schwerere Lasten aufnehmen als ein Lager mit zylindrischer Bohrung.
• Konstruktion der Welle: Wie die Lager können auch die Wellen einen zylindrischen oder konischen Außendurchmesser haben.
• Vibrationen: Bei Anwendungen mit starken Vibrationen sollten Pendelrollenlager mit kegeligen Bohrungen verwendet werden.

Der Hauptgrund, warum Pendelrollenlager mit kegeligen Bohrungen bei den oben genannten Faktoren besser funktionieren, liegt in der Möglichkeit, ihr inneres Spiel einzustellen. Die Lagerluft ist der Abstand zwischen den Rollen und den Laufbahnen. Ist das Spiel zu klein, kann es zu extremen Verschleißerscheinungen kommen; ist das Spiel zu groß, kommt es zu übermäßigen Vibrationen, was zu einer geringeren Tragfähigkeit und Lebensdauer führt. Die Einstellung erfolgt mit einer konischen Adapterhülse (siehe unten).

Aspekte der Pendelrollenlager

In diesem Abschnitt werden vier wichtige Aspekte von Pendelrollenlagern erörtert:

• Fehlausrichtung
• Materialien
• Schmierung
• Montageoptionen

Fehlausrichtung von Pendelrollenlagern

Es gibt verschiedene Gründe für das Auftreten von Lagerfehlstellungen. Bei Pendelrollenlagern liegt der Hauptgrund für Fluchtungsfehler jedoch darin, dass sie in schweren Industrieanwendungen eingesetzt werden. Pendelrollenlager stützen und führen rotierende Wellen, die sich bei starker Belastung durchbiegen können, was zu einer Fehlausrichtung der Lager führt. Auch starke Vibrationen können eine falsche Ausrichtung verursachen.

Pendelrollenlager können Achsabweichungen bis zu 2° ausgleichen. Für Anwendungen mit mehr als 2° Durchbiegung können Pendellager eine geeignete Lösung sein.

Werkstoff Pendelrollenlager

Die Außen- und Innenringe sowie die Rollen in einem Pendelrollenlager sind meist aus Chromstahl gefertigt, der für viele verschiedene Lagertypen das gängige Material ist. Dieses Material ist bis zu einem gewissen Grad standardisiert worden:

• AISI 52100 (Vereinigte Staaten)
• DIN 17230
• 100CR6 (Deutschland)
• SUJ2 (Japan)
• GCR15 (China)

Die gängigen Käfigmaterialien sind:

• Stahl
• Messing
• Polyamid
• Stahlblech

Schmierung von Pendelrollenlagern

Wie bei allen Lagern müssen auch Pendelrollenlager ausreichend mit Fett oder Öl geschmiert werden. Fett hat eine geringere Betriebsdrehzahlkapazität als Öl. Für Hochgeschwindigkeitsanwendungen ist Öl die bessere Wahl.

Wenn Sie Schmierfett bevorzugen, wählen Sie ein Lager, das für diese Art der Schmierung geeignet ist. Oft bauen die Hersteller eine Schmiernut in die äußere Laufbahn ein, um das Auftragen von Schmierfett mit Schmiernippeln zu erleichtern.

Wenn Öl die bevorzugte Wahl ist, kann dies durch ein abgedichtetes Lager mit einem Ölreservoir oder eine Ölbadschmierung erfolgen. Bei einem Ölbad sollte nur die unterste Rolle mit dem Öl in Berührung kommen. Dies ermöglicht eine Tauchschmierung. Wenn mehr als die unterste Rolle mit dem Öl in Berührung kommt, muss das Lager mehr Kraft aufwenden, um die Rollen durch das Öl zu bringen, wodurch es seine Wirksamkeit und seinen Geschwindigkeitsvorteil verliert.

Montageverfahren für Pendelrollenlager

Es gibt drei Hauptarten, in denen Gelenklager typischerweise montiert werden:

• Stellschraube
• Kegelförmiger Adapter
• Direkte Welle

Stellschraube montiert

Das Lager wird mit einer Manschette und Gewindestiften montiert, wobei die Bolzen über ihre gesamte Länge mit Gewinde versehen sind. Angeschraubte Lager sind in der Regel für leichte bis mittlere, nicht aber für schwere Lasten ausgelegt. Die zu erwartenden Lasten bestimmen die Schraubengrößen, wenn die Schrauben bis zu ihrer Gesamtkapazität angezogen werden. Die Wahl einer zu großen Schraubengröße führt zu einer übermäßigen Ringbiegung. Die Befolgung der Empfehlungen des Herstellers bezüglich des Sitzes der Welle und des Anziehens der Stellschraube ist entscheidend für das Erreichen der gewünschten Lagerleistung, insbesondere beim Betrieb unter schwereren Lasten oder höheren Drehzahlen.

Kegelförmige Adapterhülse

Kegelige Spannhülsen können ein Pendelrollenlager mit kegeliger Bohrung auf eine Welle mit zylindrischem oder leicht kegeligem Außendurchmesser montieren. Die Hülse passt über die Welle und hat eine konische Innenseite, die dem Kegel des Lagers entspricht.

Eine konische Spannhülse wird im Allgemeinen aus Stahl hergestellt. Er ist der Länge nach geteilt, was eine einfache Montage und Demontage ermöglicht. Der Hauptgrund, warum konische Spannhülsen bevorzugt werden, ist ihre einfache Montage. Sie erfordern keine zusätzliche Bearbeitung oder spezielle Werkzeuge. Die Hülse wird mit einer Mutter oder einem Sicherungselement auf der Welle festgezogen. Dadurch wird die Hülse auf den Schaft gepresst, was einen sicheren und stabilen Sitz gewährleistet.

Direkt auf die Welle montierte Pendelrollenlager

Direkt auf der Welle montierte Pendelrollenlager haben eine zylindrische Bohrung und werden direkt auf relativ kleine zylindrische Wellen montiert. Die Direktmontage macht zusätzliche Komponenten überflüssig und vereinfacht den Montageprozess. Diese Montageart eignet sich für Anwendungen mit begrenztem Platz für die Montage von Komponenten.

Pendelrollenlager im Vergleich zu anderen Lagertypen

Zylinderrollenlager vs. Pendelrollenlager

Die Hauptunterschiede zwischen Pendel- und Zylinderrollenlagern liegen in den Lasten, die sie aufnehmen können, und in ihrer Fähigkeit, Fluchtungsfehler zu bewältigen. Sie unterscheiden sich auch im Reibungskoeffizienten und in der Anwendung.

• Ladungen: Zylinderrollenlager nehmen hohe Radiallasten und geringe Axiallasten auf. Pendelrollenlager nehmen jedoch nicht nur Radiallasten, sondern auch höhere Axiallasten auf.
• Fehlausrichtung: Zylinderrollenlager können im Gegensatz zu Pendelrollenlagern keine Fluchtungsfehler ausgleichen.
• Reibung: Zylinderrollenlager haben einen geringeren Reibungskoeffizienten als Pendelrollenlager und sind daher für Anwendungen mit höheren Geschwindigkeiten geeignet.
• Anwendungen Zylinderrollenlager sind in Maschinen wie Pumpen, Kompressoren und Getrieben zu finden. Pendelrollenlager können höhere Vibrationen und Belastungen aufnehmen und eignen sich daher für den Bergbau, Papierfabriken und Baumaschinen.

Pendelrollenlager vs. Kugellager

Der Hauptunterschied zwischen Pendelrollenlagern und Kugellagern besteht darin, wie sie eingesetzt werden. Kugellager können bei höheren Drehzahlen arbeiten als Pendelrollenlager. Kugellager können jedoch nicht so viel Last aufnehmen oder Fluchtungsfehler ausgleichen. Anwendungsbeispiele für Kugellager sind Elektromotoren, Fahrräder und Förderanlagen.

Pendelrollenlager vs. Kegelrollenlager

Die Hauptunterschiede zwischen Pendel- und Kegelrollenlagern sind die Belastbarkeit und die Fähigkeit, Fluchtungsfehler zu bewältigen. Die Form der Kegelrollen ermöglicht einen besseren Kontakt zwischen den Rollen und den Lagerringen. Daher kann die Kegelrolle höhere Lasten bei höheren Geschwindigkeiten aufnehmen. Kegelrollenlager können jedoch nicht wie Pendelrollenlager mit Fluchtungsfehlern umgehen.

FAQs

Wozu werden Pendelrollenlager verwendet?

Pendelrollenlager werden für niedrige bis hohe Belastungen, sowohl radial als auch axial, und bei Fluchtungsfehlern eingesetzt.

Welche Belastungen kann ein Pendelrollenlager aufnehmen?

Pendelrollenlager können Radial-, Axial- und Axiallasten von gering bis extrem schwer aufnehmen.