Schrägkugellager-Leitfaden

Schrägkugellager haben leicht versetzte Innen- und Außenlaufbahnen, so dass die Kugeln in einem Winkel montiert sind und sie für radiale und axiale Belastungen geeignet sind. Der Vorteil von Schrägkugellagern ist, dass die axiale Tragfähigkeit mit zunehmendem Druckwinkel steigt. Dieser Artikel befasst sich mit dem Aufbau und der Funktionsweise dieser Lager, ihren verschiedenen Typen und ihren Anwendungen.

Inhaltsübersicht

• Was ist ein Schrägkugellager?
• Arten von Schrägkugellagern
  • Einseitig wirkende Schrägkugellager
  • Zweireihige Schrägkugellager
  • Vier-Punkt-Kontakt-Kugellager
• Auswahlkriterium
• FAQs

Was ist ein Schrägkugellager?

Schrägkugellager-Komponenten

Wie in Abbildung 2 dargestellt, besteht ein Schrägkugellager aus den folgenden Komponenten:

• Äußerer und innerer Ring (A & B): Der Innenring passt auf die Welle, mit der das Lager verbunden ist. Der Außenring ist die Außenseite des Lagers. Sie enthält und schützt die Komponenten des Lagers.
• Laufbahnen (C): Schrägkugellager haben Innen- und Außenlaufbahnen. Die äußere Laufbahn ist asymmetrisch, um den schrägen Kontaktwinkel zu bilden.
• Bälle (E): Die Wälzkörper sind kugelförmig. Sie bewegen sich entlang der Laufbahnen, um die Reibung im Lager zu verringern.
• Käfig (D): Der Käfig ist ein Separator in der Laufbahn, der dafür sorgt, dass die Kugeln gleichmäßig verteilt sind.

Wie Schrägkugellager funktionieren

Ein Schrägkugellager hat eine innere und eine äußere Laufbahn und kugelförmige Wälzkörper, die zwischen den Laufbahnen rollen. Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, neigen sich die Laufbahnen in axialer Richtung, so dass der Kontaktwinkel zwischen den Kugeln und den Laufbahnen geneigt ist. Dadurch können Schrägkugellager gleichzeitig axiale und radiale Belastungen aufnehmen.

Typische Schrägkugellager sind so konstruiert, dass sie einen Kontaktwinkel von 15° bis 25° zwischen der Laufbahn und den Wälzkörpern aufweisen. Je größer der Kontaktwinkel ist, desto höher ist die axiale Belastung, die das Lager aufnehmen kann.

Schrägkugellager können Axiallasten nur in einer Richtung aufnehmen. Daher ist es gängige Praxis, ein Paar dieser Lager nebeneinander zu montieren, wobei die Laufbahnen in entgegengesetzte Richtungen kippen. Eine Alternative ist die Verwendung eines zweiseitig wirkenden Schrägsitzventils, das im Wesentlichen aus zwei miteinander verbundenen Lagern besteht.

Radiale Belastung vs. axiale Lastaufnahme

Schrägkugellager sind für die Aufnahme kombinierter Radial- und Axiallasten ausgelegt. Die Radialkräfte wirken senkrecht zur Welle und die Axialkräfte parallel zur Welle. Lesen Sie unseren vollständigen Wälzlager-Leitfaden, um mehr über die Belastungsarten zu erfahren.

Anwendungen

Schrägkugellager werden wegen ihrer hohen Belastbarkeit für schwere Maschinen und landwirtschaftliche Geräte eingesetzt. Diese Lager helfen beim Betrieb von Pumpen, Elektromotoren, Getrieben, Stahlwerken, Windmühlen, Förderanlagen und anderen Hochgeschwindigkeitsanwendungen.

Arten von Schrägkugellagern

Einseitig wirkende Schrägkugellager

In den obigen Abschnitten wurden hauptsächlich einseitig wirkende Schrägkugellager behandelt. Um diese Diskussion zusammenzufassen und zu ergänzen:

• Kontaktwinkel vs. Tragfähigkeit: Je größer der Kontaktwinkel ist, desto höher ist die axiale Belastung, die das Lager aufnehmen kann. Umgekehrt führen höhere Kontaktwinkel zu einer geringeren radialen Tragfähigkeit.
• Kontaktwinkel vs. Geschwindigkeit: Eine Vergrößerung des Kontaktwinkels erhöht zwar die axiale Belastung, die das Lager aufnehmen kann, verringert aber auch die maximale Drehzahl, mit der das Lager arbeiten kann.
• Lastrichtung: Einseitig wirkende Schrägkugellager können nur axiale Belastungen in einer Richtung aufnehmen.
• Kosten: Günstiger als ein zweiseitig wirkendes Schrägkugellager.

Einreihige Schrägkugellager-Einbaulagen

Das einreihige Lager muss in Richtung des Druckwinkels vorgespannt werden, da es nur in dieser Richtung axiale Belastungen aufnehmen kann. Zwei einreihige Lager können in Rücken-an-Rücken-, gegenüberliegender oder Tandem-Anordnung eingebaut werden:

• Back-to-back: Rücken an Rücken montierte Schrägkugellager (Abbildung 3, Kennzeichnung A), die gängigste Bergmethode, können sowohl radiale als auch axiale Belastungen in jeder Richtung aufnehmen. Der Abstand zwischen der Lagermitte und dem Belastungspunkt (Abbildung 3, Bezeichnung D) ist größer als bei anderen Befestigungsmethoden. Daher kann die Back-to-Back-Montage große momentane und wechselnde Radialkräfte aufnehmen.
• Von Angesicht zu Angesicht: Stirnseitig montierte Schrägkugellager (Bild 3, Bezeichnung B) können radiale und axiale Belastungen in beiden Richtungen aufnehmen. Aufgrund des geringeren Abstands zwischen Lagermitte und Belastungspunkt ist die momentane und wechselnde Radialkraftkapazität geringer. Bei Anordnungen von Angesicht zu Angesicht können mehr Ausrichtungsfehler ausgeglichen werden als bei Anordnungen mit Rücken an Rücken.
• Tandem: Ein Tandemlager (Abbildung 3, Kennzeichnung C) kann einseitig wirkende Axial- und Radiallasten aufnehmen. Da beide Lager die Lasten auf der Achse aufnehmen, können sie hohe Axiallasten aufnehmen.

Zweireihige Schrägkugellager

Das zweireihige Schrägkugellager (Abbildung 4) ist vergleichbar mit zwei hintereinander angeordneten einreihigen Lagern. Zusätzlich zu den radialen und axialen Belastungen können sie auch Kippmomente aufnehmen. Zu den Vorteilen der zweireihigen Kontaktlager gehören:

• Langfristige Kosten: Zweireihige Lager sind zwar in der Regel teurer als einreihige Lager, können aber auf lange Sicht wirtschaftlicher sein.
• Axialer Raum: Diese Lager beanspruchen weniger axialen Raum, was nützlich ist, wenn nicht genügend Platz für zwei einreihige Lager vorhanden ist.
• Unterkunft laden: Diese Lager nehmen radiale und axiale Belastungen sowie Kippmomente auf.

Vier-Punkt-Kontakt-Kugellager

Ein 4-Punkt-Kugellager ist ähnlich wie ein einreihiges Schrägkugellager. Sie besteht aus einem Außenring, der auf beiden Seiten flankiert ist. Der Innenring ist ebenfalls auf beiden Seiten mit einem Schlitz in der Mitte und Stahlkugeln versehen, die von einem Käfig umgeben sind. Die Flanken oder Flansche sind symmetrisch, im Gegensatz zu einfach und doppelt schräg stehenden Lagern.

Vier-Punkt-Kugellager haben mehrere Vorteile:

• Die geteilten Innenlaufbahnen von Vierpunktkugellagern ermöglichen eine einfache Montage und Demontage des Lagers zu Wartungszwecken.
• Die Aussparung in der inneren Laufbahn ermöglicht einen besseren Ölfluss.
• Diese Lager funktionieren ähnlich wie zweireihige oder zwei einreihig montierte Schrägkugellager, benötigen aber weniger Platz.
• Ermöglicht Belastungen sowohl in axialer als auch in radialer Richtung.
• Hohe Tragfähigkeit durch eine relativ höhere Anzahl von Kugeln als bei anderen Kugellagern.

Auswahlkriterium

Schrägkugellager werden gewählt, wenn sowohl radiale als auch axiale Belastungen aufgenommen werden müssen. Beachten Sie bei der Auswahl von Schrägkugellagern die folgenden Punkte:

• Durchmesser der Welle: Der Durchmesser der Welle bestimmt den erforderlichen Innendurchmesser des Lagers.
• Außendurchmesser des Lagers: Stellen Sie fest, ob der Außendurchmesser des Lagers für den Einbauraum des Lagers geeignet ist.
• Siegel-Typ: Soll das Lager offen, abgeschirmt oder abgedichtet sein?
  • Offen: Offene Lager bieten keinen Schutz vor der Umwelt, haben aber auch den niedrigsten Reibungskoeffizienten. Diese sind am besten für saubere Umgebungen geeignet.
  • Abgeschirmt: Abgeschirmte Lager bieten einen gewissen Schutz gegen Verunreinigungen in der Umgebung, haben aber geringere Anforderungen an die maximale Drehzahl als offene Lager.
  • Versiegelt: Abgedichtete Schrägkugellager sind vollständig gegen Umwelteinflüsse geschützt, haben aber die niedrigste maximale Drehzahl. Außerdem sind sie schwer zu warten, d. h. ein Benutzer wird ein abgedichtetes Lager eher austauschen, als es zu reparieren.
• Richtung: Schrägkugellager können je nach den Lastanforderungen der Anwendung ein- oder zweiseitig wirkend sein.
  • Lesen Sie den Abschnitt über die Einbaulage von einreihigen Schrägkugellagern, um festzustellen, ob die Montage von zwei einreihigen Lagern nebeneinander die beste Option für eine bestimmte Anwendung ist.

FAQs

In welcher Richtung sind Schrägkugellager tragfähig?

Einreihige und Tandem-Kugellager bieten einen einseitig gerichteten Schub für Axiallasten. Der Kontaktwinkel gibt die Richtung vor, die auch die Neigung der kombinierten Belastung bestimmt.

Benötigen Schrägkugellager eine Vorspannung?

Um das überschüssige Spiel beim Einbau der Lager zu beseitigen, üben die Anwender einen Druck aus, der als Vorspannung bezeichnet wird. Schrägkugellager benötigen eine Vorspannung, da sie bei Axialbelastungen in die vorgegebene Richtung arbeiten müssen.