So wählen Sie ein Lager aus

Heutzutage gibt es viele verschiedene Arten von Lagern mit sehr wenigen Informationen über die Unterschiede zwischen ihnen.Vielleicht haben Sie sich schon einmal gefragt: „Welches Lager eignet sich am besten für Ihre Anwendung?“Oder „Wie wähle ich ein Lager aus?“Dieser Artikel hilft Ihnen bei der Beantwortung dieser Fragen.
Zunächst einmal müssen Sie wissen, dass die meisten Lager mit Wälzkörpern in zwei große Gruppen fallen:

Kugellager
Wälzlager
Innerhalb dieser Gruppen gibt es Unterkategorien von Lagern, die einzigartige Merkmale oder optimierte Konstruktionen aufweisen, um die Leistung zu verbessern.
In diesem Artikel behandeln wir die vier Dinge, die Sie über Ihre Anwendung wissen müssen, um den richtigen Lagertyp auszuwählen.

Finden Sie die Lagerbelastung und Tragfähigkeit
Lagerbelastungen werden im Allgemeinen als die Reaktionskraft definiert, die eine Komponente während des Gebrauchs auf ein Lager ausübt.
Bei der Auswahl des richtigen Lagers für Ihre Anwendung sollten Sie zunächst die Tragfähigkeit des Lagers ermitteln.Die Tragfähigkeit ist die Belastung, die ein Lager aufnehmen kann, und ist einer der wichtigsten Faktoren bei der Auswahl eines Lagers.
Lagerbelastungen können entweder axial (Schub), radial oder eine Kombination sein.
Eine axiale (oder axiale) Lagerbelastung liegt vor, wenn die Kraft parallel zur Achse der Welle wirkt.
Eine radiale Lagerbelastung liegt vor, wenn die Kraft senkrecht zur Welle wirkt.Dann liegt eine kombinierte Lagerbelastung vor, wenn parallele und senkrechte Kräfte eine Winkelkraft relativ zur Welle erzeugen.

Wie Kugellager Lasten verteilen
Kugellager sind mit sphärischen Kugeln konstruiert und können Lasten auf eine mittelgroße Fläche verteilen.Sie funktionieren tendenziell besser für kleine bis mittlere Lasten und verteilen die Lasten über einen einzigen Kontaktpunkt.
Nachfolgend finden Sie eine Kurzanleitung für die Art der Lagerbelastung und das beste Kugellager für die Aufgabe:
Radiale (senkrecht zur Welle) und leichte Belastungen: Wählen Sie Radialkugellager (auch Rillenkugellager genannt).Radiallager gehören zu den gängigsten Lagertypen auf dem Markt.
Axiale (Schub) (parallel zur Welle) Belastungen: Wählen Sie Axialkugellager
Kombinierte radiale und axiale Belastungen: Wählen Sie ein Schrägkugellager.Die Kugeln berühren die Laufbahn in einem Winkel, der Kombinationslasten besser trägt.
Wälzlager & Lagerbelastung
Wälzlager sind mit zylindrischen Rollen konstruiert, die Lasten über eine größere Oberfläche verteilen können als Kugellager.Sie funktionieren tendenziell besser für Anwendungen mit hoher Belastung.

Nachfolgend finden Sie eine Kurzanleitung für die Art der Lagerbelastung und das beste Rollenlager für die Aufgabe:
Radiale (senkrecht zur Welle) Belastungen: Standard-Zylinderrollenlager wählen
Axiale (Schub) (parallel zur Welle) Belastungen: Wählen Sie zylindrische Axiallager
Kombinierte radiale und axiale Belastungen: Wählen Sie ein Kegelrollenlager
Drehzahlen
Die Drehzahl Ihrer Anwendung ist der nächste Faktor, den Sie bei der Auswahl eines Lagers berücksichtigen sollten.
Wenn Ihre Anwendung mit hohen Drehzahlen betrieben wird, sind Kugellager in der Regel die bevorzugte Wahl.Sie haben eine bessere Leistung bei höheren Drehzahlen und bieten einen höheren Drehzahlbereich als Rollenlager.
Ein Grund dafür ist, dass der Kontakt zwischen dem Wälzkörper und den Laufbahnen in einem Kugellager ein Punkt ist und nicht wie bei Rollenlagern eine Kontaktlinie.Da sich Wälzkörper beim Abrollen in die Laufbahn eindrücken, kommt es bei Punktbelastungen durch Kugellager zu deutlich geringeren Oberflächenverformungen.

Zentrifugalkraft und Lager
Ein weiterer Grund, warum ein Kugellager für Hochgeschwindigkeitsanwendungen besser geeignet ist, sind die Zentrifugalkräfte.Zentrifugalkraft ist definiert als eine Kraft, die auf einen sich um ein Zentrum bewegenden Körper nach außen drückt und aus der Trägheit des Körpers entsteht.
Die Zentrifugalkraft ist der Hauptbegrenzungsfaktor für die Lagerdrehzahl, da sie sich in radiale und axiale Belastungen auf ein Lager umwandelt.Da Wälzlager mehr Masse haben als ein Kugellager, erzeugt das Wälzlager eine höhere Zentrifugalkraft als ein Kugellager gleicher Größe.

Reduzieren Sie die Zentrifugalkraft mit Keramikkugeln
Manchmal liegt die Geschwindigkeit einer Anwendung über der Nenngeschwindigkeit eines Kugellagers.
In diesem Fall besteht eine einfache und gängige Lösung darin, das Kugellagermaterial von Stahl auf Keramik umzustellen.Dadurch bleibt die Lagergröße gleich, bietet jedoch eine um etwa 25 % höhere Nenndrehzahl.Da keramisches Material leichter als Stahl ist, erzeugen Keramikkugeln bei jeder gegebenen Geschwindigkeit weniger Zentrifugalkraft.

Hochgeschwindigkeitsanwendungen funktionieren am besten mit Schrägkugellagern
Schräglager sind die beste Lagerwahl für Hochgeschwindigkeitsanwendungen.Ein Grund ist, dass die Kugeln kleiner sind und kleinere Kugeln weniger wiegen und beim Rotieren weniger Zentrifugalkraft erzeugen.Schräglager haben auch eine eingebaute Vorspannung auf den Lagern, die mit Zentrifugalkräften arbeitet, um die Kugeln richtig im Lager zu rollen.
Wenn Sie eine Hochgeschwindigkeitsanwendung entwickeln, benötigen Sie ein Hochpräzisionslager, normalerweise innerhalb der Präzisionsklasse ABEC 7.
Ein Lager mit geringerer Präzision hat bei der Herstellung mehr dimensionalen „Spielraum“ als ein Lager mit hoher Präzision.Wenn das Lager bei hohen Drehzahlen verwendet wird, rollen die Kugeln daher schnell und mit geringerer Zuverlässigkeit über die Laufbahn des Lagers, was zu einem Ausfall des Lagers führen kann.
Hochpräzisionslager werden nach strengen Standards hergestellt und weisen bei der Herstellung nur sehr geringe Abweichungen von den Spezifikationen auf.Hochpräzisionslager sind zuverlässig für schnell ablaufende Anwendungen, da sie eine gute Wechselwirkung zwischen Kugel und Laufbahn gewährleisten.

Lagerschlag und -steifigkeit
Der Lagerschlag ist der Betrag, um den eine Welle von ihrem geometrischen Mittelpunkt aus umkreist, wenn sie sich dreht.Einige Anwendungen, wie z. B. Schneidwerkzeugspindeln, lassen nur eine kleine Abweichung an ihren rotierenden Komponenten zu.
Wenn Sie eine Anwendung wie diese entwickeln, wählen Sie ein Hochpräzisionslager, da es aufgrund der engen Toleranzen, für die das Lager hergestellt wurde, kleinere Systemunrundheiten erzeugt.
Die Lagersteifigkeit ist der Widerstand gegen die Kraft, die bewirkt, dass die Welle von ihrer Achse abweicht, und spielt eine Schlüsselrolle bei der Minimierung des Wellenschlags.Die Lagersteifigkeit ergibt sich aus der Wechselwirkung des Wälzkörpers mit der Laufbahn.Je stärker der Wälzkörper in die Laufbahn eingepresst wird und sich dadurch elastisch verformt, desto höher ist die Steifigkeit.

Die Lagersteifigkeit wird normalerweise kategorisiert nach:
Axiale Steifigkeit
Radiale Steifigkeit
Je höher die Lagersteifigkeit, desto mehr Kraft wird benötigt, um die Welle im Gebrauch zu bewegen.
Schauen wir uns an, wie das mit Präzisions-Schrägkugellagern funktioniert.Diese Lager werden typischerweise mit einem hergestellten Versatz zwischen der inneren und äußeren Laufbahn geliefert.Beim Einbau der Schrägkugellager wird der Versatz entfernt, wodurch sich die Kugeln ohne äußere Krafteinwirkung in die Laufbahn pressen.Dies wird als Vorspannung bezeichnet und der Prozess erhöht die Lagersteifigkeit, noch bevor das Lager irgendwelche Anwendungskräfte sieht.

Lagerschmierung
Die Kenntnis Ihrer Anforderungen an die Lagerschmierung ist wichtig für die Auswahl der richtigen Lager und muss frühzeitig bei der Konstruktion einer Anwendung berücksichtigt werden.Unsachgemäße Schmierung ist eine der häufigsten Ursachen für Lagerausfälle.
Schmierung erzeugt einen Ölfilm zwischen dem Wälzkörper und der Laufbahn des Lagers, der Reibung und Überhitzung verhindert.
Die gebräuchlichste Art der Schmierung ist Fett, das aus einem Öl mit einem Verdickungsmittel besteht.Das Verdickungsmittel hält das Öl an Ort und Stelle, sodass es das Lager nicht verlässt.Wenn die Kugel (Kugellager) oder die Rolle (Rollenlager) über das Fett rollt, trennt sich das Verdickungsmittel und hinterlässt nur den Ölfilm zwischen dem Wälzkörper und der Lagerlaufbahn.Nach dem Passieren des Wälzkörpers verbinden sich Öl und Verdickungsmittel wieder.
Bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen ist es wichtig, die Geschwindigkeit zu kennen, mit der sich Öl und Verdicker trennen und wieder verbinden können.Dies wird als Anwendungs- oder Lager-n*dm-Wert bezeichnet.
Bevor Sie ein Schmierfett auswählen, müssen Sie den NDM-Wert Ihrer Anwendung ermitteln.Dazu multiplizieren Sie die Drehzahl Ihrer Anwendung mit dem Durchmesser der Mitte der Kugeln im Lager (dm).Vergleichen Sie Ihren ndm-Wert mit dem maximalen Drehzahlwert des Schmierfetts, der sich auf dem Datenblatt befindet.
Wenn Ihr n*dm-Wert höher ist als der maximale Drehzahlwert des Fetts auf dem Datenblatt, kann das Fett keine ausreichende Schmierung bieten und es kommt zu einem vorzeitigen Ausfall.
Eine weitere Schmieroption für Hochgeschwindigkeitsanwendungen sind Ölnebelsysteme, die Öl mit Druckluft mischen und es dann in dosierten Intervallen in die Lagerlaufbahn einspritzen.Diese Option ist teurer als Fettschmierung, da sie ein externes Misch- und Dosiersystem und gefilterte Druckluft erfordert.Ölnebelsysteme ermöglichen es den Lagern jedoch, mit höheren Drehzahlen zu arbeiten, während sie eine geringere Wärmemenge erzeugen als gefettete Lager.
Für Anwendungen mit geringerer Geschwindigkeit ist ein Ölbad üblich.Ein Ölbad liegt vor, wenn ein Teil des Lagers in Öl eingetaucht ist.Für Lager, die in extremen Umgebungen betrieben werden, kann anstelle eines Schmiermittels auf Erdölbasis ein Trockenschmiermittel verwendet werden, aber die Lebensdauer des Lagers wird normalerweise verkürzt, da der Schmierfilm im Laufe der Zeit abgebaut wird.Es gibt ein paar andere Faktoren, die bei der Auswahl eines Schmiermittels für Ihre Anwendung berücksichtigt werden müssen, siehe unseren ausführlichen Artikel „Alles, was Sie über Lagerschmierung wissen müssen“.

Zusammenfassung: So wählen Sie ein Lager aus
So wählen Sie das richtige Lager für Ihre Anwendung aus:

Finden Sie die Lagerbelastung und Tragfähigkeit
Machen Sie sich zunächst mit der Art und Höhe der Lagerbelastung vertraut, die Ihre Anwendung auf das Lager ausübt.Kleine bis mittelgroße Lasten funktionieren normalerweise am besten mit Kugellagern.Schwerlastanwendungen funktionieren normalerweise am besten mit Rollenlagern.

Kennen Sie die Drehzahl Ihrer Anwendung
Ermitteln Sie die Drehzahl Ihrer Anwendung.Hohe Drehzahlen (RPM) funktionieren normalerweise am besten mit Kugellagern und niedrigere Drehzahlen funktionieren normalerweise am besten mit Rollenlagern.

Berücksichtigen Sie den Rundlauf und die Steifigkeit des Lagers
Sie möchten auch bestimmen, welche Art von Rundlauf Ihre Anwendung zulässt.Wenn die Anwendung nur geringe Abweichungen zulässt, ist ein Kugellager wahrscheinlich die beste Wahl.

Finden Sie die richtige Schmierung für Ihre Lageranforderungen
Berechnen Sie für Hochgeschwindigkeitsanwendungen Ihren n*dm-Wert, und wenn er höher als die maximale Drehzahl des Fetts ist, kann das Fett keine ausreichende Schmierung bieten.Es gibt andere Optionen wie Ölnebel.Für Anwendungen mit niedriger Drehzahl ist ein Ölbad eine gute Wahl.
Fragen?Unsere Techniker vor Ort beraten Sie gerne und helfen Ihnen bei der Auswahl des besten Lagers für Ihre Anwendung.