Rillenkugellager sind die am häufigsten verwendete Wälzlagerbauart. Sie können neben radialen auch axiale sowie kombinierte Kräfte aufnehmen und eignen sich besonders für hohe Drehzahlen. Rillenkugellager sind nicht zerlegbar und lassen lediglich einen geringen Kippwinkel zu.

Abmessungen und Toleranzen

Rillenkugellager werden bei KRW standardmäßig entsprechend DIN 620-2 (Wälzlagertoleranzen) und ISO 492 (Radiallager – Maße und Toleranzen) in Normaltoleranz (PN) geliefert. Alle weiteren – davon abweichenden Toleranzklassen oder Sondertoleranzen – sind bei der Bestellung anzugeben.

Wälzlagertoleranzen

Normen

Die Hauptabmessungen der einreihigen Rillenkugellager sind nach ISO 15 (Radiallager - Allgemeine Abmessungen), DIN 616 (Wälzlager - Maßpläne) bzw. DIN 625-1 (Radial-Rillenkugellager) genormt. Die Abmessungen der Ringnut und des Sprengringes entsprechen der ISO 464 (Radiallager mit Sprengring), DIN 616 bzw. DIN 5417 (Befestigungsteile für Wälzlager - Sprengringe für Lager mit Ringnut).

Lagerausführung

Rillenkugellager sind selbsthaltende, nicht zerlegbare Lager. Neben Radialkräften nehmen sie auch beidseitig Axialkräfte auf. Je nach Lagerluft entstehen dabei angepasste Druckwinkel. Die radiale Belastungsgrenze liegt bei Kugellagern aufgrund des Punktkontaktes deutlich unter der von Rollenlagern mit Linienkontakt.

Entstehung des Druckwinkels unter wirkenden Axialkräften

Lagerluft

Rillenkugellager werden bei KRW standardmäßig entsprechend der DIN 620-4 (Radiale Lagerluft) und ISO 5753-1 (Wälzlager - Lagerluft) in Normalluft (CN) ausgeliefert, sind aber auch in allen Lagerluftklassen mit eingeschränkter Luft oder Sonderluft lieferbar.

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Käfig

Rillenkugellager sind bei KRW standardmäßig mit einem zweiteiligen Messingkäfig (Nachsetzzeichen: M) ausgestattet. Andere Käfigausführungen sind auf Nachfrage verfügbar oder werden anwendungsspezifisch ausgewählt und entsprechend am Lager gekennzeichnet.

Allgemeine Informationen zu Käfigen

Spezifische Nachsetzzeichen

DBLagersatz bestehend aus zwei einreihigen Rillenkugellagern zusammengepasst als Paar in O-Anordnung, Nachsetzzeichen gefolgt von einem Zeichen, dass den Vorspannungsgrad oder die Lagerluftgröße des Lagers kennzeichnet.
DFLagersatz bestehend aus zwei einreihigen Rillenkugellagern zusammengepasst als Paar in X-Anordnung, Nachsetzzeichen gefolgt von einem Zeichen, dass den Vorspannungsgrad oder die Lagerluftgröße des Lagers kennzeichnet.
DTLagersatz bestehend aus zwei einreihigen Rillenkugellagern zusammengepasst als Paar in Tandem-Anordnung, Nachsetzzeichen gefolgt von einem Zeichen, dass den Vorspannungsgrad oder die Lagerluftgröße des Lagers kennzeichnet.

 

Ausgleich von Winkelfehlern

Rillenkugellager sind zum Ausgleich von Schiefstellungen nur bedingt geeignet. Die zulässige Schiefstellung zwischen Innen- und Außenring hängt von der Lagergröße, der inneren Konstruktion des Lagers, dem Betriebsspiel und den wirkenden Kräften sowie Momenten ab.

Schiefstellungen führen zu einem ungünstigeren Ablaufen der Kugeln und rufen im Lager Zusatzbeanspruchungen hervor, die die Gebrauchsdauer verringern.

 

Drehzahl

KRW unterscheidet zwischen kinematischer Grenzdrehzahl nG und thermischer Bezugsdrehzahl nth. Die kinematische Grenzdrehzahl ist ein praxisbezogener mechanischer Grenzwert und basiert auf der mechanischen Betriebsfestigkeit des Wälzlagers in Abhängigkeit seiner Einbausituation und der Schmierung. Die Grenzdrehzahl darf auch unter optimalen Betriebsbedingungen ohne vorherige Rücksprache mit KRW nicht überschritten werden.

Die thermische Bezugsdrehzahl stellt das Gleichgewicht zwischen der im Lager durch Reibung entstehenden Wärme und dem abgeleiteten Wärmestrom dar. Sie ist in der DIN ISO 15312 (Wälzlager - Thermische Bezugsdrehzahl) genormt.

 

Zulässige Betriebstemperaturen

Die zulässige Betriebstemperatur eines Lagers ist durch Käfigmaterial, Maßstabilität der Lagerbauteile (Laufringe und Wälzkörper) sowie den Schmierstoff begrenzt. KRW Lager sind standardmäßig bis 200°C maßstabilisiert (S1). Auf Anfrage liefert KRW ebenfalls Wälzlager für höhere Betriebstemperaturen.

Allgemeine Informationen zu Käfigwerkstoffen

Dimensionierung

Für dynamisch beanspruchte Lager

Die Lebensdauerformel nach ISO 281 L10 = (C/P)p für dynamisch beanspruchte Lager setzt eine äquivalente Belastung (P) aus konstanter Richtung und in konstanter Größe voraus. Zur Berechnung von P sind Berechnungsfaktoren und das Verhältnis aus axialer und radialer Belastung notwendig.

Dynamisch äquivalente Lagerbelastung P

Für ein rein radial belastetes Rillenkugellager, das als Loslager wirkt, gilt:

Pdynamisch äquivalente Belastung[kN]
Frdynamisch radiale Kraft[kN]

 

Die äquivalente Lagerlebensdauer für zusätzlich axial belastete Rillenkugellager ist abhängig von dem Verhältnis Fa/Fr (Axialkraft / Radialkraft). Die dynamisch äquivalente Lagerbelastung lässt sich dann durch nachstehende Formel ermitteln:

Pdynamisch äquivalente Belastung[kN]
Frdynamisch radiale Kraft[kN]
Fadynamisch axiale Kraft[kN]
eBerechnungsfaktor, siehe Tabelle[kN]
XBerechnungsfaktor, siehe Tabelle[kN]
YBerechnungsfaktor, siehe Tabelle[kN]

 

Die Berechnungsfaktoren X und Y sind abhängig vom Verhältnis:

C0statische Tragzahl, siehe Produkttabelle [kN]
f0statischer Berechnungsfaktor, siehe Produkttabellen[-]

 

Die Aufnahme von Axialkräften steht im Zusammenhang mit dem Druckwinkel des Lagers, welcher sich durch die vorhandene Betriebslagerluft einstellt. Die Faktoren e, X und Y können in Abhängigkeit der Lagerluft der folgenden Tabelle entnommen werden.

Liegt ein berechneter Wert zwischen den angegebenen Werten, dann sind die umliegenden Werte abzulesen und auf den gewünschten Wert zu interpolieren. Die Tabellenwerte gelten nur für die Passungen Welle: j5 bis k5, Gehäuse: J6

 Lagerluft CNLagerluft C3Lagerluft C4
f0 · Fa / C0eXYeXYeXY
0,310,220,562,00,310,461,750,400,441,42
0,480,240,561,80,330,461,620,420,441,36
0,860,270,561,60,360,461,460,440,441,27
1,600,310,561,40,410,461,300,480,441,16
3,100,370,561,20,460,461,150,520,441,10
6,200,440,561,00,460,461,000,560,441,00

 

Für statisch beanspruchte Lager

Bei sehr langsam drehenden Lagern (n x dm ≤ 4000 mm/min) verliert die dynamische Dimensionierung ihre Gültigkeit. Die statische Tragsicherheit S0 errechnet sich nach:

S0statische Tragsicherheit[-]
C0statische Tragzahl (aus der Lagertabelle)[kN]
P0statisch äquivalente Lagerbelastung[kN]
nLagerdrehzahl[min-1]
dmmittlerer Lagerdurchmesser [dm = (D+d)/2][mm]

 

Statische Tragfähigkeit

Für statisch beanspruchte Rillenkugellager gelten folgende Zusammenhänge:

F0rmaximale radiale statische Kraft[kN]
F0amaximale axiale statische Kraft[kN]

 

Axiale Belastbarkeit

Werden Rillenkugellager axial zu hoch belastet, besteht die Gefahr, dass die Kugeln die Laufbahnkanten beschädigen. Die maximal zulässige Axialkraft wird deshalb auf die statische Tragzahl C0 bezogen. Nachstehende Tabelle zeigt diese für die gängigsten Rillenkugellagerbaureihen.

Radiales

Betriebslagerspiel

entsprechend

Fa, max / C0
d ≤ 60 mmd > 60 mm
ReiheReihe
160606263, 64160606263, 64
CN0,30,50,550,70,60,650,750,7 
C30,250,450,50,70,550,60,650,7
C40,20,40,450,70,450,550,60,7

Bei axial hoch belasteten Rillenkugellagern sind die belasteten Borde über die gesamte Bordhöhe zu unterstützen. Die Bordhöhen sind den Lagertabellen zu entnehmen.

Radiale Mindestbelastung

Für den zuverlässigen Betrieb eines Wälzlagers wird eine Mindestbelastung benötigt. Wenn die Mindestbelastung unterschritten wird, kann Schlupf auftreten. Die radiale Mindestbelastung für Rillenkugellager kann überschlägig mit 1% der statischen Tragzahl C0 des Lagers angenommen werden. Sollte dieser Wert unterschritten werden, ist Rücksprache mit der KRW Anwendungstechnik zu halten.

 


 

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