Schrägkugellager

Einreihige Schrägkugellager werden durch schräg angeordnete Laufbahnen des Innen- und Außenringes und den dadurch entstehenden, kräfteübertragenden Druckwinkel charakterisiert. Aufgrund dessen wird durch eine axiale Belastung stets eine radiale Belastung hervorgerufen und umgekehrt, weshalb Schrägkugellager immer mit einem zweiten Lager kombiniert werden. Paarweise können sie so neben radialen auch axiale und kombinierte Kräfte aufnehmen und eignen sich besonders für hohe Drehzahlanforderungen. Einreihige Schrägkugellager sind nicht zerlegbar.

Einreihige Schrägkugellager 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 und Momenten ab. Schiefstellungen führen zu einem ungünstigen Abrollen der Kugeln und rufen im Lager Zusatzbeanspruchungen hervor, die die Gebrauchsdauer verringern.

KRW unterscheidet zwischen kinematischer Grenzdrehzahl n_G und thermischer Bezugsdrehzahl n_th. 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.

Für dynamisch beanspruchte Lager

Die Lebensdauerformel nach ISO 281 L₁₀ = (C/P)^p der dynamisch beanspruchten Lager setzt eine äquivalente Belastung (P) aus konstanter Richtung und Größe voraus. Zur Berechnung von P sind Berechnungsfaktoren und das Verhältnis aus axialer und radialer Belastung notwendig. Die nachfolgenden Gleichungen zeigen dies.

Dynamisch äquivalente Lagerbelastung P

a) Einzellager und Tandem-Anordnungen

Die äquivalente Lagerbelastung P für dynamisch belastete Einzellager oder Lager in Tandemanordnung ist abhängig von dem Verhältnis F_a/F_r (Axialkraft / Radialkraft). Die dynamisch äquivalente Lagerbelastung lässt sich durch nachstehende Formel ermitteln:

b) O- und X-Anordung

Die äquivalente Lagerbelastung P für dynamisch belastete Lager in O- oder X-Anordnung ist abhängig von dem Verhältnis F_a/F_r. Die dynamisch äquivalente Lagerbelastung lässt sich durch nachstehende Formel ermitteln:

Resultierende Axialkraft bei O- und X-angeordneten Wälzlagern

Aufgrund der geneigten Laufbahnen erzeugen Schrägkugellager beim Auftreten einer radialen Kraft eine axiale Reaktionskraft, die für die Dimensionierung der Lagerung von Bedeutung ist. Wird eine Welle von zwei gleichen oder unterschiedlich großen einreihigen Schrägkugellagern unterstützt, erzeugt die radiale Belastung des einen Lagers eine axiale Belastung für das Gegenlager. Diese innere resultierende Kraft ist bei der Ermittlung der Gesamtaxiallast zu berücksichtigen. Die Größe der auf ein Einzellager wirkenden Gesamtaxiallast wird durch nachfolgende Formeln ermittelt:

Für die Formeln gilt, dass die Lager, auf die die äußere Axialkraft K_a wirkt, mit A bezeichnet werden und das Gegenlager mit B. Alle Lager sind spielfrei und ohne Vorspannung zu betrachten.

c) Abminderung der dynamischen Tragzahl in einem Lagerpaket

Bei direkt nebeneinander verbauten, gleichen Schrägkugellagern in X-, O- oder Tandem-Anordnung muss die Tragzahl des Lagerpakets abgemindert werden. Für die dynamische Tragzahl gilt folgender Zusammenhang:

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

Statische Tragfähigkeit

a) Einzellager oder Tandem-Anordnung

Für statisch beanspruchte einreihige oder tandemangeordnete Schrägkugellager gelten folgende Zusammenhänge:

b) X- und O-Anordnung

Für statisch beanspruchte Schrägkugellager in X- oder O-Anordnung gelten folgende Zusammenhänge:

c) Abminderung der statischen Tragzahl in einem Lagerpaket

Bei direkt nebeneinander verbauten, gleichen Schrägkugellagern in X-, O- oder Tandemanordnung muss die Tragzahl des Lagerpakets berechnet werden. Für die statische Tragzahl gilt folgender Zusammenhang:

Für den zuverlässigen Betrieb eines Wälzlagers wird eine Mindestbelastung benötigt. Wenn die Mindestbelastung unterschritten wird, kann Schlupf auftreten. Die radiale Mindestbelastung für Schrägkugellager 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.