Ressourcenbild KRW Produkte Kugellager

Einreihige Schrägkugellager werden durch schräg angeordnete Laufbahnen des Innen- und Außenringes und dem 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.

Abmessungen und Toleranzen

Schrägkugellager 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 Schrägkugellager sind nach DIN 628-1 (Radial-Schrägkugellager), DIN 616 (Wälzlager - Maßpläne) und ISO 15 (Radiallager - Allgemeine Abmessungen) genormt.

Darstellung der unterschiedlichen Anstellungsarten von Schrägkugellager in X-, O- und Tandemanordnung

Lagerausführung

Einreihige Schrägkugellager sind selbsthaltende, nicht zerlegbare Lager. Neben Radialkräften können sie sowohl einseitig wirkende Axialkräfte als auch in Kombination mit einem zweiten, spiegelbildlich angeordneten Schrägkugellager zweiseitig wirkende Axialkräfte aufnehmen. Bei den kombinierten Lagersätzen wird anhand des Drucklinienverlaufes in O-, X- und Tandem-Anordnung unterschieden. Lager der X-Anordnung sind weniger für die Aufnahme von Momentbelastungen geeignet, währenddessen die O-Anordnung sehr steif ist und nur ein geringes Kippspiel zulässt. Bei Tandem-Anordnungen verlaufen die Drucklinien zweier Lager in eine Richtung, was dazu führt, dass Axialkräfte nur einseitig aufgenommen werden können. Dabei wird die Axiallast von beiden Lagern der Paarung aufgenommen und die axiale Tragfähigkeit erhöht.

Aufbau eines Schrägkugellagers

Einreihiges Schrägkugellager in seiner Grundausführung; α – Druckwinkel

Die axiale Belastbarkeit eines Schrägkugellagers steigt mit der Zunahme des Druckwinkels. Schrägkugellager der Reihen 72B, 73B und 74B werden standardmäßig mit einem Druckwinkel von 40° geliefert, die Reihen 708, 709, 718, 719 und 70 (ohne Zusatzzeichen "B") mit 30°.

Lagerluft und Vorspannung

Schrägkugellager werden in Lagerluft- und Vorspannungsklassen unterschieden. Diese sind nicht genormt. KRW Lagerluft- und Vorspannungsklassen sind über Nachsetzzeichen definiert.

Übersicht von KRW Wälzlagerkäfige

Käfig

Schrägkugellager sind bei KRW standardmäßig mit einem wälzkörpergeführten Messingmassivfensterkäfig (Nachsetzzeichen: MP) ausgestattet. Andere Käfigausführungen sind auf Nachfrage verfügbar oder werden anwendungsspezifisch ausgewählt und entsprechend am Lager gekennzeichnet.

Allgemeine Informationen zu Käfigen

Spezifische Nachsetzzeichen

BGeänderte innere Konstruktion, Berührungswinkel 40°
DGeänderte innere Konstruktion, Berührungswinkel 20°
EGeänderte innere Konstruktion, Berührungswinkel 25°

 

Ausgleich von Winkelfehlern

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.

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 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 Fa/Fr (Axialkraft / Radialkraft). Die dynamisch äquivalente Lagerbelastung lässt sich durch nachstehende Formel ermitteln:

Pdynamisch äquivalente Belastung[kN]
Frdynamisch Radialkraft[kN]
Fadynamisch Axialkraft[kN]
eBerechnungsfaktor, siehe Tabelle [-]
XBerechnungsfaktor, siehe Tabelle [-]
YBerechnungsfaktor, siehe Tabelle [-]

 

BaureiheeXY
708, 709, 718, 7190,800,390,76
72B, 73B, 74B1,140,350,57

 

b) O- und X-Anordung

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

Pdynamisch äquivalente Belastung[kN]
Frdynamisch Radialkraft[kN]
Fadynamisch Axialkraft[kN]
XBerechnungsfaktor, siehe Tabelle [-]
YBerechnungsfaktor, siehe Tabelle [-]

 

BaureiheFa / FrXY
708, 709, 718, 719≤ 0,8010,78
> 0,800,631,24
72B, 73B, 74B≤ 1,1410,55
> 1,140,570,93

 

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:

FallBelastungsverhältnisäußere Kraftresultierende Axialkraft Fa
   Lager ALager B
1FrA / Y≤  FrB / YBKa ≥ 0Fa =  Ka + 0,5 ∙ FrB / YBFa wird rechnerisch nicht berücksichtigt
2FrA / YA > FrB / YBKa > 0,5 · ( FrA / Ya - FrB / YB )Fa = Ka  + 0,5 ∙ FrB / YBFa wird rechnerisch nicht berücksichtigt
3FrA / YA > FrB / YBKa ≤ 0,5 ∙ ( FrA /YA - FrB /YB )Fa wird rechnerisch nicht berücksichtigtFa = 0,5 ∙  FrA / YA - Ka

 

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

 

FrARadialkraft im Lager A[kN]
FrBRadialkraft im Lager B[kN]
YABerechnungsfaktor für Lager A (siehe Tabelle X- und O-Anordnung)[-]
YBBerechnungsfaktor für Lager B (siehe Tabelle X- und O-Anordnung)[-]
Kaäußere Axialkraft[kN]
Faresultierende Axialkraft[kN]

 

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:

Crdynamische Tragzahl des Lagerpakets[kN]
Cr, Einzellagerdynamische Tragzahl des Einzellagers [kN]
iAnzahl der gleichen Lager in dem Lagerpaket [-]

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]
dm  mittlerer Lagerdurchmesser [dm = (D+d)/2] [mm]

 

Statische Tragfähigkeit

a) Einzellager oder Tandem-Anordnung

Für statisch beanspruchte einreihige oder tandemangeordnete Schrägkugellager gelten folgende Zusammenhänge:

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

 

BaureiheXY
708, 709, 718, 7190,50,33
72B, 73B, 74B0,50,26

 

b) X- und O-Anordnung

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

 

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

 

BaureiheXY
708, 709, 718, 71910,66
72B, 73B, 74B10,52

 

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:

C0statische Tragzahl des Lagerpakets[kN]
C0, Einzellagerstatische Tragzahl des Einzellagers[kN]
iAnzahl der gleichen Lager in dem Lagerpaket[-]

 

Radiale Mindestbelastung

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.

 


 

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