Vierpunktlager sind eine Sonderform der einreihigen Schrägkugellager. Durch einen geteilten Innen- oder alternativ Außenring entstehen zwei Druckwinkel und der namensgebende Vierpunktkontakt, wodurch sie in der Lage sind, auf engem Bauraum Radialkräfte und beidseitig Axialkräfte aufzunehmen. Vierpunktlager werden in der Praxis oft als reine Axiallager eingesetzt und dazu mit einem Radiallager kombiniert. Sie sind zerlegbar aber nicht selbsthaltend und eignen sich nicht für den Ausgleich von Winkelfehlern.

Abmessungen und Toleranzen

Vierpunktlager 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 Vierpunktlager sind in der Ausführung QJ nach DIN 628-4 (Wälzlager - Radial-Schrägkugellager - Vierpunktlager) genormt und in der Ausführung Q an den Standard der TGL2982 (Wälzlager - Schrägkugellager) angelehnt. Abmessungen und Toleranzen der Haltenuten sind nach ISO 20515 (Radiallager - Haltenuten) genormt.

Darstellung der Bauformen Q und QJ

Lagerausführung

Vierpunktlager sind zerlegbare, nicht selbsthaltende Lager, die in zwei verschiedenen Bauformen Verwendung finden. QJ-Lager sind dabei die gebräuchlichere Form und werden durch einen geteilten Innenring und einen Druckwinkel von 35° (QJ12er Reihe 45°) gekennzeichnet. Q-Lager bestehen dagegen aus einem geteilten Außenring und werden mit einem Druckwinkel von 23° ausgeführt (Q12er Reihe 45°).

Darstellung der Axialkraftaufnahme in Kombination mit einem Zylinderrollenlager

Die axiale Teilung eines Lagerings ermöglicht eine gute Montierbarkeit. Vierpunktlager können hohe beidseitig wirkende Axialkräfte aufnehmen. Die radiale Tragfähigkeit wird aufgrund der Elastizität des geteilten Ringes in der Praxis oftmals nicht genutzt. Werden Vierpunktlager als reine Axiallager eingesetzt, so sollten diese mit deutlichem Radialspiel zum Gehäuse versehen und direkt neben dem tragenden Radiallager eingebaut werden.

Lagerluft

Vierpunktlager werden bei KRW standardmäßig entsprechend der ISO 5753-2 (axiale Lagerlüfte für Vierpunktlager) in Normalluft (CN) ausgeliefert, sind aber auch in allen Lagerluftklassen mit eingeschränkter Luft oder Sonderluft lieferbar. Achtung: Bei Vierpunktlagern handelt es sich um eine Axialluft.

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Käfig

Vierpunktlager sind bei KRW standardmäßig bei der Ausführung QJ mit einem außenbordgeführten Messingmassivfensterkäfig (Nachsetzzeichen: MPA) und bei der Ausführung Q mit einem innenbordgeführten Messingmassivfensterkäfig (Nachsetzzeichen: MPB) ausgestattet. Andere Käfigausführungen sind auf Nachfrage verfügbar oder werden anwendungsspezifisch ausgewählt und entsprechend am Lager gekennzeichnet.

Allgemeine Informationen zu Käfigen

Ausgleich von Winkelfehlern

Vierpunktlager sind zum Ausgleich von Schiefstellungen ungeeignet. 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 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

Die äquivalente Lagerlebensdauer für die Vierpunktlager ist abhängig von dem Verhältnis Fa/Fr (Axialkraft / Radialkraft). Die dynamisch äquivalente Lagerbelastung lässt sich durch nachstehende Formel ermitteln:

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

 

BaureiheFa/FrXY
Q≤ 0,6710,66
> 0,670,681,5
QJ≤ 0,9510,66
> 0,950,61.07
Q12../QJ12.. (45°)≤ 1,3410,47
> 1,340,540,81
 

Voraussetzung für die Gleichung:

  • der Q-Ausführung Fa > 0,8 ∙ Fr
  • der QJ-Ausführung Fa ≥ 1,2 ∙ Fr

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 Lagertabelle)[kN]
P0statisch äquivalente Lagerbelastung[kN]
nLagerdrehzahl[min-1]
dmmittlerer Lagerdurchmesser [dm = (D+d)/2][mm]

 

Statische Tragfähigkeit

für Q-Ausführung:

für QJ-Ausführung:

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

 

Axiale Mindestbelastung

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