Einreihige Kegelrollenlager zeichnen sich durch schräg angeordnete Laufbahnen des Innen- und Außenrings und einem daraus resultierenden, kräfteübertragenden Druckwinkel aus. Aufgrund dessen wird durch eine axiale Belastung stets eine radiale Belastung hervorgerufen und umgekehrt, weshalb Kegelrollenlager immer mit einem zweiten Lager kombiniert werden. Paarweise können sie so neben radialen auch axiale und kombinierte Kräfte aufnehmen und eignen sich für mittlere bis hohe Drehzahlanforderungen. Einreihige Kegelrollenlage sind zerlegbar, wodurch Innen- und Außenring getrennt montiert werden können.

Abmessungen und Toleranzen

Einreihige Kegelrollenlager 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 Kegelrollenlager sind nach ISO 355 (Metrische Kegelrollenlager - Maße und Reihenbezeichnung) und DIN 720 (Wälzlager - Kegelrollenlager) genormt. Zöllige Lager entsprechen dem ANSI/ABMA-Standard 19.2 (Tapered Roller Bearings - Radial Inch Design).

Grundlegender Aufbau eines Kegelrollenlagers, R = Rollenkegelspitze

Lagerausführung

Einreihige Kegelrollenlager sind zerlegbare, nicht selbsthaltende Lager. Neben hohen Radialkräften können sie sowohl einseitig wirkende Axialkräfte als auch in Kombination mit einem zweiten, spiegelbildlich angeordneten Kegelrollenlager zweiseitig wirkende Axialkräfte aufnehmen.

Bei kombinierten Lagersätzen wird anhand des Drucklinienverlaufes in O-, X-, oder Tandem-Anordnung unterschieden. Lagersätze in O-Anordnung sind sehr steif und eignen sich mit einer breiten Stützbasis hervorragend zur Momentenaufnahme. Die spiegelbildliche X-Anordnung wird in der Regel mit einem weiteren Radiallager in Loslagerfunktion am entgegengesetzten Wellenende verwendet. Lager in Tandem-Anordnung führen zu einer Aufteilung der Lasten und erhöhen die Tragfähigkeit. In der Praxis kommt diese Variante sehr selten vor.

X-, O- und Tandemanordnung bei Kegelrollenlager

Rollenprofilierung und Spannungsverteilung bei Kegelrollen im Vergleich. links ohne Profilierung, rechts mit Profilierung

KRW Kegelrollenlager sind standardmäßig mit optimierten Kontaktflächen zwischen Wälzkörpern und Laufbahnen ausgelegt. Durch die logarithmische Profilierung der Zylinderrollen werden schädliche Kantenspannungen auch bei sehr hohen Lasten vermieden. Die axiale Belastbarkeit eines Kegelrollenlagers steigt mit der Zunahme des Druckwinkels.

Lagerluft

Das Betriebsspiel oder die Vorspannung eines Kegelrollenlagers stellt sich durch die Anstellung gegen ein spiegelbildlich angeordnetes zweites Kegelrollenlager nach dem Einbau ein.

Käfig

Einreihige Kegelrollenlager sind bei KRW je nach Lagertyp standardmäßig mit einem bordgeführten Messingmassivfensterkäfig (Nachsetzzeichen: MP) oder einem wälzkörpergeführten Stahlblechkäfig ausgestattet. Andere Käfigausführungen sind auf Nachfrage verfügbar oder werden anwendungsspezifisch ausgewählt und entsprechend am Lager gekennzeichnet.

Allgemeine Informationen zu Käfigen

Spezifische Nachsetzzeichen

AGeänderte innere Konstruktion
BGeänderte innere Konstruktion, Berührungswinkel 20°
XLager in Hauptabmessungen entsprechend ISO Normen angepasst

 

Ausgleich von Winkelfehlern

Einreihige Kegelrollenlager 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 ungünstigeren Ablaufen der Rollen 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

a) Einzellager und Tandem-Anordnung

 

Pdynamisch äquivalente Belastung[kN]
Frdynamisch radiale Kraft[kN]
Fadynamisch axiale Kraft[kN]
eBerechnungsfaktor, siehe Lagertabelle[-]
YBerechnungsfaktor, siehe Lagertabelle[-]

 

b) O- und X-Anordnung

Die äquivalente Lagerlebensdauer für die Kegelrollenlager ist abhängig von dem Verhältnis Fa/Fr. Die dynamisch äquivalente Lagerbelastung lässt sich durch nachstehende Formel ermitteln:

Pdynamisch äquivalente Belastung[kN]
Frdynamisch radiale Kraft[kN]
Fadynamisch axiale Kraft[kN]
eBerechnungsfaktor, siehe Lagertabelle[-]
YBerechnungsfaktor, siehe Lagertabelle[-]

 

Resultierende Axialkraft bei O- und X-angeordneten Wälzlagern

Aufgrund der geneigten Laufbahnen erzeugen Kegelrollenlager 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 Kegelrollenlagern 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 nachfolgenden Formeln ermittelt:

FallBelastungsverhältnisäußere Kraftresultierende Axialkraft Fa
   Lager ALager B
1FrA / Y≤  FrB / YBKa ≥ 0Fa =  Ka + 0,47 ∙ FrB / YBFa wird rechnerisch nicht berücksichtigt
2FrA / YA > FrB / YBKa > 0,47 · ( FrA / Ya - FrB / YB )Fa = Ka  + 0,47 ∙ FrB / YBFa wird rechnerisch nicht berücksichtigt
3FrA / YA > FrB / YBKa ≤ 0,47 ∙ ( FrA /YA - FrB /YB )Fa wird rechnerisch nicht berücksichtigtFa = 0,47 ∙  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 Kegelrollenlagern in X-, O- oder Tandem-Anordnung muss die Tragzahl des Lagerpakets rechnerisch 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 (aus der Lagertabelle)[-]
C0statische Tragzahl[kN]
P0 statisch äquivalente Lagerbelastung[kN]
nLagerdrehzahl[min-1]
dmmittlerer Lagerdurchmesser [dm = (D+d)/2][mm]

 

Statische Tragfähigkeit

a) Einzellager und Tandem-Anordnung

Für statisch beanspruchte einreihige oder tandemangeordnete Kegelrollenlager gelten folgende Zusammenhänge:

F0rmaximale radiale statische Kraft[kN]
F0amaximale axiale statische Kraft[kN]
Y0Berechnungsfaktor, siehe Lagertabelle[-]

 

b) O- und X-Anordnung

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

F0rmaximale radiale statische Kraft[kN]
F0amaximale axiale statische Kraft[kN]
Y0Berechnungsfaktor, siehe Lagertabelle[-]

 

c) Abminderung der statischen Tragzahl in einem Lagerpaket

Bei direkt nebeneinander verbauten gleichen Kegelrollenlagern in X-, O- oder Tandem-Anordnung 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 Kegelrollenlager kann überschlägig mit 2% der statischen Tragzahl C0 des Lagers angenommen werden. Sollte dieser Wert unterschritten werden, ist Rücksprache mit der KRW Anwendungstechnik zu halten.

 


 

KRW Produkte und Service

Produktdatenbank
Mehr
Service und Engineering
Mehr
Download
Mehr