Zylinderrollenlager
einreihig, mit Käfig
- Vielzahl an Bauformen lieferbar
- höhere Tragzahlen als abmessungsgleiche Rillenkugellager
- für hohe Drehzahlen geeignet
Einreihige Zylinderrollenlager mit Käfig können aufgrund des linienförmigen Kontaktes zwischen Wälzkörper und Lagerring höhere Lasten aufnehmen als Kugellager. Sie eignen sich für die Aufnahme hoher, radialer Kräfte, währenddessen die axiale Belastbarkeit von der Lagerausführung begrenzt ist. Die unterschiedlichen Bauformen unterscheiden sich durch die Anzahl der Borde am Innen- bzw. Außenring. Einreihige Zylinderrollenlager sind zerlegbar und lassen sich daher einfach montieren und demontieren. Sie eignen sich für hohe Drehzahlanforderungen, lassen allerdings nur bedingt einen Ausgleich von Winkelfehlern zu.
Abmessungen und Toleranzen
Einreihige Zylinderrollenlager 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.
Normen
Die Hauptabmessungen der Zylinderrollenlager sind in der DIN 5412-1 (Wälzlager - Zylinderrollenlager), der DIN 616 (Wälzlager - Maßpläne) und in der ISO 15 (Radiallager - Allgemeine Abmessungen) genormt.
Die Abmessungen der Winkelringe (HJ) sind nach DIN 5412-1 und ISO 246 (Zylinderrollenlager - Winkelringe) definiert.
Lagerausführung
Einreihige Zylinderrollenlager mit Käfig sind zerlegbare, nicht selbsthaltende Lager, die in verschiedenen Bauformen auftreten können. Dabei unterscheiden sich die Lagerausführungen durch die Anzahl und Anordnung der Borde.
Einreihige Zylinderrollenlager mit Käfig eignen sich für die Aufnahme sehr hoher radialer Kräfte und können gegenüber vollrolligen Bauformen höhere Drehzahlen erreichen. Zylinderrollenlager können mit zylindrischer oder kegeliger Bohrung geliefert werden.
Zylinderrollenlagerbauform NU (links) und N (rechts)
Die häufigsten Bauformen sind NU und N. Bei NU-Lagern besitzt der Außenring zwei feste Borde, währenddessen der glatte Innenring bordlos ausgeführt ist. Bei N-Lagern befinden sich die beiden festen Borde am Innenring und der Außenring ist bordlos. Das Fehlen der Borde ermöglicht eine Verschiebung der Welle gegenüber dem Gehäuse in axialer Richtung und lässt das Lager als Loslager fungieren.
Zylinderrollenlagerbauform NJ
NJ-Lager besitzen neben zwei festen Borden am Außenring einen festen Bord am Innenring, der eine Axialverschiebung in eine Richtung ermöglicht und damit den Einsatz als Stützlager möglich macht.
Zylinderrollenlagerbauart NUP (links), NU-Lager mit HJ-Winkelring (rechts)
NUP-Lager besitzen neben zwei festen Borde am Außenring einen festen Bord am Innenring und eine Bordscheibe (P), die zusammen keine Axialverschiebung mehr ermöglichen und damit den Einsatz als Festlager gewährleistet.
Durch die Montage von einem Winkelring (HJ) bei NU-Lagern lassen sich diese Lager ebenfalls zu Stützlagern kombinieren.
Zylinderrollenlagertypen
KRW Zylinderrollenlager 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.
Rollenprofilierung und Spannungsverteilung bei Zylinderrollen im Vergleich. links ohne Profilierung, rechts mit Profilierung
Lagerluft
Einreihige Zylinderrollenlager 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. Wälzlagerkomponenten eines nach DIN 5412 genormten Wälzlagertyps mit identischer Norm-Lagerluft sind untereinander austauschbar. Bei Lagerluftklassen kleiner CN bzw. eingeschränkten Lagerluftklassen ist ein Austausch von Lagerkomponenten nicht mehr möglich, da die Komponenten aufeinander abgestimmt sind.
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Käfig
Zylinderrollenlager sind bei KRW standardmäßig mit einem zweiteiligen, wälzkörpergeführten Messingmassivkäfig (Nachsetzzeichen: M3 oder M4) ausgestattet. Andere Käfigausführungen sind auf Nachfrage verfügbar oder werden anwendungsspezifisch ausgewählt und entsprechend am Lager gekennzeichnet.
Allgemeine Informationen zu Käfigen
Spezifische Nachsetzzeichen
| A | Geänderte innere Konstruktion |
| E | Geänderte innere Konstruktion, verstärkte Innenkonstruktion |
| EX | Geänderte innere Konstruktion, angepasst entsprechend Norm, Lagerteile sind nicht mit der bisherigen E Ausführung austauschbar |
| MPAD | Massivfensterkäfig aus Messing, geführt am Außenringbord, durch besondere Käfigtaschengeometrie kann der Käfig mit den Wälzkörpern aus dem Außenring entnommen werden (Drop-roller) |
Ausgleich von Winkelfehlern
Einreihige Zylinderrollenlager 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 Wälzkörper 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.
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) Loslager
Für ein rein radial belastetes Zylinderrollenlager, das als Loslager wirkt, gilt:
| P | dynamisch äquivalente Belastung | [kN] |
| Fr | dynamische radiale Kraft | [kN] |
b) Festlager
Die äquivalente Lagerlebensdauer für die axial belasteten Radial-Zylinderrollenlager, also Zylinderrollenlager mit Borden am Innen- und Außenring zur axialen Führung der Welle, ist abhängig von dem Verhältnis Fa/Fr (Axialkraft / Radialkraft). Die dynamisch äquivalente Lagerbelastung lässt sich durch nachstehende Formel ermitteln:
| P | dynamisch äquivalente Belastung | [kN] |
| Fr | dynamische radiale Kraft | [kN] |
| Fa | dynamische axiale Kraft | [kN] |
| e | Berechnungsfaktor, siehe Tabelle | [-] |
| Lager der Maßreihe | Berechnungsfaktor e |
| 10, 18, 19, 2, 3, 4 | 0,2 |
| 22, 23, 28, 29 | 0,3 |
Wenn Fa/Fr > e, dann ist die KRW Anwendungstechnik zu kontaktieren.
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:
| S0 | statische Tragsicherheit | [-] |
| C0 | statische Tragzahl (aus der Lagertabelle) | [kN] |
| P0 | statisch äquivalente Lagerbelastung | [kN] |
| n | Lagerdrehzahl | [min-1] |
| dm | mittlerer Lagerdurchmesser [dm = (D+d)/2] | [mm] |
Statische Tragfähigkeit
| F0r | maximale radiale statische Belastung | [kN] |
Zulässige dynamische axiale Tragfähigkeit
Die axiale Belastbarkeit eines Zylinderrollenlagers mit Borden am Innen- und Außenring hängt primär von der Wärmebilanz des Lagers und somit von den Schmierungs- und Reibungsverhältnissen ab. Bei der axialen Belastung des Lagers muss stets ein tragender Schmierfilm im Kontaktbereich zwischen Rollenstirnseite und Bord vorhanden sein. Vor der Verwendung der nachstehenden Gleichung müssen folgende Betriebsbedingungen erfüllt sein:
Viskositätsverhältnis K ≥ 2
maximale Schiefstellung zwischen Innen- und Außenring ≤ 1 Winkelminute
Bei Fettschmierung ist darauf zu achten, dass es sich um eine in Lastrichtung wechselnde axiale Belastung handelt, damit immer ausreichend Schmierstoff in den Kontaktpunkt gelangt.
EP-Additive werden empfohlen.
| FaH | zulässige hydrodynamische Grenzbelastung | [N] |
| fb | für Lager mit Käfig: 0,0048 | [-] |
| dm | mittlerer Lagerdurchmesser | [mm] |
| n | Drehzahl | [min-1] |
| v | Betriebsviskosität | [mm2/s] |
Bei axial belasteten Zylinderrollenlagern 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 Zylinderrollenlager kann überschlägig mit 1,67% der statischen Tragzahl C0 des Lagers angenommen werden. Sollte dieser Wert unterschritten werden, ist Rücksprache mit der KRW Anwendungstechnik zu halten.
