Schwenklager, auch als Drehverbindungen oder Drehtischlager bezeichnet, ermöglichen Rotationsbewegungen und nehmen dabei hohe Lasten auf.
Sie sind in zahlreichen Anwendungen wie Kränen, Windkraftanlagen und Baggern unverzichtbar.
Kaydon und LILY sind renommierte Hersteller von Schwenklagern.
In diesem Artikel werden Kaydon und LILY im Hinblick auf einreihige Vierpunkt-Schwenklager MTE-210T mit den Abmessungen ∅8.268 x ∅14.686 x1.575 inches verglichen.
Die Gegenüberstellung zeigt Unterschiede bei MTE-210TWerkstoff, Wärmebehandlung, Schmierfett, Abmessungen, Laufgenauigkeit und statischer Tragfähigkeit.
Das Verständnis dieser Unterschiede unterstützt Anwender bei der Auswahl des jeweils passenden Schwenklagers für ihre spezifischen Anforderungen.
Werkstoffvergleich
Innen- und Außenring
Tabelle 1: Werkstoffvergleich von Innen- und Außenring
Merkmal/Marke | KAYDON | LILY |
Ursprungsmaterial | 50Mn | 42CrMoA |
Empfohlenes Werkstoff | Vergüteter Stahl C45 E oder Stahl 42C2/46Cr2 | 42CrMo (entspricht 42CrMo4 (1.7225)) |
Chemische Zusammensetzung | C: 0,52–0,54 % Si: 0,20–0,21 % Mn: 1,51–1,61 % Ni: 0,024–0,031 % P: 0,0132–0,0135 % S: 0,0077–0,0087 % Cr: 0,24–0,25 % Cu: 0,042 % | C: 0,38–0,45 % Si: 0,17–0,37 % Mn: 0,50–0,80 % P: ≤0,030 % S: ≤0,030 % Cr: 0,90–1,20 % Mo: 0,15–0,25 % |
Mechanische Eigenschaften | Zugfestigkeit: 975 MPa Bruchdehnung: 17,5 % | Streckgrenze: ≥930 MPa Zugfestigkeit: ≥1080 MPa Bruchdehnung: ≥12 % Härte: ≤217 HB |
Werkstoffersatz | Keine lokalen Ersatzwerkstoffe | 42CrMo-GB/T 3077 anstelle von 50Mn |
Kugeln
Tabelle 2: Vergleich der Rohwerkstoffe für Kugeln
Merkmal/Marke | KAYDON | LILY |
Werkstoffspezifikation | 100Cr6 EN ISO 683-17:2000 | GCr15-GB/T 18254 |
Chemische Zusammensetzung | C: 0,99 %, Si: 0,28 %, Mn: 0,30 %, P: 0,0093 %, S: 0,0055 %, Cr: 1,49 %, Ni: 0,017, Mo: 0,006, Ti: ≤0,0007 %; Al: 0,0073 %; Cu: 0,018 % | C: 0,95–1,05 %, Cu: ≤0,25 %, Si: 0,15–0,35 %, O: ≤0,0012 %, Mn: 0,25–0,45 %, Ti: ≤0,005 %, P: ≤0,025 %, Al: ≤0,05 %, S: ≤0,02 %, As: ≤0,04 %, Cr: ≤1,40–1,65 %, As+Sn+Sb: ≤0,075 %, Ni: ≤0,25 %, Pb: ≤0,002 %, Mo: ≤0,10 % |
Mechanische Eigenschaften | Streckgrenze: ≥590 MPa, Zugfestigkeit: ≥830–1130 MPa, Bruchdehnung: ≥10 %, Durchmesser: 30 mm, Durch Glühen zur Bildung kugeliger Karbide behandelt: ≤207 HBW, Geglüht und kaltverformt: ≤241 HBW | Streckgrenze: ≥518,42 MPa, Zugfestigkeit: ≥861,3 MPa, Bruchdehnung: ≥27,95 %, Härte nach Kugelglühbehandlung: 179–207 HBW, Härte nach Weichglühen: ≤245 HBW |
Da das Werkstoffmaterial GCr15 der Marke LILY Bearing auf dem Markt als äquivalentes Material zu 100Cr6 der Marke KAYDON gilt, bestehen Parallelen bei den mechanischen Eigenschaften und der chemischen Zusammensetzung.
Die konkreten Wärmebehandlungsverfahren und Härteanforderungen können jedoch abweichen, was sich auf die Leistungsfähigkeit und die Gesamthaltbarkeit der Kugeln und des Lagers auswirken kann.
Vergleich der Wärmebehandlung
Innen- und Außenring
Tabelle 3: Vergleich der Wärmebehandlung von Innen- und Außenring
Wärmebehandlungseigenschaft/Teil/Marke | KAYDON | LILY |
Wärmebehandlung von Innen- und Außenring | Grundwerkstoff des Außenrings (HRC): 32,2–33,5 Grundwerkstoff des Innenrings (HRC): 34–34,5 | Vor der Endbearbeitung werden die Körper von Innen- und Außenring des LILY Bearing auf HRC 30–35 wärmebehandelt. |
Wärmebehandlung der Innen- und Außenlaufbahn | Standard-Einsatzhärtetiefe von 3,5 mm. Laufbahn des Außenrings (HRC): 61-62,5 | Selektive Härtung, Oberflächenhärte der Laufbahn des Innenrings HRC 57-62, mit einer Einsatzhärtetiefe von ≥2,5 mm. |
Kennzeichnungen der Wärmebehandlung | Kaydon-Lager weisen nach der Wärmebehandlung Kennzeichnungen auf. | Die Wärmebehandlungskennzeichnungen werden bei den Laufbahnen von LILY Bearing nach dem abschließenden Oberflächenschleifen entfernt. |
Härteanforderung | Grundwerkstoff des Außenrings (HRC): ≤23,1 Laufbahn des Außenrings (HRC): 55-60 Grundwerkstoff des Innenrings (HRC): 21-27,8 Standard-Einsatzhärtetiefe ≥2 mm | HRC 18-21 für Innen- und Außenring. |
Auswirkungen der Wärmebehandlung | Für die Lagerleistung ist kein spezifischer Einfluss der Wärmebehandlung angegeben. | Nach mehr als einem Jahr Betrieb wurde nur eine geringe Verformung festgestellt, was darauf hindeutet, dass die aktuelle Härte die Funktion des Lagers nur minimal beeinflusst. |
Tabelle 4: Kaydon im Vergleich zu LILY Bearing bei der Oberflächenhärte
LILY HRC | Kaydon HRC | ||||||
Lageraufbau | Position | HRC | Lageraufbau | Position | M140 | M134 | M138 |
Innenring | Randbereich | 19 | Innenring | Randbereich | 30 | 33 | 32 |
21 | 31 | 32 | 32 | ||||
21 | 31 | 31 | 31 | ||||
Mitte | 19 | Mitte | 31 | 34 | 32 | ||
19 | 31 | 32 | 34 | ||||
20 | 31 | 33 | 33 | ||||
Außenring | Randbereich | 18 | Außenring | Randbereich | 34 | 35 | 35 |
19 | 34 | 35 | 35 | ||||
18 | 33 | 35 | 36 | ||||
Mitte | 19 | Mitte | 32 | 34 | 33 | ||
18 | 33 | 33 | 33 | ||||
20 | 32 | 34 | 34 | ||||
Abb. 1 Veranschaulichung der Oberflächenhärte des Drehlagers
Tabelle 5: Oberflächenebenheit bei LILY Bearing
Untersuchtes Bauteil eines ausgefallenen LILY Bearings | Ergebnisse |
Oberflächenebenheit der Anschlussfläche des Außenrings | 0,030 mm |
Oberflächenebenheit der Anschlussfläche des Innenrings | 0,020 mm |
Kugeln
Tabelle 6: Vergleich der Wärmebehandlung von Kugeln
Wärmebehandlungsmerkmal der Kugeln / Marke | KAYDON | LILY |
Spezifikation der Wärmebehandlung | Für die Kugeln des Kaydon-Lagers wird gemäß „SKF Slewing-bearing_tcm“, S. 57, ein Durchhärtungsverfahren angegeben; eine konkrete Härteanforderung wird jedoch nicht genannt. | Die Kugelhärte bei LILY Bearing liegt bei HRC 61–66 und entspricht damit den Kugeln von Kaydon. |
Härteanforderung | HRC 64–65 | HRC 61–66 |
Auswirkungen der Wärmebehandlung | Es wird kein konkreter Einfluss der Wärmebehandlung auf die Leistungsfähigkeit der Kugeln angegeben. | Ein konkreter Einfluss der Wärmebehandlung auf die Leistungsfähigkeit der Kugeln wird nicht angegeben; die Härtewerte sind jedoch mit Kaydon vergleichbar, was auf eine potenziell ähnliche Performance hindeutet. |
Vergleich der Schmierfette
Kaydon
Tabelle 7: Geeignete Schmierfette für Kaydon-Drehlager
Hersteller | Innenlagerfett |
BP | Energrease LS-EP 1 |
Castrol | HD Lithium 1 |
Chevron | Dura-Lith Ep 1 |
ExxonMobil | Mobilux Ep 1 |
Klüber | Klüberplex BEM 41-141 |
Schmierstoffe USA (FINA) | Marson EPL 1 |
Shell | Alvania EP 1 |
Texaco | Multifak EP 1 |
Tabelle 8: Typische Kennwerte von BP Energrease LS-EP 1 (vorbehaltlich der üblichen Fertigungstoleranzen.)
Bezeichnung | Verfahren | Einheit | LS-EP1 |
Aussehen | Sichtprüfung | Braun | |
Textur | Glatt | ||
NL-GI-Konsistenz | 1 | ||
Tropfpunkt | ASTM D2265 | ºC | 185 |
Penetration bei 25 ºC | ASTM D217 | ||
60 Hübe | dmm | 325 | |
100 000 Hübe | dmm | 345 | |
Wassergehalt | ASTM D128 | Massen-% | ＜0,1 |
EMCOR-Rostschutz | IP 220 | Bewertung | 0 |
Timken oK-Last | ASTM D2509 | kg | 20 |
lb | 45 | ||
Oxidationsstabilität (100 Std.) | ASTM D942 | bar | 0,30 |
Timken-Korrosion | IP112 | Bewertung | Bestanden |
(149 ºC, 8 Std., Kupfer/Stahl) | |||
Viskosität des Grundöls bei 40 ºC | 155 |
LILY
Für LILY Bearing wird das Schmierfett Nr. 2 Lithiumester (Great Wall) verwendet. LILY Bearing kann Schmierfette gemäß den Kundenanforderungen kundenspezifisch anpassen.
Tabelle 9: Typische Eigenschaften von Lithiumester Nr. 2 (Great Wall)
Position | Lithiumester Nr. 2 (Great Wall) |
Aussehen | glatte Paste von hellgelber bis brauner Farbe |
Anwendungsbereich | Geeignet zur Schmierung von Wälzlagern, Gleitlagern und anderen Reibstellen allgemeiner mechanischer Ausrüstungen |
Technische Spezifikation | GB7324 |
Arbeitskegeldurchdringung 0,1 mm | 280 |
Betriebstemperatur | -20℃～120℃ |
Tropfpunkt | 200 °C |
Erweiterte Arbeitskegeldurchdringung (100000-mal 0,1 mm) | 289 |
Auswaschverlust in Wasser (38 ℃, 1 h) % | 1,60 % |
Korrosionsbeständigkeit (52 ℃, 48 h) | Stufe 1 |
Sichtprüfung
Wärmebehandlungsmerkmale
Abb. 2 LILY im Vergleich zu Kaydon bei Wärmebehandlungsmerkmalen
Der Unterschied ergibt sich aus den unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren der Laufbahn:
Kaydon: selektive Härtung der Laufbahn nach der Endbearbeitung;
LILY: abschließendes Oberflächenschleifen nach selektiver Härtung der Laufbahn, dadurch werden Behandlungsmarken entfernt.
Zahnmarkierung
Abb. 3 Tatsächliche Markierungsfarbe der realen Lager von LILY und Kaydon
Die Markierungen auf den Zähnen kennzeichnen Zähne mit minimalem Zahnflankenspiel. Die Farbe wird vom Lagerlieferanten festgelegt.
Dies ist speziell für die Getriebemontage vorgesehen.
Position von Verschlussschraube und Schmiernippel
Abb. 4 Position von Verschlussschraube und Schmiernippel bei den realen Lagern von LILY und Kaydon
Die Verschlussschraube dient zum Einsetzen der Kugeln und wird anschließend wieder verschlossen.
Die Position von Füllstopfen und Schmiernippel ist vom Wälzlagerhersteller abhängig; zwischen beiden besteht kein Zusammenhang, und die Gebrauchstauglichkeit wird dadurch nicht beeinträchtigt.
Ritzel
Abb. 5 Vor und nach dem Einsatz von LILY's Bearing
Laufbahn des Innenrings
Abb. 6 Verschiedene Schadensbilder der Laufbahn bei Kaydon (Quelle: SKF Bearing damage evaluation guide.pdf)
An der Laufbahn des Innenrings eines ausgefallenen LILY Bearings ist kein Verschleiß festzustellen.
Abb. 7 Laufbahn des Innenrings eines ausgefallenen LILY Bearings
Laufbahn des Außenrings
Abb. 8 Verschiedene Schadensbilder der Außenringlaufbahn bei Kaydon (Quelle: SKF Bearing damage evaluation guide.pdf)
An der Laufbahn des Außenrings eines ausgefallenen LILY Bearings ist kein Verschleiß festzustellen.
Abb. 9 Laufbahn des Außenrings eines ausgefallenen LILY Bearings
Kugeln
An den Stahlkugeln eines ausgefallenen LILY Bearings wurden weder Verschleiß, Korrosion noch Risse festgestellt.
Abb. 10 Stahlkugeln eines ausgefallenen LILY Bearings
Größe
Sowohl Kaydon als auch LILY fertigen Drehlager mit Außendurchmessern von nur 4 Zoll bis zu 282 Zoll (10 cm bis 7,2 m).
Siehe Prüfbericht zu PN MTE-210T.
Tabelle 10: Prüfbericht zu PN MTE-210T
Position | Zeichnung | Ergebnisse (mm) | |
LILY | KAYDON | ||
Außendurchmesser | Φ373,02(0~-0,3)(14.686’’-0.015) | -0,2 | -0,25 |
Innendurchmesser des Außenrings | Φ293,19(0-0,12)(11.543’’-0.005~0) | +0,02 | +0,01 |
Innendurchmesser | Φ210(0~-0,3)(8.268’’-0.012) | -0,25 | -0,2 |
Außendurchmesser des Innenrings | Φ283,29(-0,12~0)(11.153’’-0.005~0) | -0,08 | -0,07 |
Höhe des Außenrings | 38±0,3 (1,496’’±0,012) | 0 | +0,1 |
Höhe des Innenrings | 38±0,3 (1,496’’±0,012) | -0,055 | -0,1 |
Montagehöhe | 40±0,7 (1,575’’±0,030) | -0,04 | -0,1 |
Rundlaufabweichung außen | 0,1 | 0,01 | 0,1 |
Rundlaufabweichung innen | 0,1 | 0,01 | 0,1 |
Axialspiel | 0~0,017 | 0 | 0 |
Anzahl der Befestigungsbohrungen am Außenring | 16 | 16 | 16 |
Befestigungsbohrungsdaten des Außenrings | 5/8-11 UNC 2B | 5/8-11 UNC 2B | 5/8-11 UNC 2B |
Teilkreisdurchmesser der Befestigungsbohrungen am Außenring | Φ335±0,25（13,19’’-0,015） | ±0,1 | ±0,1 |
Anzahl der Befestigungsbohrungen im Innenring | 20 | 20 | 20 |
Befestigungsbohrungsdaten des Innenrings | 5/8-11 UNC 2B | 5/8-11 UNC 2B | 5/8-11 UNC 2B |
Mittenkreisdurchmesser der Befestigungsbohrungen im Innenring | Φ240±0.25（9.449’’-0.015） | +0,1 | +0,1 |
Ölbohrung im Innenring | 2-1/8-27NPT | 2-1/8-27NPT | 2-1/8-27NPT |
Zähnezahl | 72 | 72 | 72 |
Bohrungsabstand im Innenring | 65.3±0.3 | -0,04 | -0,1 |
Bohrungsabstand im Außenring | 37.5±0.3 | -0,06 | -0,1 |
Rundlauf | 0,15 | 0,04 | 0,05 |
Gemeinsame Normallänge (Zähnezahl über die Breite: 9) | 132.596(-0.07~-0.14) | -0,08 | -0,1 |
Zahnform | Fellows-Stirndruckverzahnung | √ | |
Winkel | 20° | √ | |
Teilkreisdurchmesser | 365,75 (14,4’’) | √ | |
Durchmesserteilung | 5/7 | √ | |
Zahnkopfhöhe | 3,05 (0,1429’’) | √ | |
Gesamte Zahnhöhe | 8,17 (0,3215’’) | √ | |
Zahndicke am Teilkreisdurchmesser | -0,3142/0,3067 | √ | |
Zugabe für das Zahnflankenspiel | -0–0,0075 | √ | |
Drehgenauigkeit
Axialspiel
Tabelle 11: Prüfergebnis des Axialspiels
Nr. | Muster-Marke | Prüfdauer | Prüfgegenstand | Prüfergebnis | |
Normen (μm) | Prüfdaten (μm) | ||||
1 | Kaydon | Vor der statischen Axiallastprüfung | Axiales Innen- Spiel | 0~18 | 15 |
Nach der statischen Axiallastprüfung | Axiales Innen- Spiel | / | 18 | ||
2 | LILY | Vor der statischen Axiallastprüfung | Axiales Innen- Spiel | 0~18 | 4 |
Nach der statischen Axiallastprüfung | Axiales Innen- Spiel | / | 6 | ||
Prüfergebnisse der Rundlaufgenauigkeit (axiales Planlaufspiel)
Tabelle 12 Prüfergebnis der Rundlaufgenauigkeit
Nr. | Muster-Marke | Prüfdauer | Prüfgegenstand | Prüfergebnis | |
Normen (μm) | Prüfdaten (μm) | ||||
1 | Kaydon | Vor der statischen Axiallastprüfung | Kia | 150 | 26 |
Sia | 100 | 30 | |||
Sea | 100 | 17 | |||
Nach der statischen Axiallastprüfung | Kia | / | 40 | ||
Sia | / | 45 | |||
Sea | / | 30 | |||
2 | LILY | Vor der statischen Axiallastprüfung | Kia | 150 | 25 |
Sia | 100 | 19 | |||
Sea | 100 | 20 | |||
Nach der statischen Axiallastprüfung | Kia | / | 20 | ||
Sia | / | 20 | |||
Sia | / | 12 | |||
Feldprüfung der axialen statischen Tragfähigkeiten
Statisch axiale Belastung Die statische Axiallastprüfung des Schwenklagers MTE-210T von LILY wurde am 10. Mai im Shanghai Bearing Technology Research Institute durchgeführt, einem führenden unabhängigen Prüfinstitut der Wälzlagerindustrie in China;
Bei beiden Lagersamples von LILY und Kaydon wurde eine Axiallast von 3 Tonnen aufgebracht.
Prüfmethoden
Erstprüfung:
Führen Sie zunächst eine Erstprüfung der Probe in Bezug auf folgende Merkmale durch: Innendurchmesser, Laufgenauigkeit (Planlauf des Innenrings, Rundlauf des Innenrings, Planlauf des Außenrings) sowie Axialspiel.
Abb. 11 Erstprüfung
Axialer statischer Belastungstest:
Die Probe auf dem Prüfstand befestigen, zunächst 3 Minuten lang mit 1 kN vorbelasten, die Anzeige auf Null stellen, anschließend die Last mit 0,2 kN/s auf 20 kN erhöhen, 3 Minuten halten, die Gesamtverformung erfassen und schließlich mit derselben Rate wieder auf 1 kN absenken, um die bleibende Verformung zu messen.
Abb. 12 Erfassung des numerischen Rückprallwerts
Nachprüfung der Probe:
Nach Abschluss des axialen statischen Belastungstests ist die Probe erneut zu prüfen, und zwar hinsichtlich Innendurchmesser, Rundlaufgenauigkeit (Planlauf des Innenrings, Rundlauf des Innenrings, Planlauf des Außenrings) sowie Axialspiel.
Abb. 13 Nachprüfung der Probe
Vergleich der Ergebnisse des axialen statischen Belastungstests
Tabelle 13 Ergebnisse des axialen statischen Belastungstests
Muster-Marke | Vorspannung (kN) | Nennlast (kN) | Gesamtverformung (mm) | Bleibende Verformung (mm) |
Kaydon | 1.5 | 30 | 0.103 | 0.008 |
LILY | 1.5 | 30 | 0,076 | 0,006 |
Demontageprüfung
(1) Die Kaydon-Musterprobe wurde nicht gemäß den Vorgaben des Kunden demontiert;
(2) Die LILY-Musterprobe wurde demontiert; bei der Sichtprüfung wurden im Laufbahnprofil entlang der Umfangsrichtung einige bogenförmige Spuren festgestellt.
Vergleich der Axialkraft- und Momentkurven zwischen Kaydon und LILY
Die von den Lagern von LILY und Kaydon dargestellten Kurven stimmen nahezu überein (für LILY ist eine Umkehr des Koordinatensystems erforderlich).
Abb. 14 Axialkraft- und Momentkurve von Kaydon
Abb. 15 Axialkraft- und Momentkurve von LILY
Anmerkung: 1. Die Kurve für das LILY-Lager wurde mit der Software „SlewBrg V3.0“ erstellt;
Die Kurve für das Kaydon-Lager ist im Kaydon-Katalog auf Seite 70 zu finden: „Kaydon _Catlog_390.pdf“;
Weitere Informationen dazu, wie LILY die Axialkraft- und Momentkurve erstellt, finden Sie in „Establishment of MTE-210T LILY slew bearing loading curve.pdf“.
Fazit
Die vergleichende Analyse zwischen den LILY- und Kaydon-Drehverbindungen konzentriert sich auf mehrere wesentliche Aspekte, darunter Werkstoff, Wärmebehandlung, mechanische Eigenschaften und Tragverhalten unter Last.
Der Werkstoff von LILY weist einen höheren Kohlenstoffgehalt auf, was in der Regel zu höherer Härte und besserer Verschleißfestigkeit führt und damit die Tragfähigkeit verbessert.
Der Schmierfetteinsatz von LILY kann an die Anforderungen des Kunden angepasst werden.
Sowohl die Drehverbindungen von Kaydon als auch die von LILY haben unter Last ein vergleichbares Verhalten gezeigt.
Die Auswahl sollte auf den spezifischen Anforderungen der Anwendung basieren, einschließlich Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Temperaturbeständigkeit.
Regelmäßige Wartung und die konsequente Einhaltung bewährter Verfahren tragen dazu bei, die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Lager sicherzustellen.
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