Die meistenPendelrollenlagerAusfälle, die in den ersten Betriebswochen auftreten, lassen sich meist auf einen von zwei Faktoren zurückführen: eine falsche radiale Lagerluftklasse oder eine Einbausitzpassung, die nie tatsächlich geprüft wurde. Beides ist vermeidbar. In beiden Fällen geht es um zwei Werte, die der Monteur in der Werkhalle mit einer Fühlerlehre oder einer Messuhr ermitteln kann.
Zylinderbohrung oder Kegelbohrung: Die richtige Montageart wählen
ZylinderbohrungEin Lager mit Zylinderbohrung wird direkt auf eine zylindrische Welle aufgepresst oder aufgeschrumpft. Die Auslegung und Demontage sind einfacher; bei Wellen bis etwa 80 mm ist dies die Standardlösung, wenn sich die Montage mit einer mechanischen Presse oder einem Induktionsanwärmer durchführen lässt.
KegelbohrungLager (Kennzeichnung-ZusatzK; Kegel 1:12 als Standard, bei einigen großen Abmessungen 1:30) wird auf einem konischen Wellensitz montiert oder häufiger auf einerHülse zur Spannmontagefür glatte zylindrische Wellen. Beim Aufschieben des Lagers auf den Kegel dehnt sich der Innenring auf und klemmt sich auf der Welle fest – eine Wellenschulter oder Passfedernut ist nicht erforderlich. Deshalb sind Pendelrollenlager mit Kegelbohrung in Stehlager- und Spannlagergehäusen Standard.
Der Nachteil: Bei einer Montage mit Kegelbohrung lässt sich die Passung nicht direkt über das Übermaß prüfen. Stattdessen wird gemessen, um wie viel sich das radiale Spiel verringert hat oder wie weit das Lager bereits auf den Kegel aufgelaufen ist. Beide Verfahren werden im Folgenden erläutert.
Radiale Lagerluft: Was C2 bis C5 tatsächlich bedeuten
Die radiale Lagerluft (RIC) ist der Gesamtweg, den ein Ring vor der Montage relativ zum anderen zurücklegen kann; gemessen wird sie in Mikrometern (µm) gemäß ISO 5753. Pendelrollenlager werden standardmäßig inNormal (CN)Normal-Lagerluft (CN) von nahezu allen Herstellern geliefert.
Größere Lagerluftklassen – C3, C4, C5 – sind erforderlich, weil bereits die Montage Lagerluft abbaut (die Presspassung dehnt den Innenring) und die Betriebstemperatur diesen Effekt weiter verstärkt (der Innenring erwärmt sich stärker als der Außenring und dehnt sich schneller aus).
Ausgewählte Werte fürzylindrische Bohrung, gemäß ISO 5753-1991:
Bohrungsbereich (mm) | C2 (µm) | Normal (µm) | C3 (µm) | C4 (µm) |
|---|---|---|---|---|
50–65 | 20–40 | 40–65 | 65–90 | 90–120 |
80–100 | 35–60 | 60–100 | 100–135 | 135–180 |
100–120 | 40–75 | 75–120 | 120–160 | 160–210 |
140–160 | 60–110 | 110–170 | 170–220 | 220–280 |
180–200 | 70–130 | 130–200 | 200–260 | 260–340 |
KegelbohrungDie Freigangsbereiche liegen bei gleichem Nennmaß höher als bei zylindrischer Bohrung — bei einer Bohrung von 100–120 mm beträgt der Normale Lagerluftwert bei einem Lager mit Kegelbohrung 100–135 µm gegenüber 75–120 µm bei zylindrischer Bohrung — da die durch die Montage mit Spannhülse erzeugte Passung naturgemäß größer ist und eine höhere Anfangsluft erforderlich macht, um den richtigen Betriebsbereich zu erreichen.
Wann von Normal auf C3 umgestellt werden sollte:jede Anwendung mit einer Wellenpassung mit Übermaß, die enger als der Standard ist, oder mit einer Betriebstemperatur, die dauerhaft bei etwa über 70°C liegt. Andernfalls kann der Lagerluftverlust durch enge Passung und Wärmedehnung die Normallagerluft so weit reduzieren, dass das Lager vorgespannt wird — und ein vorgespanntes Pendelrollenlager läuft heiß, was den Schmierstoffabbau beschleunigt unddie Ermüdungslebensdauer verkürzt.
C4 und C5 werden vor allem für Vibrationssiebe sowie für Hochgeschwindigkeits- und Hochtemperaturanwendungen eingesetzt, bei denen im Betrieb mit einem noch höheren Lagerluftverlust zu rechnen ist.
Montage eines Lageres mit Kegelbohrung: Die zwei praxisbewährten Verfahren
Verfahren 1 — Fühlerlehre (mechanisches Aufpressen), für Bohrungen ≤ 120 mm
Messen Sie das Lagerluftspiel im unmontierten Zustand an der Oberseite des Lagers (12 Uhr, stehendes Lager) mit einer Fühlerlehre zwischen Außenring und oberster Rolle.
Pressen Sie das Lager auf den Konus auf — bei Bohrungen bis etwa 80 mm mit einer Nutmutter und Sicherungsscheibe, bei größeren Abmessungen mit einer Hydraulikmutter — und prüfen Sie dabei in regelmäßigen Abständen erneut das Spiel an der Unterseite (6 Uhr).
Beenden Sie den Vorgang, sobald die Verringerung des Lagerluftspiels im für diese Bohrungsgröße empfohlenen Bereich liegt (siehe Rechenbeispiel unten).
Bei Lagern mit einer Bohrung über 120 mm verfälscht die Verformung der Ringe unter dem Eigengewicht des Lagers eine Einzelmessung. Das Standardverfahren erfasst das Spiel daher an drei Messpunkten statt an einem: „a“ bei 9 Uhr, „b“ bei 3 Uhr und „c“ bei 12 oder 6 Uhr. Das tatsächliche Lagerluftspiel ergibt sich anschließend aus0,5 × (a + b + c). Der Drei-Punkt-Mittelwert kompensiert den Durchhang, der bei einer Einzelmessung fälschlich als Lagerluftspiel erfasst würde.
Verfahren 2 — Aufpressmethode mit Hydraulikmutter, für abgedichtete Lager oder große Bohrungen
Abgedichtete Pendelrollenlager lassen sich mit einer Fühlerlehre nicht prüfen, da die Dichtung den Zugang zu den Rollen versperrt. In diesen Fällen sowie bei allen großen Lagern mit Kegelbohrung verwenden Sie eine Hydraulikmutter mit Messuhr: Der Hydraulikdruck presst das Lager auf den Konus auf, während die Messuhr den Axialweg direkt erfasst; über den Kegelwinkel lässt sich daraus die Verringerung des Lagerluftspiels ableiten.
Rechenbeispiel — Bohrung 190 mm, Kegel 1:12, Normallagerluftspiel:
Parameter | Wert |
|---|---|
Radiales Lagerluftspiel im unmontierten Zustand | 0,14–0,20 mm |
Zielwert der Lagerluftspielverminderung | 0,09–0,13 mm |
Axiales Aufpressmaß auf Vollwelle | 1,4–2,0 mm |
Axiales Aufpressmaß auf Spannhülse | 1,5–2,2 mm |
Mindest- Restluft nach der Montage | 0,07 mm |
Beachten Sie, dass die axiale Aufschiebelänge ungefähr16-malder Luftverminderung bei einer 1:12-Kegelbohrung auf einer Vollwelle entspricht und etwa18-malbei der Montage mit Spannhülse beträgt – der Kegelwinkel verstärkt eine geringe radiale Veränderung zu einer Strecke, die sich mit einer Messuhr tatsächlich erfassen lässt. Bei einem 1:30-Kegel steigen diese Faktoren auf etwa 39× bzw. 42×, da ein flacherer Kegel für die gleiche radiale Aufweitung einen größeren axialen Weg erfordert.
Grenze der axialen Belastung bei Spann- und Abziehhülsen
Wird ein Pendelrollenlager auf einer glatten Welle mit Spann- oder Abziehhülse ohne festen Wellenabsatz montiert, wird die von der Einheit aufnehmbare Axiallast nicht durch das Lager selbst, sondern durch die Reibung zwischen Welle und Hülse begrenzt:
Fap = 3 × B × d
wobei Fap die maximal zulässige Axiallast in Newton, B die Lagerbreite in mm und d der Bohrungsdurchmesser in mm ist. Für das22320Lager (Bohrung 100 mm, Breite 73 mm) begrenzt dies die axiale Last bei Hülsenmontage auf rund 21.900 N – deutlich unter der statischen Tragzahl des Lagers selbst. Deshalb werden hülsenmontierte Ausführungen für Anwendungen mit vorwiegend Radialbelastung und nicht für axiale Hochlastfälle ausgelegt.
Anwendungen in Stehlager- und Spannlagergehäusen
Pendelrollenlager mit Kegelbohrung auf Spannhülsen sind die Standardlagerung in Stehlagergehäusen der Bauarten SNW/SAF sowie inSpannlagereinheitenan Förderanlagen – gerade weil die Hülse einen Wellenabsatz oder eine Passfedernut überflüssig macht. Es genügt eine glatte, durchgehende Welle, und die Gehäuseposition kann entlang der Welle verstellt werden. Die oben beschriebenen Grundsätze zu Lagerspiel und Aufschiebelänge gelten in diesen Gehäusen unverändert; der einzige Unterschied besteht darin, dass die Außenringführung durch die Gehäusebohrung und nicht durch einen in eine größere Welle eingearbeiteten Lagersitz erfolgt.
Häufige Montagefehler
Das Lager mit Gewalt auf die Welle aufpressenohne zuvor zu prüfen, ob es fluchtend und vollflächig anliegt, führt zu Ringverformungen, die sich in vorzeitigen Schwingungen bemerkbar machen.
Ungleichmäßiges Anziehen der Nutmutter— zieht das Lager schräg auf den Konus und führt zu einer Fehlausrichtung, die die Selbstausrichtung des Lagers zunächst kaschieren kann, bis sie nicht mehr ausreicht.
Die Spielprüfung vollständig auslassenund die Montage „nach Gefühl“ auszuführen — die mit Abstand häufigste Ursache für Frühausfälle von Lagern bei Anwendungen mit kegeliger Bohrung.
Eine Fühlerlehre an einem abgedichteten Lager verwenden— eine exakte Messung ist physikalisch nicht möglich; verwenden Sie stattdessen das Aufschiebeverfahren.
FAQ
Ist das Radialspiel dasselbe wie die Lagervorspannung?
Nein — das Spiel ist der vorhandene Abstand, bevor eine äußere Kraft wirkt; die Vorspannung ist ein gezielt eingestelltes negatives Spiel, das bei bestimmten Präzisionslagerpaarungen eingesetzt wird. Ein korrekt montiertes Pendelrollenlager behält nach der Montage ein gewisses positives Restspiel (siehe das Mindestmaß von 0.07 mm im Rechenbeispiel); es ist nicht vorgespannt.
Wie oft sollte das eingestellte Spiel nach der Montage erneut geprüft werden?
Es handelt sich nicht um eine Prüfroutine im laufenden Betrieb — die Verringerung des Spiels wird einmalig während der Montage verifiziert. Danach wird die thermische Ausdehnung im Betrieb berücksichtigt; dafür ist die vorab gewählte Spielklasse ausgelegt.
Bedeutet eine engere Wellenpassung immer, dass ich direkt auf C3 oder C4 gehen sollte?
Nur dann, wenn der daraus resultierende Spielverlust das Lager unter Betriebsbedingungen in Richtung Nullspiel drückt. Bei mittleren Übermaßpassungen und normalen Betriebstemperaturen reicht häufig das Normspiel in Verbindung mit einem korrekt ermittelten Aufschiebeweg aus — der direkte Wechsel auf C4 ohne Berechnung kann dazu führen, dass das Lager zu viel Spiel aufweist, was sich eher durch Geräusche und Rollerschlupf als durch Überhitzung bemerkbar macht.
Die dargestellten Spielwerte und Aufschiebeverhältnisse entsprechen ISO 5753-1 und der üblichen Kegelgeometrie 1:12/1:30. Die Angaben sind repräsentativ für die genannte Bohrungs- und Kegel-Kombination; prüfen Sie die exakten Werte vor der Montage anhand der Einbauanweisung Ihres Lieferanten für das jeweilige Lager.
Über den Autor
