Ein Pendelrollen-Axiallager sieht aus wie ein Pendelrollenlager das seitlich hingelegt wurde. Das ist es jedoch nicht – vielmehr handelt es sich um eine andere Lagerbauart, die speziell für hohe Axiallasten in eine Richtung ausgelegt ist und zusätzlich eine gewisse Radiallast sowie eine bestimmte Schiefstellung der Welle aufnehmen kann.
Ob Vertikalwelle einer Pumpe, Kranhaken, Schraubenpresse oder Schublagerung im Schiffsantrieb: Sobald die Hauptlast entlang der Welle und nicht quer dazu wirkt, ist dieses Lager in der Regel bereits an der entsprechenden Position verbaut.
Aufbau
Das Lager besteht aus zwei Hauptringen – einer Wellenscheibe (dem innenliegenden Ring, der auf der rotierenden Welle montiert ist), sowie einer Gehäusescheibe (dem größeren Ring mit kugelförmiger Laufbahn). Dazwischen befindet sich eine einreihige Anordnung asymmetrischer Wälzkörper in einem Käfig, ausgelegt auf einen Berührungswinkel von etwa 45°.
Die kugelförmige Laufbahn der Gehäusescheibe ist der entscheidende Grund für die Selbstausrichtung dieses Lagers. Der Kugelmittelpunkt liegt auf der Lagerachse, sodass die Gehäusescheibe gegenüber der Wellenscheibe kippen kann, ohne den Lastverlauf über die Wälzkörper zu verändern. Dadurch werden Wellendurchbiegungen oder Gehäusefehlausrichtungen aufgenommen, die bei einem ebenen Axiallager zu Verspannungen führen würden.
Der Berührungswinkel von 45° ermöglicht es dem Lager, neben der primären Axiallast auch Radiallasten aufzunehmen – jedoch nur bis zu einem gewissen Grad. Die Radiallast darf 55 % der Axiallast nicht überschreiten. Wird dieses Verhältnis überschritten, wird das Lager für eine Aufgabe beansprucht, für die es konstruktiv nicht ausgelegt ist. ZylinderrollenlagerDie Lebensdauer sinkt dann deutlich.
Passring und Losring – ein bei diesem Lager typisches Konstruktionsmerkmal
Im Gegensatz zu einem Standard-Pendelrollenlager besitzt ein Pendelrollen-Axiallager zwei Ringe mit bewusst unterschiedlichen Abmessungen – die Differenz ihrer Bohrungsdurchmesser beträgt typischerweise 0,1–0,5 mm. Ein Ring ist der Passring (mit Übermaßpassung auf der rotierenden Welle), der andere der Losring (mit freiem Sitz an einer stehenden Anlagefläche).
Wird dies bei der Montage verwechselt – also der Losring an der Stelle des Passrings montiert –, handelt es sich um einen lagerspezifischen Montagefehler. Vor dem Einpressen empfiehlt sich daher die Prüfung mit einer Messlehre für Bohrungen, da beide Ringe äußerlich sonst nahezu identisch wirken können. Der Losring muss stets an einem stehenden Bauteil der Baugruppe anliegen und darf nicht an einem rotierenden Teil anstehen.
Abmessungen und Belastungsbereich (Baureihe 29300)
Die Baureihe 29300 ist das Standardprogramm der einseitig wirkenden Pendelrollen-Axiallager. Die Tragfähigkeit steigt mit zunehmendem Bohrungsdurchmesser stark an – von einer Bohrung mit 180 mm auf 300 mm erhöht sich die dynamische Tragzahl um mehr als das Doppelte:
Bezeichnung | Bohrung (mm) | Außendurchmesser (mm) | Breite (mm) | Dynamische Tragzahl (N) | Statische Tragzahl (N) | Grenzdrehzahl (rpm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
29336 | 180 | 300 | 73 | 1.020.000 | 3.950.000 | 2.000 |
29340 | 200 | 340 | 85 | 1.350.000 | 5.250.000 | 1.700 |
29360 | 300 | 480 | 109 | 2.310.000 | 10.000.000 | 1.200 |
Beim Blick auf diese Tabelle fallen zwei Punkte besonders auf. Erstens liegt die statische Tragzahl durchgängig beim 3- bis 4-fachen der dynamischen Tragzahl – ein Merkmal eines Lagers, das ebenso häufig unter hoher, weitgehend stationärer Last arbeitet, etwa an einer stillstehenden vertikalen Pumpenwelle oder an einem belasteten Kranhaken, wie im Betrieb.
Zweitens sinkt die zulässige Höchstdrehzahl mit zunehmender Bohrung rasch; die Ausführung 29360 mit 300 mm Bohrung ist nur für etwa 60 % der Drehzahl der Ausführung mit 180 mm Bohrung ausgelegt. 29336. Diese Lagerbaureihe ist konstruktiv auf Tragfähigkeit statt auf Drehzahl ausgelegt – für eine hochdrehende Axiallagerstelle ist sie daher nicht die richtige Wahl.
Typische Einsatzbereiche
Vertikale Pumpenwellen – das gesamte Rotorgewicht sowie die Pumpenschubkraft werden über ein einziges Lager am unteren Wellenende nach unten abgetragen.
Kranhakenblöcke und Hebezeuge – reine Axiallast aus der Lastaufhängung, häufig bei sehr niedriger oder intermittierender Drehzahl.
Extruder- und Schneckenpressenwellen – hohe, gleichmäßige Axialkraft durch die Schnecke gegen den Materialwiderstand.
Schiffsantriebs-Drucklager – der Propellerschub wird über eine langsam laufende, hochbelastete Welle übertragen.
Walzwerks- und Schwermaschinenspindeln – dort, wo axiale Schnitt- oder Walzkraft ein Lager erfordert, das unter Last auch eine gewisse Wellendurchbiegung toleriert.
Pendelrollen-Axiallager im Vergleich zum Standard-Pendelrollenlager
Ein Standard-Pendelrollenlager (Radiallager) trägt Radiallasten als Hauptfunktion und kann auch gewisse Axiallasten in beide Richtungen aufnehmen. Beim Pendelrollen-Axiallager ist dies umgekehrt: Axiallast in nur einer Richtung ist die Hauptbelastung, während Radiallast nur in begrenztem Umfang als Nebenlast aufgenommen wird. Diese Lager sind in der Wellenanordnung nicht austauschbar – ein Radiallager vom Typ SRB, das anstelle eines Axiallagers eingesetzt wird, wird axial überlastet, lange bevor seine radiale Ermüdungslebensdauer erreicht ist, und umgekehrt. Für Anwendungen mit hoher kombinierter Axial- und Radialbelastung statt mit Fehlausrichtungstoleranz ist ein Kegelrollen-Axiallager oft die bessere Wahl.
Für Abmessungen und Tragzahlen der Radialbaureihe siehe unser Pendelrollenlager- Maßtabelle.
FAQ
Kann ein Pendelrollen-Axiallager Lasten in beide Axialrichtungen aufnehmen?
Nein — die Baureihe 29300 ist konstruktiv einseitig wirkend ausgelegt. Bei Anwendungen mit wechselnder Axiallastrichtung, was bei den Einsatzfällen dieses Lagers selten ist, ist eine andere Lageranordnung erforderlich, typischerweise zwei Axiallager Rücken an Rücken mit Distanzring oder vollständig ein anderer Lagertyp.
Bedeutet die Toleranz gegenüber Fehlausrichtung, dass die Welle leicht schief eingebaut werden kann?
Die Selbstausrichtung gleicht Wellendurchbiegung und geringe Gehäusefehlausrichtungen aus, die unter Last oder infolge von Fertigungstoleranzen auftreten; sie ersetzt jedoch nicht die korrekte Erstausrichtung bei der Montage. Wer sie von vornherein als Ausgleich für eine mangelhafte Ausrichtung betrachtet, verkürzt die Lebensdauer von Wälzkörpern und Laufbahnen.
Welcher Schmierstoff ist für diese Lagerfamilie üblich?
Ölschmierung ist im oberen Bereich des in der obigen Maßtabelle angegebenen Drehzahlbereichs Standard; Fettschmierung ist im unteren Drehzahl- und höheren Lastbereich typischer Anwendungen, etwa bei Kranhaken und Schraubenpressen, üblich, da dort die Geschwindigkeit so niedrig ist, dass der Kühlvorteil von Öl weniger ins Gewicht fällt.
Die hier aufgeführten Hauptabmessungen und Drehzahlgrenzen der Baureihe 29300 wurden anhand der aktuell gelisteten Teilenummern überprüft. Die dynamischen und statischen Tragzahlen sind zum Zeitpunkt der Erstellung für diese spezifischen SKUs noch nicht in den Produktdaten hinterlegt; die oben genannten Werte stammen aus unabhängigen Herstellerkatalogen und sollten vor Veröffentlichung oder Angebotserstellung mit dem aktuellen Lieferantendatenblatt bzw. nach der Pflege mit den internen Produktdaten abgeglichen werden.
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