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Die Gestaltung von WälzlagerungenPDF 8/8:Stichwortverzeichnis Wälzlager

FAG OEM und Handel AG Publ.-Nr. WL 00 200/5 DA

Die Gestaltung vonWälzlagerungen

Konstruktionsbeispiele aus dem Maschinen-, Fahrzeug- und Gerätebau

Publ.-Nr. WL 00 200/5 DA

FAG OEM und Handel AGEin Unternehmen der FAG Kugelfischer-Gruppe

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Vorwort

Diese Broschüre enthält Konstruktionsbeispiele fürverschiedene Maschinen, Fahrzeuge und Geräte. DieBeispiele haben eines gemeinsam: Wälzlager.Deshalb stehen auch die lagerungstechnischen Fragenim Mittelpunkt der kurzen Texte. Von der Arbeits-weise der Maschine schließt man auf die Betriebs-bedingungen. Daraus ergeben sich dann die geeigneteBauart und Ausführung, die Größe und Anordnungder Wälzlager, die Passung, Schmierung und Abdich-tung.Wichtige, in der Wälzlagertechnik gebräuchliche Begriffe sind kursiv gedruckt. Sie sind am Schluß in einem Stichwortverzeichnis zusammengefaßt und erläutert, zum Teil mit Hilfe von Skizzen.

Inhalt

Beispiel Titel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PDF

STICHWORTVERZEICHNIS . . . . . . . 8/8

Stichwortverzeichnis

Abdichtung

vgl. Dichtungen

Additive

Additive, auch als Wirkstoffe oder Zusätze bezeichnet,sind öllösliche Stoffe, die Mineralölen oder Mineralöl-produkten zugegeben werden. Sie verändern oder ver-bessern durch chemische und oder physikalische Wir-kung die Eigenschaften der Schmierstoffe (Oxida-tionsstabilität, EP-Wirkung, Schaumbildung, Visko-sitäts-Temperatur-Verhalten, Stockpunkt, Fließfähig-keit usw.). Additive spielen eine wichtige Rolle bei derBerechnung der erreichbaren Lebensdauer (vgl. auchBestimmungsgröße K).

Angestellte Lagerung/Anstellen

Eine angestellte Lagerung besteht aus zwei spiegelbild-lich angeordneten Schräglagern oder Axiallagern. Beider O-Anordnung wird der Innenring, bei der X-Anord-nung der Außenring axial so weit verschoben, bis diegewünschte Axialluft oder die erforderliche Vorspan-nung erreicht ist. Deshalb eignet sich die angestellteLagerung besonders für Fälle, in denen eine enge axialeFührung notwendig ist, z. B. Ritzellagerungen mit spiralverzahnten Kegelrädern.

Arcanol (FAG Wälzlagerfette)

FAG Wälzlagerfette Arcanol sind bewährte Schmier-fette. Ihren Anwendungsbereich ermittelte FAG mitmodernsten Prüfmethoden bei unterschiedlichen Be-triebsbedingungen und mit Wälzlagern aller Bauarten.Mit den in der Tafel (Seite 179) aufgeführten Arcanol-Fetten lassen sich fast alle Anforderungen an dieSchmierung von Wälzlagern erfüllen.

Axiallager

Lager für überwiegend axiale Belastung, die einenNenndruckwinkel a0 > 45˚ haben, bezeichnet man alsAxiallager.Die dynamische Tragzahl und die statische Tragzahl be-ziehen sich bei Axiallagern auf die axiale Belastungs-richtung (vgl. Radiallager).

Axialluft/Axialspiel

Die Axialluft eines Lagers ist das Maß, um das sich einLagerring von der einen axialen Endlage bis zur ande-ren ohne Meßbelastung verschieben läßt. Man unter-scheidet zwischen der Axialluft des nichteingebautenLagers und der axialen Betriebsluft (dem axialen Be-triebsspiel) des eingebauten, betriebswarmen Lagers.

Basiswert a23II

Der Basiswert a23II ist der Ausgangswert für die Er-mittlung des Faktors a23, mit dem man die erreichbareLebensdauer berechnet.

Belastungskennzahl fs*

Bei Berechnung der erreichbaren Lebensdauer wird dieBelastungskennzahl fs* als Maß für die in den Rollkon-takten auftretenden maximalen Druckspannungenberücksichtigt. Es gilt

fs* = C0/P0*

C0 statische Tragzahl [kN]P0* äquivalente Lagerbelastung [kN]

P0* = X0 · Fr + Y0 · Fa [kN]

Fr dynamische Radialbelastung [kN]Fa dynamische Axialbelastung [kN]X0 Radialfaktor (siehe Katalog)Y0 Axialfaktor (siehe Katalog)

Angestellte Lagerungin O-Anordnung

Angestellte Lagerungin X-Anordnung


FAG Wälzlagerfette Arcanol · Chemisch-physikalische Daten · Hinweise zur Anwendung

Arcanol Verdicker Grundölvis- Konsistenz Gebrauchs- HauptcharakteristikGrundöl kosität bei NLGI- temperatur Anwendungsbeispiele

40 ˚C Klasse

mm2/s DIN 51818 ˚C

L12V Kalzium- 130 2 –40...+160 Spezialfett für hohe TemperaturPolyharnstoffPAO Kupplungen, elektrische Maschinen

(Motoren, Generatoren)

L71V Lithiumseife ISO VG 3 –30...+140 Standardfett für Lager mit D > 62 mmMineralöl 100

große E-Motoren, Kfz-Radlager, Lüfter

L74V Spezialseife ISO VG 2 –40...+100 Spezialfett für hohe Drehzahl und tiefe TemperaturSynthetisches Öl 22

Werkzeugmaschinen, Spindellagerungen, Instrumentenlagerungen

L78V Lithiumseife ISO VG 2 –30...+140 Standardfett für Lager mit D ≤ 62 mmMineralöl 100

kleine E-Motoren, Haushaltsgeräte,Land- und Baumaschinen

L79V PTFE 400 2 –40...+260 Spezialfett für höchste Temperatur und Synthetisches Öl chemisch aggressive Umgebung

Laufrollen in Backautomaten,Kolbenbolzen in Kompressoren, Ofenwagen, chemische Anlagen

L135V Lithiumseife 85 2 –40...+150 Spezialfett für hohe Belastung, mit EP-Zusatz hohe Drehzahl, hohe Temperatur Mineralöl + Ester

Walzwerke, Baumaschinen, Kraftfahrzeuge, Schienenfahrzeuge, Spinn- und Schleifspindeln

L166V Lithiumseife 170 3 –30...+150 Spezialfett für hohe Temperatur,mit EP-Zusatz hohe Belastung, oszillierende BewegungMineralöl

Blattvertstellung in Rotoren von Windkraftanlagen,Verpackungsmaschinen

L186V Lithiumseife ISO VG 2 –20...+140 Spezialfett für höchste Belastung, mit EP-Zusatz 460 mittlere Drehzahl, mittlere TemperaturMineralöl

hochbeanspruchte Bergwerksmaschinen, Baumaschinen, Maschinen mit oszillierender Bewegung

L195V Polyharnstoff ISO VG 2 –35...+180 Spezialfett für hohe Belastung, mit EP-Zusatz 460 hohe TemperaturSynthetisches Öl

Stranggießanlagen

L215V Lithium-/Kalzium- ISO VG 2 –20...+140 Spezialfett für hohe Belastung, seife mit EP-Zusatz 220 großen Drehzahlbereich, hohe FeuchtigkeitMineralöl

Walzwerkslagerungen, Schienenfahrzeuge

L223V Lithium-/Kalzium- ISO VG 2 –20...+140 Spezialfett für höchste Belastung, geringe Drehzahlseife mit EP-Zusatz 1000Mineralöl hochbeanspruchte Bergwerksmaschinen, Baumaschinen,

vorzugsweise bei Stoßbelastung und großen Lagern


Bestimmungsgröße K

Die Bestimmungsgröße K ist eine Hilfsgröße, um beider Berechnung der erreichbaren Lebensdauer den Basiswert a23II ermitteln zu können. Es gilt:

K = K1 + K2

K1 hängt ab von der Lagerbauart und der Belastungs-kennzahl fs*, siehe Diagramm.

Bestimmungsgröße K1

Betriebsluft/Betriebsspiel

Bei Wälzlagern unterscheidet man zwischen der Radial-luft oder Axialluft des nichteingebauten Lagers und derRadialluft oder Axialluft des eingebauten, betriebswar-men Lagers (Betriebsluft, Betriebsspiel). Infolge festerPassungen und unterschiedlicher Temperaturen vonInnen- und Außenring ist die Betriebsluft im allgemei-nen kleiner als die Luft des nichteingebauten Lagers.

Betriebsviskosität n

Kinematische Viskosität eines Öles bei Betriebstempe-ratur. Die Betriebsviskosität n kann mit Hilfe einesViskositäts-Temperatur-Diagrammes ermittelt werden,wenn die Viskositäten bei zwei Temperaturen bekanntsind. Für Mineralöle mit durchschnittlichem Visko-sitäts-Temperatur-Verhalten benutzt man das Dia-gramm 1 (Seite 184).Zur Beurteilung des Schmierungszustands bildet manbei der Berechnung der erreichbaren Lebensdauer dasViskositätsverhältnis k (Betriebsviskosität n/Bezugsvis-kosität n1).

Bezugsviskosität n1

Die Bezugsviskosität ist die einem definierten Schmie-rungszustand zugeordnete kinematische Viskosität. Sieist geschwindigkeitsabhängig und kann mit Hilfe desmittleren Lagerdurchmessers und der Lagerdrehzahlaus dem Diagramm 2 (Seite 184) abgelesen werden. Das Viskositätsverhältnis k (Betriebsviskosität n/Bezugs-viskosität n1) ermöglicht eine Beurteilung des Schmie-rungszustandes (siehe auch Faktor a23).

Blechkäfig

Blechkäfige werden vorwiegend aus Stahl, für einigeLager auch aus Messing hergestellt. Im Vergleich zuMassivkäfigen aus Metall haben sie den Vorteil des ge-ringeren Gewichts.Weil ein Blechkäfig den Spalt zwischen Innenring undAußenring nur wenig ausfüllt, gelangt Schmierfettleicht ins Lagerinnere. Am Käfig wird es gespeichert.

Dauerfestigkeit

Durch Versuche bei FAG und praktische Erfahrungenwurde nachgewiesen, daß Wälzlager dauerfest seinkönnen. Voraussetzungen dafür sind:

4

3

2

1

00 2 4 6 8 10 12

a

K1

fs*

b

c

d

K2 hängt ab von der Belastungskennzahl fs* und vomViskositätsverhältnis k. Die Werte des Diagramms (unten) gelten für nicht additivierte Schmierstoffeoder für Schmierstoffe mit Additiven, deren besondereWirksamkeit in Wälzlagern nicht geprüft wurde.

Bestimmungsgröße K2

7

6

5

4

3

2

1

00 2 4 6 8 10 12

fs*

K2

κ=0,25**κ=0,3**

κ=0,35**κ=0,4**κ=0,7κ=1κ=2κ=4

κ=0,2**

Bei K = 0 bis 6 wird der Basiswert a23II auf einer derKurven im Bereich II des Diagramm 3 (Seite 184) ab-gelesen (vgl. Faktor a23).

a Kugellagerb Kegelrollenlager, Zylinderrollenlagerc Pendelrollenlager, Axial-Pendelrollenlager 3), Axial-Zylinderrollenlager 1), 3)

d vollrollige Zylinderrollenlager 1), 2)

1) Nur in Verbindung mit Feinfilterung des Schmierstoffes entsprechendV < 1 erreichbar, sonst K1 ≥ 6 annehmen.

2) Beachte bei der Bestimmung von n: Die Reibung ist mindestens doppeltso hoch wie bei Lagern mit Käfigen. Das führt zu höherer Lagertemperatur.

3) Mindestbelastung beachten.

K2 wird gleich 0 bei Schmierstoffen mit Additiven, für die ein entsprechenderNachweis vorliegt.** Bei k ≤ 0,4 dominiert der Verschleiß im Lager, wenn er nicht durch geeigneteAdditive unterbunden wird.


– höchste Sauberkeit im Schmierspalt entsprechend der Verunreinigungskenngröße V = 0,3

– vollständige Trennung der Rollkontakte durch den Schmierfilm (Viskositätsverhältnis k ≥ 4)

– Belastung entsprechend der Belastungskennzahlfs* ≥ 8

Dichtungen

Die Abdichtung soll einerseits den Schmierstoff (meistSchmierfett oder Schmieröl ) im Lager halten und ande-rerseits verhindern, daß Verunreinigungen ins Lagergelangen. Sie hat einen erheblichen Einfluß auf die Gebrauchsdauer einer Lagerung (vgl. auch Verschleiß,Verunreinigungskenngröße V). Man unterscheidet zwischen berührungsfreien Dich-tungen (z. B. Spaltdichtungen, Labyrinthdichtungen,Deckscheiben) und berührenden Dichtungen (z. B.Radial-Wellendichtringe, V-Ringe, Filzringe, Dicht-scheiben).

Drehzahleignung

Die höchste erreichbare Drehzahl der Wälzlager wirdim allgemeinen von der zulässigen Betriebstemperaturbestimmt. Dieses Grenzkriterium berücksichtigt diethermische Bezugsdrehzahl. Sie wird anhand des Ent-wurfs DIN 732 Teil 1 nach genau definierten und ein-heitlichen Kriterien (Bezugsbedingungen) ermittelt.Im Katalog WL 41 520 „FAG Wälzlager“ ist ein vonDIN 732 Teil 2 abgeleitetes Verfahren angegeben, mitdem die thermisch zulässige Betriebsdrehzahl aus derthermischen Bezugsdrehzahl ermittelt wird, wenn dieBetriebsbedingungen Belastung, Ölviskosität oderzulässige Temperatur von den Bezugsbedingungen ab-weichen. Die kinematisch zulässige Drehzahl wird auch für solcheLager angegeben, für die DIN 732 keine thermischeBezugsdrehzahl definiert, z. B. für Lager mit berühren-den Dichtungen.

Drehzahlfaktor fn

Die Hilfsgröße fn benutzt man anstelle der Drehzahl n[min–1] zur Bestimmung der dynamischen Kennzahl fL.

fn =p√ 33 1/3

n

p = 3 für Kugellager

p = 10 für Rollenlager3

Drehzahlkennwert n · dm

Das Produkt aus der Betriebsdrehzahl n [min–1] unddem mittleren Lagerdurchmesser dm [mm] wird vor allem bei der Auswahl geeigneter Schmierstoffe undSchmierverfahren benutzt.

Es gilt

dm = D + d [mm]2

D Lageraußendurchmesser [mm]d Lagerbohrung [mm]

Druckkegelspitze

Als Druckkegelspitze bezeichnet man den Punkt, indem sich die Drucklinien eines Schräglagers auf der La-gerachse schneiden. Die Drucklinien sind Mantelliniendes Druckkegels.

Bei Schräglagern greifen die äußeren Kräfte nicht inder Lagermitte, sondern in der Druckkegelspitze an.Das ist bei der Berechnung der dynamisch äquivalentenBelastung P und der statisch äquivalenten Belastung P0zu berücksichtigen.

Drucklinie

In Richtung der Drucklinie übertragen die Rollkörperdie Kräfte von dem einen Lagerring auf den anderen.

Druckwinkel a

Der Druckwinkel a ist der Winkel, den die Druck-linien der Rollkörper mit der Radialebene des Lagerseinschließen. Mit a0 bezeichnet man den Nenndruck-winkel, das ist der Druckwinkel des unbelasteten Lagers.


Bei axialer Belastung vergrößert sich bei Rillenkugel-lagern, Schrägkugellagern usw. der Druckwinkel. Beikombinierter Belastung ändert er sich von Rollkörper zuRollkörper. Diese Druckwinkeländerung wird bei derBerechnung der Druckverteilung im Lager berücksich-tigt.Kugellager und Rollenlager mit symmetrischen Roll-körpern haben am Innen- und Außenring denselbenDruckwinkel. Bei Rollenlagern mit unsymmetrischenRollen sind die Druckwinkel am Innenring und amAußenring verschieden. Aus Gründen des Kräfte-gleichgewichts tritt bei diesen Lagern eine Kraftkom-ponente auf, die auf den Bord gerichtet ist.

Dynamische Kennzahl fL

Den Richtwert für die Dimensionierung kann manstatt in Stunden in Form der dynamischen Kennzahl fLangeben. Sie errechnet sich aus der dynamischen Trag-zahl C, der dynamisch äquivalenten Belastung P unddem Drehzahlfaktor fn.

fL = C · fnP

Der Wert fL, der für eine richtig dimensionierte Lage-rung erreicht werden soll, ergibt sich aus Erfahrungmit gleichen oder ähnlichen Lagerungen, die sich inder Praxis bewährt haben.Die in verschiedenen FAG-Publikationen aufgeführtenWerte berücksichtigen nicht nur die ausreichende Er-müdungslaufzeit, sondern auch andere Forderungen,wie geringes Gewicht bei Leichtbaukonstruktionen,Anpassung an vorgegebene Umbauteile, außergewöhn-liche Belastungsspitzen und dergleichen. Die fL-Wertesind der technischen Weiterentwicklung angeglichen.Beim Vergleich mit einer bewährten Lagerung mußman die Beanspruchung nach derselben Methode wiefrüher bestimmen.Aus dem errechneten fL-Wert kann man die nominelleLebensdauer Lh in Stunden ermitteln.

Lh =500 · fLp [h]

p = 3 für Kugellager

p = 10 für Rollenlager 3

Dynamische Tragzahl C

Die dynamische Tragzahl C (siehe FAG-Kataloge) istein Maß für die Tragfähigkeit eines Wälzlagers bei dynamischer Belastung. Sie ist nach DIN ISO 281 defi-niert als die Belastung umlaufender Wälzlager, die einenominelle Lebensdauer L (Ermüdungslebensdauer) von106 Umdrehungen ergibt.

EP-Zusätze

Additive gegen Verschleiß in Schmierfetten und Schmier-ölen, die man auch als Extreme-Pressure-Schmierstoffebezeichnet.

α

Dynamisch äquivalente Belastung P

Bei dynamisch beanspruchten Wälzlagern, die unterkombinierter Belastung laufen, rechnet man mit der dy-namisch äquivalenten Belastung. Sie ist bei Radial-lagern eine radiale, bei Axiallagern eine axiale und zen-trische Belastung, die hinsichtlich der Ermüdung diegleiche Wirkung hat wie die kombinierte Belastung.Die dynamisch äquivalente Belastung P berechnetman mit der Formel

P = X · Fr + Y · Fa [kN]

Fr Radialbelastung [kN]Fa Axialbelastung [kN]X Radialfaktor (siehe FAG-Kataloge)Y Axialfaktor (siehe FAG-Kataloge)

Dynamische Beanspruchung/Dynamische Belastung

Dynamisch beansprucht sind Wälzlager, deren Ringesich unter Belastung relativ zueinander drehen. „Dyna-misch“ bezieht sich also auf den Betriebszustand desLager, nicht auf die Wirkungsweise der Belastung. DieHöhe der Belastung und ihre Wirkungsrichtung kön-nen konstant bleiben. Bei der Berechnung der Lager wird eine dynamischeBeanspruchung angenommen, wenn die Drehzahl nmindestens 10 min–1 beträgt (vgl. statische Beanspru-chung).


Ermüdungslebensdauer/Ermüdungslaufzeit

Als Ermüdungslaufzeit bezeichnet man die Laufzeit eines Wälzlagers von der Inbetriebnahme bis zu einemAusfall infolge Werkstoffermüdung. Die Ermüdungs-laufzeit ist die obere Grenze der Gebrauchsdauer.Mit dem herkömmlichen Berechnungsverfahren, einerVergleichsrechnung, bestimmt man die nominelle Le-bensdauer L oder Lh, mit der verfeinerten Methodenach dem FAG-Rechenverfahren die erreichbare Le-bensdauer Lna oder Lhna (siehe auch Faktor a23).

Erreichbare Lebensdauer Lna, Lhna

Das FAG-Rechenverfahren zur Ermittlung der erreich-baren Lebensdauer (Lna, Lhna) lehnt sich an DIN ISO281 (vgl. Modifizierte Lebensdauer) an. Es berücksich-tigt zahlenmäßig die Einflüsse der Betriebsbedingun-gen auf die Lebensdauer und nennt die Voraussetzun-gen für die Dauerfestigkeit der Wälzlager.

Es gilt

Lna = a1 · a23 · L [106 Umdrehungen]

und

Lhna = a1 · a23 · Lh [h]

a1 Faktor a1 für Ausfallwahrscheinlichkeit(DIN ISO 281); für normale Ausfallwahrscheinlichkeit von 10 % gilt a1 = 1.

a23 Faktor a23 (Lebensdauer-Anpassungsfaktor)L Nominelle Lebensdauer [106 Umdrehungen] Lh Nominelle Lebensdauer [h]

Ändern sich die Größen, die die Lebensdauer beeinflus-sen (z. B. Belastung, Drehzahl, Temperatur, Sauberkeit,Sorte und Beschaffenheit des Schmierstoffs), dann istfür jede Wirkungsdauer q [%] mit konstanten Bedin-gungen die erreichbare Lebensdauer (Lhna1, Lhna2, ...)zu ermitteln. Die Gesamtlebensdauer wird errechnetmit der Formel

Lhna = 100q1 + q2 + q3

Lhna1 Lhna2 Lhna3

Erweiterte Lebensdauerberechnung

Die nominelle Lebensdauer L oder Lh weicht mehr oderweniger von der praktisch erreichbaren Lebensdauer derWälzlager ab.

Deshalb werden zusätzlich zur Belastung in der erwei-terten Lebensdauerberechnung die Ausfallwahrschein-lichkeit (Faktor a1) und weitere wichtige Betriebsbe-dingungen berücksichtigt (Faktor a23 beim FAG-Re-chenverfahren für die erreichbare Lebensdauer).Vgl. auch modifizierte Lebensdauer nach DIN ISO281.

Faktor a1

Im Normalfall (nominelle Lebensdauer L10) rechnetman mit 10 % Ausfallwahrscheinlichkeit. Um zur Be-rechnung der erreichbaren Lebensdauer auch Ausfall-wahrscheinlichkeiten zwischen 10 und 1 % berück-sichtigen zu können, wird der Faktor a1 benutzt, siehefolgende Tafel.

Ausfallwahr-scheinlichkeit % 10 5 4 3 2 1

Ermüdungs-laufzeit L10 L5 L4 L3 L2 L1

Faktor a1 1 0,62 0,53 0,44 0,33 0,21

Faktor a23 (Lebensdauer-Anpassungsfaktor)

Der Faktor a23 dient zur Berechnung der erreichbarenLebensdauer. FAG verwendet a23 anstelle der in DINISO 281 angegebenen, voneinander abhängigen An-passungsfaktoren für Werkstoff (a2) und Betriebsbe-dingungen (a3).

a23 = a2 · a3

Mit dem Faktor a23 berücksichtigt FAG die Einflüssevon: – Belastungshöhe (Belastungskennzahl fs*), – Schmierfilmdicke (Viskositätsverhältnis k), – Schmierstoffadditivierung (Bestimmungsgröße K), – Verunreinigungen im Schmierspalt (Sauberkeits-

faktor s),– Lagerbauart (Bestimmungsgröße K).

Ausgangspunkt für die Ermittlung des Faktors a23 istdas Diagramm (Seite 184) für den Basiswert a23II. Der Faktor a23 ergibt sich als Produkt a23II · s (s ist derSauberkeitsfaktor).

Um den Basiswert bestimmen zu können, benötigtman das Viskositätsverhältnis k = n/n1 und die Bestim-mungsgröße K. Der wichtigste Bereich II des Dia-gramms gilt für normale Sauberkeit (s = 1).


Das Viskositätsverhältnis k ist das Maß für die Schmier-filmbildung im Lager.

n Betriebsviskosität des Schmierstoffs, abhängig vonder Nennviskosität (bei 40 ˚C) und der Betriebs-temperatur t (Bild 1). Bei Schmierfetten setzt manfür n die Betriebsviskosität des Grundöls ein.

n1 Bezugsviskosität, abhängig vom mittleren Lager-durchmesser dm und der Betriebsdrehzahl n (Bild 2).

Das Diagramm (Bild 3) zur Bestimmung des Basis-werts a23II ist in die Bereiche I, II und III unterteilt.

Der größte Teil aller Anwendungsfälle in der Wälzla-gertechnik ist dem Bereich II zuzuordnen. Er gilt fürnormale Sauberkeit (Verunreinigungskenngröße V = 1).Im Bereich II kann a23 in Abhängigkeit von k mit Hil-fe der Bestimmungsgröße K ermittelt werden.

Bei K = 0 bis 6 liegt a23II auf einer der Kurven im Be-reich II des Diagramms.

Wenn der Wert K > 6 ist, kann nur ein a23-Faktor imBereich III erwartet werden. In diesem Fall sollte manüberlegen, wie durch Verbesserung der Verhältnisse derBereich II zu erreichen ist.

1: Durchschnittliches Viskositäts-Temperatur-Verhaltenvon Mineralölen; Diagramm zum Bestimmen derBetriebsviskosität 3: Basiswert a23II zur Ermittlung des Faktors a23

2: Bezugsviskosität n1

1500100068046032022015010068

4632

2215

10

12011010090

80

70

60

50

40

30

20

104 6 8 10 20 30 40 60 100 200 300

Viskosität [mm2/s]bei 40 °C

Bet

rieb

stem

per

atur

t [°

C]

Betriebsviskosität ν [mm2/s]

Mittl. Lagerdurchmesser dm = D+d2

[mm]

n [m

in-1 ]

100 000

50 000

20 000

10 000

5 000

2 000

1 000

500

200

100

50

20

10

5

21 000

500

200

100

50

20

10

5

310 20 50 100 200 500 1 000

Bez

ugsv

isko

sitä

t ν 1

mm

2

s

Übergang zur DauerfestigkeitVoraussetzung: Höchste Sauberkeitim Schmierspalt und nicht zu hoheBelastung, geeigneter Schmierstoff

Normale Sauberkeit im Schmierspalt(bei wirksamen, in Wälzlagern geprüften Additivensind auch bei κ < 0,4 a23-Werte > 1 möglich)

Ungünstige BetriebsbedingungenVerunreinigungen im SchmierstoffUngeeignete Schmierstoffe

Bereich

I

II

III

κ = ν1

ν

a23II

20

10

5

2

1

0,5

0,2

0,10,05 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10

K=0

K=1

K=2

K=3

K=4

K=5

K=6

I

II III

Grenzen der LaufzeitberechnungAuch mit der erweiterten Lebensdauerberechnung wird alsAusfallursache lediglich die Werkstoffermüdung berücksichtigt.Der tatsächlichen Gebrauchsdauer des Lagers kann die ermittelteerreichbare Lebensdauer nur dann entsprechen, wenn dieSchmierstoffgebrauchsdauer oder die durch Verschleiß begrenzteGebrauchsdauer nicht kürzer ist als die Ermüdungslaufzeit.


Festlager

Bei der Festlager-Loslager-Anordnung bezeichnet mandas Lager, das die Welle in beiden Richtungen axialführt, als Festlager. Als Festlager können alle Bauartenverwendet werden, die neben Radialkräften auchAxialkräfte in beiden Richtungen aufnehmen. AuchSchrägkugellagerpaare (Universal-Ausführung) und Ke-gelrollenlagerpaare in X-Anordnung oder O-Anordnungwirken als Festlager.

Festlager-Loslager-Anordnung

Die Ermüdungslaufzeit ist die obere Grenze der Ge-brauchsdauer. Infolge Verschleiß oder Versagens derSchmierung (vgl. Fettgebrauchsdauer) wird diese Grenze oft nicht erreicht.

Gegenführung

Schräglager und einseitig wirkende Axiallager nehmenaxiale Kräfte nur in einer Richtung auf. Ein zweites,spiegelbildlich eingebautes Lager muß die „Gegenfüh-rung“ übernehmen, d. h. die axialen Kräfte in der an-deren Richtung aufnehmen.

Genauigkeitslager/Genauigkeitsausführung

Außer Lagern in normaler Genauigkeit (ToleranzklassePN) werden für erhöhte Ansprüche an Arbeitsgenauig-keit, Drehzahlen oder Laufruhe auch Lager in Genau-igkeitsausführung (Genauigkeitslager) gefertigt. Dafür wurden die Toleranzklassen P6, P6X, P5, P4 undP2 genormt. Für einzelne Lagerbauarten gibt es zusätz-lich die Toleranzklassen P4S, SP und UP nach FAG-Werksnorm.

Grundöl

Das in einem Schmierfett enthaltene Öl wird alsGrundöl oder Basisöl bezeichnet. Der Anteil wird, jenach Verdicker und Verwendungszweck des Fettes, ver-schieden hoch gewählt. Mit dem Anteil des Grundölsund seiner Viskosität ändern sich die Penetration unddas Reibungsverhalten des Fettes.

Käfig

Der Käfig eines Wälzlagers verhindert, daß sich dieRollkörper gegenseitig berühren. Er hält sie in gleich-mäßigem Abstand und führt sie, wenn ein Teil desLaufbahnumfangs unbelastet ist, durch diese Zone.Bei einem Nadellager muß der Käfig auch die Nadel-rollen achsparallel führen. Bei zerlegbaren Lagern sollder Käfig den Rollkörper kranz halten und dadurch denEinbau des Lagers erleichtern. Die Wälzlagerkäfige un-terteilt man in Blechkäfige und Massivkäfige.

Kinematisch zulässige Drehzahl

Die kinematisch zulässige Drehzahl wird in den FAG-Katalogen auch für solche Lager angegeben, für dielaut DIN 732 keine thermische Bezugsdrehzahl defi-niert ist.

Bei dieser Lageranordnung fixiert das Festlager dieWelle axial nach beiden Seiten; im Loslager könnensich die unterschiedlichen axialen Wärmedehnungenvon Welle und Gehäuse ausgleichen. Auch mehrfachgelagerte Wellen erhalten nur ein Festlager; alle übrigenLagerstellen sind als Loslager auszubilden.

Fett, Fettschmierung

vgl. Schmierfett

Fettgebrauchsdauer

Die Fettgebrauchsdauer ist die Zeit vom Anlauf biszum Ausfall eines Lagers als Folge eines Versagens derSchmierung.Die Fettgebrauchsdauer hängt ab von der – Fettmenge – Fettart (Verdicker, Grundöl, Additive) – Lagerbauart und -größe – Höhe und Art der Belastung – Drehzahlkennwert – Lagertemperatur

Gebrauchsdauer

Die Gebrauchsdauer ist die Laufzeit, während der dasLager in Betrieb bleibt, weil es ausreichend zuverlässigfunktioniert.


Maßgebend für diesen Kennwert sind z. B. die Festig-keitsgrenze der Lagerteile oder die zulässige Gleitge-schwindigkeit berührender Dichtungen. Die kinema-tisch zulässige Drehzahl ist zu erreichen z. B. durch – besondere Auslegung der Schmierung– auf die Betriebsverhältnisse ausgelegte Lagerluft– genaue Bearbeitung der Lagersitze– besondere Berücksichtigung der Wärmeabfuhr

Kombinierte Belastung

Von kombinierter Belastung spricht man, wenn einWälzlager gleichzeitig radial und axial belastet ist, dieresultierende Belastung somit unter dem Lastwinkel bangreift.

Mit der Radialkomponente Fr und der Axialkompo-nente Fa der kombinierten Belastung wird bei der La-gerberechnung je nach der Belastungsart die dynamischäquivalente Belastung P oder die statisch äquivalente Be-lastung P0 ermittelt.

Konsistenz

Maß für die Verformbarkeit von Schmierfetten.

Konsistenzeinteilung nach NLGI-Klassen vgl. Penetra-tion.

Lastwinkel

Der Lastwinkel b ist der Winkel zwischen der Wir-kungslinie der resultierenden äußeren Belastung F undder Radialebene des Lagers. Er ergibt sich aus der Ra-dialkomponente Fr und der Axialkomponente Fa zu:

tan b = Fa/Fr

Mit dem herkömmlichen Berechnungsverfahren, einerVergleichsrechnung, bestimmt man die nominelle Lebensdauer L oder Lh, mit der verfeinerten Methodenach dem FAG-Rechenverfahren die erreichbare Lebensdauer Lna oder Lhna (siehe auch Faktor a23).

Loslager

Bei der Festlager-Loslager-Anordnung bezeichnet mandas Lager, das axiale Wärmedehnungen ausgleicht, alsLoslager.Die idealen Loslager sind Zylinderrollenlager der Bau-formen NU und N sowie Nadellager. Bei diesen La-gern gleichen sich Längenunterschiede im Lager selbstaus. Die Lagerringe können feste Passungen erhalten.Auch nichtzerlegbare Lager, wie Rillenkugellager undPendelrollenlager, werden als Loslager eingebaut. Einerder beiden Lagerringe erhält dann eine lose Passungund keine axiale Anlagefläche, damit er sich auf seinerSitzfläche verschieben kann.

Massivkäfig

Massivkäfige aus Metall und Hartgewebe werdendurch spanabhebende Bearbeitung hergestellt. AlsAusgangsmaterial dienen Rohre aus Stahl, Leichtme-tall oder Hartgewebe oder gegossene Ringe aus Mes-sing. Massivkäfige aus Polyamid 66 (Polyamidkäfige)stellt man im Spritzgießverfahren her. Wie Blechkäfigeeignen sie sich für Großserienlager.Massivkäfige aus Metall und Hartgewebe kommen vorallem für Lager in Betracht, die nur in kleinen Serienhergestellt werden. Große, hochbelastete Lager erhal-ten aus Festigkeitsgründen Massivkäfige. Diese werdenauch verwendet, wenn eine Bordführung des Käfigsnotwendig ist. Bordgeführte Käfige für schnellaufendeLager werden vielfach aus leichten Werkstoffen, wieLeichtmetall oder Hartgewebe gefertigt, damit dieMassenkräfte klein bleiben.

Mineralöle

Erdöle bzw. deren flüssige Derivate.Vgl. auch Synthetische Schmierstoffe.

Modifizierte Lebensdauer

Die Norm DIN ISO 281 hat zusätzlich zur nominellenLebensdauer L10 die modifizierte Lebensdauer Lna ein-geführt, um zusätzlich zur Belastung den Einfluß der

β

F

Fr

Fa

Lebensdauer

Als Lebensdauer der dynamisch beanspruchten Wälz-lager gibt DIN ISO 281 die Laufzeit bis zum Ausfalldurch Werkstoffermüdung (Ermüdungslaufzeit) an.


Ausfallwahrscheinlichkeit (Faktor a1) sowie des Werk-stoffs (Faktor a2) und der Betriebsbedingungen (Faktora3) zu berücksichtigen. Für den Faktor a23 (a23 = a2 · a3) wurden in DIN ISO281 keine Zahlenwerte angegeben. Beim FAG-Berech-nungsverfahren für die erreichbare Lebensdauer (Lna,Lhna) können Betriebsbedingungen dagegen mit demFaktor a23 zahlenmäßig erfaßt werden.

Nachschmierintervall

Zeitraum, nach dem die Lager nachgeschmiert wer-den. Das Nachschmierintervall soll kürzer als dieSchmierfrist festgelegt werden.

NLGI-Klasse

vgl. Penetration.

Nominelle Lebensdauer

Das genormte Berechnungsverfahren für dynamisch be-anspruchte Wälzlager beruht auf der Werkstoffermü-dung (Pittingbildung) als Ausfallursache. Die Lebens-dauerformel lautet

L10 = L = ( C )p[106 Umdrehungen]

P

L10 ist die nominelle Lebensdauer in Millionen Um-drehungen, die mindestens 90 % einer größeren An-zahl gleicher Lager erreichen oder überschreiten.

In der Formel bedeuten:

C dynamische Tragzahl [kN]P dynamisch äquivalente Belastung [kN]p Lebensdauerexponent

p = 3 für Kugellagerp = 10/3 für Rollenlager

Wenn die Drehzahl des Lagers konstant ist, kann mandie Lebensdauer in Stunden ausdrücken.

Lh10 = Lh = L · 106[h]

n · 60

n Drehzahl [min–1]

Lh kann auch mit Hilfe der dynamischen Kennzahl fLbestimmt werden. Die nominelle Lebensdauer L oder Lh gilt für Lageraus konventionellem Wälzlagerstahl und übliche Be-triebsverhältnisse (gute Schmierung, keine extremeTemperatur, normale Sauberkeit).

Die nominelle Lebensdauer weicht mehr oder wenigervon der praktisch erreichbaren Lebensdauer der Wälz-lager ab. Die Einflüsse wie Schmierfilmdicke, Sauber-keit im Schmierspalt, Schmierstoffadditivierung undLagerbauart werden bei der erweiterten Lebensdauerbe-rechnung mit dem Faktor a23 berücksichtigt.

O-Anordnung

Werden zwei Schräglager spiegelbildlich so eingebaut,daß die Druckkegelspitze des linken Lagers nach linksund die Druckkegelspitze des rechten Lagers nachrechts zeigt, dann spricht man von O-Anordnung (an-gestellte Lagerung).Bei der O-Anordnung wird einer der Lagerinnenringeangestellt. Man erhält eine Lagerung mit einer großenStützbasis, die auch bei kurzem Lagerabstand ein hohesKippmoment aufnimmt. Um die Verschiebbarkeit desInnenrings sicherzustellen, muß eine geeignete Passunggewählt werden.

Öl/Ölschmierung

siehe Schmieröl.

Passungen

Die Toleranzen für die Bohrung und für den Außen-durchmesser von Wälzlagern sind in DIN 620 ge-normt (vgl. auch Toleranzklasse). Den für einen siche-ren Betrieb eines Lagers notwendigen, von den Be-triebsverhältnissen abhängigen Sitzcharakter erzieltman durch die Wahl der Bearbeitungstoleranzen vonWelle und Gehäuse.In der Wälzlagertechnik genügt es daher, den jeweili-gen Sitzcharakter der Ringe lediglich mit dem Pas-sungskurzzeichen der Wellen- oder Gehäusetoleranz zukennzeichnen.Bei der Wahl der Passungen gelten vor allem drei Ge-sichtspunkte:

1. Sichere Befestigung und gleichmäßige Unterstüt-zung der Lagerringe

2. Einfacher Ein- und Ausbau3. Verschiebbarkeit des Loslagers

Die einfachste und sicherste Befestigung der Ringe inUmfangsrichtung besteht in einer festen Passung. Damit


wird auch die gleichmäßige Unterstützung der Ringeerreicht, die zur vollen Nutzung der Tragfähigkeit not-wendig ist. Lagerringe, die mit Umfangslast oder Pen-dellast beaufschlagt sind, erhalten grundsätzlich einefeste Passung. Bei Punktlast kann eine lose Passung zu-gelassen werden. Je größer die Belastung, desto größerist das Passungsübermaß zu wählen, vor allem, wenndie Belastung stoßartig wirkt. Auch das Temperaturge-fälle zwischen Lagerring und Gegenstück ist zu beach-ten. Ferner spielen Lagerart und Lagergröße bei derWahl der Passung eine Rolle.

Pendellager

Die Bezeichnung Pendellager wird als Sammelbegrifffür alle Wälzlagerbauarten benutzt, die sich bei Flucht-fehlern sowie bei Wellen- und Gehäusedurchbiegun-gen während des Laufs pendelnd einstellen. Diese La-ger besitzen eine kugelige Außenringlaufbahn. Zu denPendellagern gehören Pendelkugellager, Tonnenlager,Radial-Pendelrollenlager und Axial-Pendelrollenlager.Axial-Rillenkugellager mit Unterlagscheibe undSpannlager gehören nicht zu den Pendellagern, weil sieFluchtfehler und Schiefstellungen nur beim Einbau,also nicht während des Laufs, ausgleichen.

Pendellast

Für die Auswahl der Passungen von Radiallagern undSchräglagern sind die Umlaufbedingungen maßgebend.Führen der betrachtete Ring und die Richtung der Ra-diallast relativ zueinander Pendelbewegungen aus, sospricht man von Pendellast. Bei Pendellast müssen bei-de Lagerringe eine feste Passung erhalten, damit sienicht in Umfangsrichtung wandern (vgl. Umfangslast).

Penetration

Die Penetration ist ein Maß für die Konsistenz einesSchmierfettes. Im Handel gibt man die sogenannteWalkpenetration bei 25 ˚C an. Das zu prüfende Fettwird unter genau festgelegten Bedingungen durchge-walkt. Dann mißt man die Eindringtiefe – in Zehntelmm – eines genormten Kegels in ein mit Fett gefülltesGefäß.

Penetration üblicher Wälzlagerfette

NLGI-Klasse Walkpenetration(Penetrationsklasse) 0,1 mm

1 310...3402 265...2953 220...2504 175...205

Polyamidkäfig

Massivkäfige aus glasfaserverstärktem Polyamid PA66-GF25 werden durch Spritzgießen hergestellt und inzahlreichen Großserienlagern verwendet. Mit dem Spritzgießverfahren können in der Regel Kä-fig formen verwirklicht werden, die besonders tragfähi-ge Konstruktionen ermöglichen. Die Elastizität unddas geringe Gewicht der Käfige wirken sich günstig ausbei stoßartigen Lagerbeanspruchungen, hohen Be-schleunigungen und Verzögerungen sowie Verkippun-gen der Lagerringe zueinander. Polyamidkäfige habensehr gute Gleit- und Notlaufeigenschaften.Käfige aus glasfaserverstärktem Polyamid 66 eignensich längerfristig für Betriebstemperaturen bis 120 ˚C.Bei Ölschmierung können im Öl enthaltene Additivezu einer Beeinträchtigung der Käfiggebrauchsdauerführen. Auch gealtertes Öl kann bei höheren Tempera-turen die Käfiggebrauchsdauer beeinträchtigen, so daßauf die Einhaltung der Ölwechselfristen zu achten ist.

Punktlast

Für die Auswahl der Passungen der Lagerringe sind beiRadiallagern und Schräglagern die Belastungsverhält-nisse maßgebend. Steht der betrachtete Ring relativzur Richtung der Radiallast still, so ist ein bestimmterPunkt des Ringumfangs immer der Höchstbelastungausgesetzt. Dieser Ring erhält Punktlast.Weil bei Punktlast die Gefahr klein ist, daß der Ringauf seiner Sitzfläche rutscht, ist eine feste Passung nichtunbedingt erforderlich. Bei Umfangslast oder Pendellastdagegen ist eine feste Passung unerläßlich.

Punktlastfür denInnenring

Punktlastfür denAußenring


Radiallager

Lager für überwiegend radiale Belastung, die einenNenndruckwinkel a0 ≤ 45˚ haben, bezeichnet man alsRadiallager. Die dynamische Tragzahl und die statischeTragzahl beziehen sich bei Radiallagern auf die radialeBelastungsrichtung (vgl. Axiallager).

Radialluft/Radialspiel

Die Radialluft eines Lagers ist das Maß, um das sichein Lagerring in radialer Richtung von einer Endlagein die andere Endlage ohne Meßbelastung verschiebenläßt. Man unterscheidet zwischen der Radialluft desnicht eingebauten Lagers und dem radialen Betriebs-spiel (der radialen Betriebsluft) des eingebauten, be-triebswarmen Lagers.

Radialluftgruppe

Die Radialluft eines Wälzlagers muß den Verhältnissenan der Einbaustelle – Passungen, Temperaturgefälle,Drehzahl – angepaßt sein. Deswegen werden Wälzla-ger in mehreren Radialluftgruppen gefertigt, von de-nen jede eine bestimmte Radialluftspanne umfaßt.Die Radialluftgruppe CN (normal) ist so bemessen,daß das Lager bei üblichen Einbau- und Betriebsver-hältnissen eine zweckentsprechende Betriebsluft hat.Daneben gibt es noch folgende Radialluftgruppen:C2 Radialluft kleiner als normalC3 Radialluft größer als normalC4 Radialluft größer als C3.

Rollkörper/Wälzkörper

Rollkörper oder Wälzkörper ist der Sammelbegriff fürdie auf den Laufbahnen abrollenden Kugeln, Zylinder-rollen, Tonnenrollen, Kegelrollen oder Nadelrollen.

Sauberkeitsfaktor s

Der Sauberkeitsfaktor s quantifiziert den Einfluß derVerschmutzung auf die erreichbare Lebensdauer. DasProdukt aus s und dem Basiswert a23II ergibt den Faktora23.Zur Ermittlung von s benötigt man die Verunreini-gungskenngröße V. Für normale Sauberkeit (V = 1) giltimmer s = 1.Bei erhöhter Sauberkeit (V = 0,5) und höchster Sau-berkeit (V = 0,3) erhält man, ausgehend von der Bela-stungskennzahl fs* und in Abhängigkeit vom Viskositäts-verhältnis k, über das rechte Feld (a) des Diagramms

(Seite 190) einen Sauberkeitsfaktor s ≥ 1.Bei k ≤ 0,4 gilt s = 1.Bei V = 2 (mäßig verunreinigter Schmierstoff ) bis V = 3(stark verunreinigter Schmierstoff ) ergibt sich s < 1 ausdem Bereich (b) des Diagramms.

Schmiegung

Bei allen Wälzlagern, deren Laufbahnprofil im Axial-schnitt gekrümmt ist, hat die Laufbahn einen etwasgrößeren Radius als der Rollkörper. Dieser Krüm-mungsunterschied in der Axialebene wird durch dieSchmiegung k gekennzeichnet. Man versteht darunterdas auf den Rollkörperradius bezogene Rillenübermaß.

Schmiegung k = Rillenradius – RollkörperradiusRollkörperradius

Schmierfett

Schmierfette sind konsistente Gemische aus Verdickernund Grundölen. Man unterscheidet zwischen– Metallseifenschmierfetten, die sich aus Metallseifen

als Verdickern und Schmierölen zusammensetzen,– seifenfreien Schmierfetten mit anorganischen

Gelbildnern oder organischen Verdickern und Schmierölen

– synthetischen Schmierfetten, die sich aus organi-schen oder anorganischen Verdickern und Synthese-ölen zusammensetzen.

Schmierfrist

Die Schmierfrist entspricht der mindestens erreichtenFettgebrauchsdauer von Standardfetten (siehe FAG-Pu-blikation WL 81 115). Dieser Wert wird zur Abschät-zung genommen, wenn die Fettgebrauchsdauer für dasverwendete Fett nicht bekannt ist.

Schmieröl

Zur Schmierung von Wälzlagern sind grundsätzlichMineralöle und Syntheseöle geeignet. Schmieröle aufMineral ölbasis werden heute am häufigsten verwendet.


Schräglager

Die Bezeichnung Schräglager ist der Sammelbegriff füreinreihige Lager, deren Drucklinien schräg zur Radial-ebene verlaufen. Schräglager sind also Schrägkugella-ger, Kegelrollenlager und Axial-Pendelrollenlager.Auch axial belastete Rillenkugellager wirken wieSchräglager.

Schwimmende Lagerung

Die schwimmende Lagerung ist eine wirtschaftlicheLösung, wenn keine enge axiale Führung der Welleverlangt wird. Der Aufbau ist ähnlich wie bei der ange-stellten Lagerung. Die Welle kann sich bei der schwim-menden Lagerung jedoch um das Axialspiel s gegen-über dem Gehäuse verschieben. Der Wert für s wird inAbhängigkeit von der geforderten Führungsgenauig-keit so festgelegt, daß die Lager auch bei ungünstigenthermischen Verhältnissen nicht axial verspannt wer-den.

Bei schwimmenden Lagerungen mit Zylinderrollenla-gern NJ findet der Längenausgleich in den Lagernstatt. Innen- und Außenringe können fest gepaßt wer-den. Auch nichtzerlegbare Radiallager wie Rillenkugel-lager, Pendelkugellager und Pendelrollenlager könnenverwendet werden. Bei beiden Lagern erhält je einRing – gewöhnlich ein Außenring – eine lose Passung.

Diagramm zum Bestimmen des Sauberkeitsfaktors s

a Bereich für erhöhte bis höchste Sauberkeitb Bereich für mäßig verunreinigten Schmierstoff und stark verunreinigten Schmierstoff

1

V = 1

2,5 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 20 2 3 5 10 15 20 30

κ=1

κ=0,7

κ=0,5

1

V = 0,5 V = 0,3

κ=0,6

κ=0,

9κ=

0,8

κ=1,

5

κ=2

κ=2,

5κ=

3

κ=3,

5

κ=4

0,1

0,2

0,3

0,70,5

V = 1

V = 2

V = 3

0,05

0,03

a

b

Sauberkeitsfaktor sBelastungskennzahl fs*S

aub

erke

itsfa

ktor

s

Ein Sauberkeitsfaktor s > 1 ist für vollrollige Lagernur erreichbar, wenn durch hochviskosen Schmier-stoff und äußerste Sauberkeit (Ölreinheit nachISO 4406 mindestens 11/7) Verschleiß in den Kon-takten Rolle/Rolle ausgeschlossen ist.

s


Statisch äquivalente Belastung P0

Bei statisch beanspruchten Wälzlagern, die einer kom-binierten Belastung ausgesetzt sind, rechnet man mitder statisch äquivalenten Belastung. Sie ist bei Radial-lagern eine radiale, bei Axiallagern eine axiale und zen-trische Belastung, die gleich große plastische Verfor-mungen hervorruft wie die kombinierte Belastung.Die statisch äquivalente Belastung P0 berechnet manmit der Formel

P0 = X0 · Fr + Y0 · Fa [kN]

Fr Radialbelastung [kN]Fa Axialbelastung [kN]X0 Radialfaktor (siehe FAG-Kataloge)Y0 Axialfaktor (siehe FAG-Kataloge)

Statische Beanspruchung/Statische Belastung

Als statische Belastung bezeichnet man eine Belastungdes stillstehenden Lagers (keine Relativbewegung zwi-schen den Lagerringen).„Statisch“ bezieht sich also auf den Betriebszustand desLagers, nicht auf die Wirkungsweise der Belastung.Die Höhe der Belastung und ihre Wirkungsrichtungkönnen sich ändern. Langsam schwenkende oder mit geringer Drehzahl (n < 10 min–1) umlaufende Lager werden wie statischbelastete Lager berechnet (vgl. dynamische Beanspru-chung).

Statische Kennzahl fs

Bei statischer Belastung errechnet man zur Kontrolle,ob ein ausreichend tragfähiges Lager gewählt wurde,die statische Kennzahl fs. Sie ergibt sich aus der stati-schen Tragzahl C0 und der statisch äquivalenten Bela-stung P0.

fs = C0

P0

Die Kennzahl fs ist ein Maß für die Sicherheit gegeneine zu große plastische Gesamtverformung an derBerührungsstelle Laufbahn/höchstbelasteter Rollkör-per. Für Lager, die sehr leichtgängig sein müssen undbesonders ruhig laufen sollen, ist eine große Kennzahlfs erforderlich. Kleinere Werte genügen bei geringenAnsprüchen an die Laufruhe. Im allgemeinen strebtman an:

fs = 1,5...2,5 bei hohen Ansprüchenfs = 1...1,5 bei normalen Ansprüchenfs = 0,7...1 bei geringen Ansprüchen

Statische Tragzahl C0

Die statische Tragzahl C0 ist die Belastung eines still-stehenden Wälzlagers, die in der Mitte der Berüh-rungsfläche zwischen dem höchstbelasteten Rollkörperund der Laufbahn eine plastische Gesamtverformungvon etwa 1/10 000 des Rollkörper durchmessers er-zeugt. Das entspricht bei normalen Schmiegungs ver-hältnissen einer Hertzschen Flächenpressung von etwa

4000 N/mm2 bei Rollenlagern,4600 N/mm2 bei Pendelkugellagern und4200 N/mm2 bei allen übrigen Kugellagern.

Werte für C0 siehe FAG-Wälzlagerkataloge.

Stützbasis

Die Stützbasis eines in zwei Wälzlagern abgestütztenMaschinenteils ist im allgemeinen der Abstand der bei-den Lagerstellen. Während man den Abstand bei Ril-lenkugellagern usw. von den Lagermitten aus mißt,muß man bei einreihigen Schrägkugellagern und Ke-gelrollenlagern mit dem Abstand der Druckkegelspitzenrechnen.

Synthetische Schmierstoffe/Syntheseöle

Durch Synthese hergestellte Schmieröle, die teilweise,abgestimmt auf ihre Anwendung, folgende Eigenschaf-ten aufweisen: sehr niedriger Stockpunkt, gutes V-T-Verhalten, geringer Verdampfungsverlust, langeLebensdauer, hohe Oxidationsstabilität.

Tandem-Anordnung

Werden zwei oder mehrere Schräglager gleichsinnig, d. h. nicht spiegelbildlich, unmittelbar nebeneinandereingebaut, so spricht man von „Tandem-Anordnung“.Dabei verteilt sich die Axialkraft auf alle Lager. Einegleichmäßige Verteilung ergibt sich bei Schräglagern inUniversalausführung.


Thermische Bezugsdrehzahl

Die thermische Bezugsdrehzahl ist ein neuer Kennwertfür die Drehzahleignung der Wälzlager. Sie wird in demEntwurf DIN 732 Teil 1 definiert als die Drehzahl, bei der sich die Bezugstemperatur 70 ˚C einstellt. ImFAG-Katalog WL 41 520 sind die genormten Bezugs-bedingungen aufgeführt, die sich an den normalerwei-se vorkommenden Betriebsbedingungen der gängigenWälzlager (Ausnahmen z. B.: Spindellager, Vierpunkt-lager, Tonnenlager, Axial-Rillenkugellager) orientieren.Die im FAG-Katalog WL 41 520 angegebenen Werteder thermischen Bezugsdrehzahl gelten im Gegensatzzu früher (Drehzahlgrenzen) gleichermaßen für Öl-schmierung wie für Fettschmierung.Weichen die Betriebsbedingungen von den Bezugsbe-dingungen ab, ermittelt man die thermisch zulässige Be-triebsdrehzahl.Gilt als Grenzkriterium für die erreichbare Drehzahlnicht die zulässige Lagertemperatur, sondern z. B. dieFestigkeit der Lagerteile oder die Gleitgeschwindigkeitberührender Dichtungen, ist statt der thermischen Be-zugsdrehzahl die kinematisch zulässige Drehzahl anzu-wenden.

Thermisch zulässige Betriebsdrehzahl

Wenn die Belastung, die Ölviskosität oder die zulässigeTemperatur von den für die thermische Bezugsdrehzahlgültigen Bezugsbedingungen abweichen, kann manmit Hilfe von Diagrammen die thermisch zulässige Be-triebsdrehzahl ermitteln.Das Verfahren wird im FAG-Katalog WL 41 520 be-schrieben.

Toleranzklasse

Neben der Normaltoleranz (Toleranzklasse PN) derWälzlager gibt es für Genauigkeitslager die Toleranz-klassen P6, P6X, P5, P4 und P2.Die Genauigkeit nimmt mit abnehmender Ziffer zu(DIN 620).FAG fertigt Wälzlager außer in den genormten Tole-ranzklassen auch in den Toleranzklassen P4S, SP (Su-per-Präzision) und UP (Ultra-Präzision).

Tragzahl

Die Tragzahl eines Lagers ist ein Maß für die Belastbar-keit. Jedes Wälzlager hat eine dynamische Tragzahl(DIN ISO 281) und eine statische Tragzahl (DIN ISO76). Die Werte sind den FAG-Wälzlagerkatalogen zuentnehmen.

Umfangslast

Läuft der betrachtete Ring relativ zur Richtung der Ra-diallast um, so ist der ganze Umfang des Ringes bei je-der Umdrehung der Höchstbelastung ausgesetzt. Die-ser Ring erhält Umfangslast. Lagerringe mit Umfangs-last müssen mit fester Passung eingebaut werden, weilsie sonst in Umfangsrichtung wandern (vgl. Punktlast,Pendellast).

Umfangslastfür denInnenring

Umfangslastfür denAußenring

Universalausführung

Besondere Ausführung von FAG Schrägkugellagern.Die Lage der Laufring-Stirnflächen zu den Laufrillenist so eng toleriert, daß die Lager ohne Paßscheiben inO-, X- oder Tandem-Anordnung beliebig gepaart wer-den können. Lager mit dem Nachsetzzeichen UA sind so abge-stimmt, daß nicht eingebaute Lagerpaare in der O-oder X-Anordnung eine geringe Axialluft haben. Unterden gleichen Bedingungen ergibt sich für die Univer-salausführung UO keine Axialluft und für UL eineleichte Vorspannung. Bei festen Passungen vermindertsich die Axialluft oder erhöht sich die Vorspannung desLagerpaares.

Verdicker

Verdicker und Grundöl sind die Bestandteile vonSchmierfetten. Die häufigsten Verdicker sind Metallsei-fen (z. B. Li-, Ca-) sowie Verbindungen vom Typ Poly-harnstoff, PTFE und Mg-Al-Schichtsilikate.


Verschleiß

Die Gebrauchsdauer der Wälzlager kann außer durchErmüdung durch Verschleiß beendet werden. Dabeiwird das Spiel der Lagerung zu groß. Eine häufige Ursache für Verschleiß sind Fremdkörper,die infolge unzureichender Abdichtung ins Lager gelan-gen und als Schmirgel wirken. Auch bei Mangel-schmierung und verbrauchtem Schmierstoff entstehtVerschleiß. Entscheidend für wenig Verschleiß sindalso gute Schmierung (Viskositätsverhältnis k möglichst> 2) und hohe Sauberkeit im Wälzlager. Bei k ≤ 0,4dominiert der Verschleiß im Lager, wenn er nichtdurch entsprechende Additive (EP-Zusätze) unterbun-den wird.

Verunreinigungskenngröße V

Die Verunreinigungskenngröße V stellt eine feste Be-ziehung her zwischen der in ISO 4406 genormten Öl-reinheitsklasse und der Sauberkeit im Schmierspaltvon Wälzlagern.

Bei der Ermittlung des Faktors a23 und der erreichbarenLebensdauer dient V in Verbindung mit der Belastungs-kennzahl fs* und dem Viskositätsverhältnis k zur Be-stimmung des Sauberkeitsfaktors s.

V hängt ab vom Lagerquerschnitt (D – d)/2, derBerührungsart im Rollkontakt und insbesondere derÖlreinheitsklasse.

Orientierungswerte für V

Punktberührung Linienberührungerforderliche Richtwerte für erforderliche Richtwerte fürÖlreinheits- geeignete Ölreinheits- geeignete

(D-d)/2 V klasse Filterrück- klasse Filterrück-nach ISO 44061) halterate nach ISO 44061) halterate

nach ISO 4572 nach ISO 4572mm

0,3 11/8 b3≥200 12/9 b3≥2000,5 12/9 b3≥200 13/10 b3≥75

≤ 12,5 1 14/11 b6≥75 15/12 b6≥752 15/12 b6≥75 16/13 b12≥753 16/13 b12≥75 17/14 b25≥75

0,3 12/9 b3≥200 13/10 b3≥750,5 13/10 b3≥75 14/11 b6≥75

> 12,5...20 1 15/12 b6≥75 16/13 b12≥752 16/13 b12≥75 17/14 b25≥753 18/14 b25≥75 19/15 b25≥75

0,3 13/10 b3≥75 14/11 b6≥750,5 14/11 b6≥75 15/12 b6≥75

> 20...35 1 16/13 b12≥75 17/14 b12≥752 17/14 b25≥75 18/15 b25≥753 19/15 b25≥75 20/16 b25≥75

0,3 14/11 b6≥75 14/11 b6≥750,5 15/12 b6≥75 15/12 b12≥75

>35 1 17/14 b12≥75 18/14 b25≥752 18/15 b25≥75 19/16 b25≥753 20/16 b25≥75 21/17 b25≥75

Die Ölreinheitsklasse als Maß für die Wahrscheinlichkeit der Überrollung lebensdauermindernder Partikel im Lager kann anhand von Probenz. B. durch Filterhersteller und Institute bestimmt werden. Auf geeignete Probenahme (siehe z. B. DIN 51570) ist zu achten. Auch Online-Meßgeräte stehen heute zur Verfügung. Die Reinheitsklassen werden erreicht, wenn die gesamte umlaufende Ölmenge das Filter in wenigenMinuten einmal durchläuft. Vor Inbetriebnahme der Lagerung ist zur Sicherung guter Sauberkeit ein Spülvorgang erforderlich.Eine Filterrückhalterate b3≥200 (ISO 4572) bedeutet z. B., daß im sog. Multi-Pass-Test von 200 Partikeln ≥ 3 µm nur ein einziges das Filterpassiert. Gröbere Filter als b25≥75 sollen wegen nachteiliger Folgen auch für die übrigen im Ölkreislauf liegenden Aggregate nicht verwendetwerden.1) Es sind nur Partikel zu berücksichtigen, die eine Härte > 50 HRC aufweisen.


Werden im höchstbeanspruchten Kontaktbereich einesWälzlagers harte Partikel ab einer bestimmten Größeüberrollt, so führen Eindrücke in den Rollkontakt-flächen zu vorzeitiger Werkstoffermüdung. Je kleinerdie Kontaktfläche, desto schädlicher ist die Wirkungeiner bestimmten Partikelgröße. Besonders empfind-lich sind kleine Lager mit Punktberührung.

Nach derzeitigem Kenntnisstand ist folgende Abstu-fung der Sauberkeitsgrade sinnvoll (die wichtigstensind fett gedruckt):

V = 0,3 höchste Sauberkeit V = 0,5 erhöhte Sauberkeit V = 1 normale SauberkeitV = 2 mäßig verunreinigter SchmierstoffV = 3 stark verunreinigter Schmierstoff

Bedingungen für höchste Sauberkeit (V = 0,3):

– Lager vom Hersteller gefettet und mit Dicht- oderDeckscheiben gegen Staub abgedichtet

– Fettschmierung durch den Anwender, der die Lagerunter Einhaltung höchster Sauberkeit in saubereGehäuse einbaut, mit sauberem Fett schmiert undVorkehrungen trifft, daß im Betrieb kein Schmutzeintreten kann

– Spülen des Ölumlaufsystems vor Inbetriebnahmeder sauber montierten Lager und Erhaltung der Öl-reinheit während der gesamten Betriebszeit

Bedingungen für normale Sauberkeit (V = 1):

– gute, auf die Umgebung abgestimmte Abdichtung– Sauberkeit bei der Montage– Ölreinheit entsprechend V = 1– Einhalten der empfohlenen Ölwechselfristen

Mögliche Ursachen für stark verunreinigten Schmier-stoff (V = 3):

– Gußgehäuse schlecht gereinigt– Abrieb verschleißender Bauteile im Ölkreislauf der

Maschine– Eindringen von Fremdpartikeln in das Lager bei un-

zureichender Abdichtung– Stillstandskorrosion oder verschlechterte Schmie-

rung durch eingetretenes Wasser, auch Kondens-wasser

Die erforderliche Ölreinheitsklasse nach ISO 4406 isteine objektiv meßbare Größe für den Grad der Ver-schmutzung eines Schmierstoffs.

Nach der Partikel-Zählmethode wird die Anzahl allerPartikel > 5 µm und die aller Partikel > 15 µm einerbestimmten ISO-Ölreinheitsklasse zugeordnet.

So bedeutet eine Ölreinheit 15/12 nach ISO 4406,daß je 100 ml Flüssigkeit zwischen 16000 und 32000Partikel > 5 µm und zwischen 2000 und 4000 Partikel> 15 µm vorhanden sind.

Um die geforderte Ölreinheit zu erzielen, sollte einebestimmte Filterrückhalterate ßx vorhanden sein.

Sie ist das Verhältnis aller Partikel > x µm vor dem Fil-ter zu den Partikeln > x µm nach dem Filter. EineRückhalterate b3 ≥ 200 bedeutet z. B., daß im sog.Multi-Pass-Test (ISO 4572) von 200 Partikeln ≥ 3 µmnur ein einziges das Filter passieren kann.

Viskosität

Die Viskosität ist die grundlegende physikalische Ei-genschaft von Schmierölen, aus der sich die Tragfähig-keit des Ölfilmes im Lager bei flüssiger Reibung ergibt.Sie nimmt mit steigender Temperatur ab und mit fal-lender Temperatur zu (siehe V-T-Verhalten). Dahermuß bei jedem Viskositätswert die Temperatur, auf dieer sich bezieht, angegeben werden. Die Nennviskositätn40 ist die kinematische Viskosität bei 40 ˚C.

SI-Einheiten für die kinematische Viskosität sind m2/sund mm2/s. Die früher gebräuchliche Einheit Centi-stoke (cSt) entspricht der SI-Einheit mm2/s. Die dyna-mische Viskosität ist das Produkt aus der kinemati-schen Viskosität und der Dichte (Dichte von Mine-ralölen: 0,9 g/cm3 bei 15 ˚C).

Viskositäts-Temperatur-Verhalten (V-T-Verhalten)

Mit dem Ausdruck V-T-Verhalten bezeichnet man beiSchmierölen die Änderung der Viskosität mit der Tem-peratur. Man spricht von günstigem V-T-Verhalten,wenn das Öl seine Viskosität mit der Temperatur nichtstark ändert.

Viskositätsverhältnis k

Das Viskositätsverhältnis als Quotient aus Betriebsvis-kosität n und Bezugsviskosität n1 ist ein Maß für dieSchmierfilmbildung im Lager, vgl. Faktor a23.

Winkeleinstellbarkeit

Zum Ausgleich von Fluchtfehlern und Verkippungenverwendet man winkeleinstellbare Lager, sog. Pendel-lager.


X-Anordnung

Werden zwei Schräglager spiegelbildlich so eingebaut,daß die Druckkegelspitze des linken Lagers nach rechtsund die des rechten Lagers nach links zeigt, dannspricht man von X-Anordnung.

Zerlegbare Lager

Als zerlegbar bezeichnet man Wälzlager, deren beideRinge getrennt eingebaut werden können. Bei festerPassung für beide Lagerringe ist das von Vorteil.

Zerlegbar sind z. B. Vierpunktlager, Zylinderrollen-lager, Kegelrollenlager, Axial-Rillenkugellager, Axial-Zylinderrollenlager und Axial-Pendelrollenlager.

Nicht zerlegbar sind dagegen z. B. Rillenkugellager,einreihige Schrägkugellager, Pendelkugellager, Ton-nenlager und Pendelrollenlager.

Zusätze

vgl. Additive

Bei der X-Anordnung erzielt man die Lagerluft durchAnstellen eines Außenrings. Er soll Punktlast haben,weil er als verschiebbarer Ring nicht fest gepaßt wer-den kann (Passungen). Die X-Anordnung wendet mandeshalb an, wenn der Außenring Punktlast hat oderwenn es einfacher ist, den Außenring anzustellen alsden Innenring. Dabei wird in Kauf genommen, daßdie Stützbasis nicht so groß ist wie bei der O-Anord-nung.

die gestaltung von waelzlagerungen: konstruktionsbeispiele ... · diese broschüre enthält...

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