Kugellager (radial)

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Kugellager sind die am häufigsten verwendete Bauform aus den insgesamt sechs Grundformen eines Wälzlagers (Kugellager, Zylinderrollenlager, Nadellager, Kegelrollenlager, Tonnenlager und Toroidalrollenlager).

 

Kugellager
sind genormte Maschinenelemente, die Kräfte, Momente und Drehbewegungen übertragen und dabei Achsen, Wellen und Spindeln führen. Dabei tritt zwischen den drei Hauptkomponenten - dem Innenring, den Wälzkörpern (den Kugeln) und dem Außenring – in erster Linie Rollreibung auf. Die Rollreibung des Lagers ist ziemlich gering, da durch die Kugeln lediglich punktuelle Berührungspunkte zwischen Innen- und Außenring gegeben sind und im Regelfall für eine der Anwendung entsprechende Schmierung gesorgt werden sollte.

Je nach Anforderung bzw. Belastungsrichtung wird zwischen Radial- und Axiallager unterschieden. 

Radiallager sind hauptsächlich für radiale Belastungen ausgelegt und weisen einen Druckwinkel ≤ 45° auf.
Radiallager kann man in folgende Kategorien unterteilen:

  • Rillenkugellager
  • Schrägkugellager/Spindellager
  • Spannlager/Gehäuselager
  • Pendelkugellager
  • Laufrollen
  • Vierpunktlager
  • Ketten-/Riemenspannrollen

 

Kugellager Bauformen

Rillenkugellager sind die mit Abstand am häufigsten verwendeten Wälzlager. Die Kugeln laufen in tiefen Rillen, wodurch diese Lagerart sowohl radiale als auch axiale bzw. kombinierte Belastungen aufnehmen kann. Rillenkugellager erreichen aufgrund ihrer geringen Reibung die höchsten Drehzahlen aller Wälzlager und sind in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausführungen verfügbar. Rillenkugellager werden häufig in „lebensdauergeschmierter“ Ausführung mit Deck- oder Dichtscheiben eingesetzt, wodurch sich der konstruktive Aufwand bezüglich Abdichtung mit Wellendichtringen und Schmierung an den Lagerstellen wesentlich verringert. Rillenkugellager mit einem Außendurchmesser ≤ 3/8“ (≤ 9,525 mm) werden auch als Miniaturlager bezeichnet und sind ebenfalls in diversen Ausführungen (z.B. mit Flansch am Außenring) lieferbar. 

Einreihige Schrägkugellager übertragen Belastungen in einem bestimmten Winkel zur Lagerachse.
Sie eignen sich für sehr hohe Drehzahlen und können sowohl radiale als auch axiale bzw. kombinierte Belastungen aufnehmen. Einreihige Schrägkugellager können Axiallasten nur in einer Richtung aufnehmen und müssen bei beidseitiger Axialbelastung immer paarweise eingesetzt werden, d. h. sie werden zur Gegenführung gegen ein zweites Schrägkugellager angestellt.

Einreihige Schrägkugellager werden auch in Hochgenauigkeitsausführungen zur Lagerung von z. B. Werkzeugmaschinenspindeln hergestellt. Sogenannte Spindellager in Universalausführung sind bereits für einen satzweisen Einbau ausgelegt. Die Lager sind so aufeinander abgestimmt, dass sie im Betrieb eine bestimmte Axialluft oder Vorspannung aufweisen. Gepaarte einreihige Schrägkugellager sind – je nach Anordnung der Einzellager in X-, oder Tandemanordnung – sehr gut zur Aufnahme von Kippmomenten, sowie hoher Radial- und/oder Axialbelastung geeignet.

Zweireihige Schrägkugellager entsprechen in ihrem Innenaufbau zwei einreihigen Schrägkugellagern in O-Anordnung, weisen aber eine geringere Baubreite auf. Sie ergeben sehr starre Lagerungen und eignen sich in erster Linie zur Übertragung kombinierter Belastungen, können aber auch Kippmomente gut aufnehmen.
Zweireihige Schrägkugellager mit Stahlblechkäfig weisen auf einer Seite Füllnuten auf und sind daher auf dieser Seite nicht zur   Axiallastaufnahme geeignet. Konstruktionen mit Kunststoffkäfigen weisen keine Füllnuten mehr auf und können daher in beide Richtungen Axiallasten aufnehmen.
Zweireihige Schrägkugellager sind sehr empfindlich gegen Schiefstellungen und Fluchtungsfehler. Diese Lager sind auch mit Dichtungen oder Deckscheiben lieferbar.

Spannlager sind einreihige Rillenkugellager und werden meist in Verbindung mit speziellen Gehäusen verwendet. Zur Ausstattung der Gehäuse stehen standardmäßig mehrere unterschiedliche Varianten von Gehäuselagern zur Verfügung. Alle Gehäuselager weisen einen sphärisch geformten Außenring auf. Dadurch wird eine – allerdings je nach Lagerbauform unterschiedlich große – Kompensation von Schiefstellungen bzw. Fluchtungsfehlern ermöglicht. Durch die Namensgebung der SKF-Produkte dieser Bauart werden diese Lager auch Y-Lager genannt.

Pendelkugellager sind zweireihige Lager mit einer hohlkugeligen Laufbahn im Außenring. Sie sind dadurch winkeleinstellbar und gleichen Fluchtungsfehler bzw. Wellendurchbiegungen aus. Sie sind nicht zerlegbar und eignen sich für radiale und axiale Belastungen. Bei einigen Pendelkugellagertypen stehen die Kugeln seitlich über die Planfläche des Lagers vor. Dies ist bei der Dimensionierung der Anschlussteile zu berücksichtigen. Häufig werden Pendelkugellager auch mit kegeliger Bohrung (Kegel 1:12) zur Montage mittels Spannhülsen eingesetzt. Dadurch können die Lager ohne aufwendige Bearbeitung von Lagersitzen direkt auf gezogene Wellen montiert werden. Verschiedene Reihen von Pendelkugellagern werden auch mit Dichtscheiben (-2RS) angeboten.

Vierpunktlager gehören zur Familie  der einreihigen Schrägkugellager, können aber sowohl Radial- als auch Axialbelastung in beide Richtungen aufnehmen. Sie weisen einen geteilten Innenring auf und sind daher zerlegbar. Wegen der Berührverhältnisse muss bei Vierpunktlagern das Verhältnis von radialer zu axialer Lagerbelastung in einer bestimmten Relation stehen, da ansonsten sehr großer Verschleiß auftritt. Zur Aufnahme rein axialer Belastung müssen diese Lager radial freigestellt werden.

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