Kegelrollenlager
Beschreibung
Einreihige Kegelrollenlager sind zerlegbare Radiallager. Diese haben kegelige Laufbahnen im Innen- und Außenring, zwischen denen kegelige Rollen angeordnet sind. Deshalb sind sie besonders zur Aufnahme von radialen und gleichzeitig auch axialen Belastungen geeignet. Einreihige Kegelrollenlager nehmen Axialkräfte nur in einer Richtung auf. Sie müssen immer gegen ein zweites Lager angestellt werden, welches die Führung der Welle in die Gegenrichtung übernimmt.
Abmessungen/Normen
Bei einreihigen Kegelrollenlagern sind die Hauptabmessungen nach ISO 355 (Metrische Kegelrollenlager – Maße und Reihenbezeichnung), DIN 720 (Wälzlager – Kegelrollenlager) und DIN 616 (Wälzlager – Maßpläne) genormt.
Zöllige Lager sind nach ANSI/ABMA-Standard 19.2 (Tapered Roller Bearings – Radial Inch Design) genormt.
Toleranzen
Standardmäßig werden Kegelrollenlager bei SLF in Normaltoleranz (PN) entsprechend DIN 620-2 (Wälzlagertoleranzen – Toleranzen für Radiallager) und ISO 492 (Radiallager – Maße und Toleranzen) gefertigt. Auf Anfrage sind die Lager auch in anderen Toleranzen lieferbar.
Lagerausführungen
Kegelrollenlager bestehen aus einem bordlosen Außenring und einem Innenring mit zwei unterschiedlich hohen Borden. Der Rollenkranz und der Innenring bilden eine Einheit. Die durch die Kegelform der Rollen auftretende Axialkraft wird vom hohen Bord des Innenrings aufgenommen. Die verlängerten Mantellinien der Kegelrollen schneiden sich mit den verlängerten Laufbahnen des Innen- und Außenrings in einem Punkt auf der Lagerachse, was ein einwandfreies Abrollen und einen reibungsarmen Lauf bewirkt. Einreihige Kegelrollenlager müssen technisch bedingt immer gegen ein spiegelbildlich angeordnetes zweites Kegelrollenlager angestellt werden.
Lagerluft
Eine Lagerluft oder Vorspannung ergibt sich, wenn das Lager beim Einbau gegen ein zweites Kegelrollenlager angestellt wird.
Käfig
SLF Kegelrollenlager werden standardmäßig mit einem Fensterkäfig aus Stahlblech gefertigt. Andere Käfigausführungen sind auf Anfrage lieferbar.
Einsatztemperatur
Kegelrollenlager von SLF bis Außendurchmesser 120 mm sind standardmäßig mit S0 maßstabilisiert, d.h. so wärmebehandelt, dass sie bis zu einer Betriebstemperatur von 150 °C einsetzbar sind. Ab einem Außendurchmesser von 120 mm sind die Kegelrollenlager standardmäßig mit S1 maßstabilisiert, d.h. so wärmebehandelt, dass sie bis zu einer Betriebstemperatur von 200 °C einsetzbar sind. Die max. Betriebstemperatur wird in der Regel allerdings nicht durch die Maßstabilität der Lagerringe und Rollen limitiert, oftmals ist der Schmierstoff die begrenzende Komponente. Bei Unsicherheiten oder spezifischen Fragen zu Temperaturgrenzen unserer Lager steht Ihnen das Team von SLF gerne zur Verfügung.
Befettung & Dichtung
Kegelrollenlager werden ohne Dichtungen gefertigt, somit muss die Abdichtung der Lagerstelle an den Umbauteilen erfolgen. Die Abdichtung muss gewährleisten, dass keine Feuchtigkeit und Verunreinigungen in das Lager gelangen und kein Schmierstoff aus dem Lager austritt.
Kegelrollenlager werden unbefettet geliefert, müssen aber mit Öl oder Fett geschmiert werden. Der Schmierstoff ist entsprechend dem Anwendungsfall auszuwählen.
Dimensionierung
Dynamische äquivalente Belastung
\(\)a) für Einzellager:
b) für Lagerpaare in O- oder X-Anordnung:
| $$P = F_r$$ | für | $$\frac{F_a}{F_r} \leq{e}$$ |
| $$P = 0,4 * F_r + Y * F_a$$ | für | $$\frac{F_a}{F_r} > e$$ |
| $$P = F_r + 1,12 * Y * F_a$$ | für | $$\frac{F_a}{F_r} \leq{e}$$ |
| $$P = 0,67 * F_r + 1,68 * Y * F_a$$ | für | $$\frac{F_a}{F_r} > e$$ |
| P | dynamische äquivalente Belastung [kN] |
| Fr | radiale dynamische Belastung [kN] |
| Fa | axiale dynamische Belastung [kN] |
| e, Y | Faktoren [-] |
Werte für e und Y sind in der Produkttabelle angegeben (Online-Katalog).
Mindestbelastung
Um Schlupf zwischen den Kontaktpartnern zu vermeiden, müssen die Kegelrollenlager ausreichend hoch belastet werden. Erfahrungsgemäß ist dazu eine radiale Mindestbelastung in der Größenordnung von
\(\)$$P > \frac{C_{0r}}{60}$$
notwendig.
Die Radiallast durch das Gewicht der gelagerten Teile und der äußeren Kräfte ist in den meisten Fällen schon höher als die erforderliche Mindestbelastung. Sollte dieser Wert unterschritten werden, ist Rücksprache mit einem Anwendungstechniker von SLF zu nehmen.
Statische äquivalente Belastung
\(\)a) für Einzellager:
b) für Lagerpaare in O- oder X-Anordnung:
| $$P_0 = F_{0r}$$ | für | $$\frac{F_{0a}}{F_{0r}} \leq \frac{1}{2 * Y_0}$$ |
| $$P_0 = 0,5 * F_{0r} + Y_0 * F_{0a}$$ | für | $$\frac{F_{0a}}{F_{0r}} > \frac{1}{2 * Y_0}$$ |
| $$P_0 = F_{0r} + 2 * Y_0 * F_{0a}$$ |
| P0 | statische äquivalente Belastung [kN] |
| F0r | radiale statische Belastung [kN] |
| F0a | axiale statische Belastung [kN] |
| Y0 | Faktor [-] |
Werte für Y0 sind in der Produkttabelle angegeben (Online-Katalog).
Statische Tragsicherheit
Für statisch beanspruchte Kegelrollenlager ist neben der nominellen Lebensdauer L (L10h) immer die statische Tragsicherheit S0 zu überprüfen.
\(\)$$S_{0} = \frac{C_0}{P_0}$$
| S0 | statische Tragsicherheit [-] |
| C0 | statische Tragzahl [kN] |
| P0 | statische äquivalente Belastung [kN] |
Bestimmung der inneren resultierenden Axialkraft Fa für Einzellager und Lagerpaare in X- und O-Anordnung
\(\)
| Fall | Belastungsverhältnis | Äußere Axialkraft | Resultierende Axialkraft Fa | |
| Lager A | Lager B | |||
| 1 | $$\frac{F_{rA}}{Y_A} \leq \frac{F_{rB}}{Y_B}$$ | $$K_a \geq 0$$ | $$F_{aA} = K_a + 0,47 * \frac{F_{rB}}{Y_B}$$ | Fa wird rechnerisch nicht berücksichtigt. |
| 2 | $$\frac{F_{rA}}{Y_A} > \frac{F_{rB}}{Y_B}$$ | $$K_a > 0,47 * \left(\frac{F_{rA}}{Y_A} - \frac{F_{rB}}{Y_B}\right)$$ | $$F_{aA} = K_a + 0,47 * \frac{F_{rB}}{Y_B}$$ | Fa wird rechnerisch nicht berücksichtigt. |
| 3 | $$K_a \leq 0,47 * \left(\frac{F_{rA}}{Y_A} - \frac{F_{rB}}{Y_B}\right)$$ | Fa wird rechnerisch nicht berücksichtigt. | $$F_{aB} = 0,47 * \frac{F_{rA}}{Y_A} - K_a$$ | |
| Ka | äußere Axialkraft, die auf die Welle wirkt [kN] |
| FrA | radiale dynamische Belastung Lager A [kN] |
| FrB | radiale dynamische Belastung Lager B [kN] |
| YA, YB | Faktor [-] |