Bestellung per Fax
+49 (0) 761 612 55 778
Übersicht
Informationen
Allgemein
Aufbau
Vorteile
Nachteile
Grundformen
Auswahl
Radiallager
Innenring
Wälzkörper
Käfig
Einbau
Bezeichnungsschema
Anwendungsgebiet
Gleitlager

Wälzlager

  • Auswahl des passenden Lagers erfolgt in erster Linie nach Bezeichnung oder den Abmessungen und den wirkenden Kräften.
  • Die genaue Lagerauswahl muss bei Neukonstruktionen berechnet werden
  • Neben den Abmessungen, Drehzahlen und Kräften sind auch alle anderen Umgebungseinflüsse zu beachten.

Die angebotenen Lager sind Qualitätslager der deutschen Hersteller FAG, INA und Elges und zu 99% Lagerware.
Zudem haben wir auch viele Kugellager von SKF ab Lager lieferbar.

Hilfe bei der Auswahl des korrekten Kugellagers

Weitere Informationen

Informationen

Für die Lagerung einer Drehbewegung werden Wälzlager oder Gleitlager verwendet. Hierbei wird unterschieden wie die auftreffenden Kräfte zwischen den beiden beweglichen Teilen übertragen werden. Bei Übertragung durch rollende Elemente werden die Lager als Wälzlager bezeichnet und bei gleitenden Elementen als Gleitlager.

Allgemein

Wälzlager sind in der Regel immer ähnlich aufgebaut und unterscheiden sich vor allem durch Anordnung und Form der verwendeten Wälzkörper. So besitzen nahezu alle Wälzlager zwei Lagerringe, einen Innenring und einen Außenring. Zwischen diesen Ringen sind Wälzkörper angeordnet, die in den Laufbahnen abrollen. Die Wälzkörper werden meist von einem Käfig geführt und in einem gleichmäßigen Abstand gehalten.

Wälzlager als Bauteile sind heutzutage eines der häufigsten Maschinenelemente. Im Volksmund sind Wälzlager als Kugellager bekannt. Kugellager sind jedoch eine Untergruppe der Wälzlager. Das Wälzlager bezeichnet entsprechend den Wälzkörper. Im Fall des Kugellagers sind die Wälzkörper Kugeln. Für Wälzlager gibt es verschiedene Untergruppen. Die Form des Wälzlagers kann des Weiteren aus Kugeln, Zylinder, Nadeln, Tonnen oder Kegel bestehen.

Gleichgültig in welcher Form Sie ein Wälzlager verwenden, es erleichtert fast jede Bewegung und verringert Reibung, die im Zusammenhang mit einer Rollbewegung steht.

In seiner Funktion erfüllt ein Wälzlager zwei wesentliche Dinge:

  • Zum einen überträgt das Wälzlager durch Stützen und Führen der Bauteile Bewegung, die sich verhältnismäßig zueinander drehen.
  • Zum anderen leitet das Wälzlager Kräfte weiter.

Aufbau

Wälzlager bestehen in ihrem Aufbau aus drei Teilen. (1) Sie bestehen aus einem Innenring und einem Außenring oder Scheiben mit Laufbahn. (2) Zwischen beiden Ringen verringern rollende Körper in Form von Rollen, Tonnen oder Kugeln den Reibungswiderstand, die zugleich die beiden Ringe voneinander trennen. Hauptsächlich tritt also eine Rollreibung auf.

Der Innen- und Außenring von Wälzkörpern besteht überwiegend aus gehärteten Stahlflächen, die durch eine optimierte Schmierung abrollen. Dadurch ist die Rollreibung der Wälzlager im Verhältnis zu einem Gleitlager relativ gering. (3) Ein Käfig, der die Bauteile umschließt, hält und führt die Wälzkörper auf Abstand. Ältere Wälzlagertypen oder auch spezielle Sonderausführungen benötigen keinen Käfig.

Die rollenden Körper stellen zugleich den Gegensatz zu den Gleitlagern dar, die stattdessen mit einer Schmierung funktionieren. Achse und Lager bewegen sich bei diesem auf einer Gleitfläche gegeneinander. Die Reibung, die in einem Wälzlager auftritt, ist im Vergleich zu einem Gleitlager wesentlich geringer.

Vorteile von Wälzlagern gegenüber Gleitlagern

  • eine geringe Reibung
  • eine geringe Wärmeentwicklung
  • ein geringer Schmierstoffbedarf
  • der Anlaufmoment ist kaum größer als das Betriebsmoment. Kein sog. Stick-Slip-Effekt.
  • eine Pflege und Wartung sind kaum notwendig.
  • eine gute Normung und Bemessungsgrundlage
  • eine Drehrichtungsänderung ist ohne konstruktive Modifikation möglich Es sollen auch die Nachteile von Wälzlagern gegenüber den Gleitlagern aufgelistet werden.

Nachteile von Wälzlagern gegenüber Gleitlagern

  • bei Stillstand und geringer Drehzahl empfindlich gegen Stöße und Erschütterungen
  • begrenzte Höchstdrehzahl und Lebensdauer
  • Verschmutzungsempfindlichkeit
  • aufwendige Bauweise
  • höhere Geräuschentwicklung

Grundformen (Bauformen von Wälzlagertypen) von Wälzlagern

Grundsätzlich wird zwischen Wälzlagern und Gleitlagern unterschieden. Da Gleitlager jedoch relativ selten gegen

  • Gleitlager
  • Wälzlager
  • Kugellager
  • Zylinderrollenlager
  • Nadellager
  • Kegelrollenlager
  • Tonnenlager
  • Toroidalrollenlager

Auswahl eines Wälzlagers

Entscheidend für die Auswahl eines Wälzlagers sind viele Faktoren und nur wenn alle berücksichtigt werden, kann das für den Anwendungsfall am besten geeignete Lager gewählt werden. Die Lagerauswahl kann aber anhand bestimmter Faktoren relativ schnell stark eingegrenzt werden.

Belastungsrichtung

Anhand der Belastungsrichtung wird zwischen Radial- und Axiallagern unterschieden. Hierbei entscheidet die Überwiegende Belastungsrichtung. Viele Wälzlager nehmen auch kombinierte Belastungen auf. Dabei entscheidet man anhand des Druckwinkels α (zwischen Radialebene und der Drucklinie):

  • Radiallager mit α = 0° bis 45°
  • Axiallager mit α = 45° bis 90°

Lagerwahl Anhand des Bauraums

Oftmals sind Wellendurchmesser und/oder Außendurchmesser des Lagers entscheidend und grenzen die möglichen Lagervariationen bereits stark ein. Daher macht es in einem bestehenden Antrieb immer Sinn zuerst nach diesen Angaben zu filtern und einen Großteil der möglichen Wälzlager bereits auszuschließen.

Übersicht über geeignete Lagertypen anhand der Belastung

Diese Einstufung ist sehr allgemein gehalten und soll nur zur Orientierung dienen. Die genaue Wahl des richtigen Lagers hängt von den genauen Kräften, Drehzahlen und anderen Einflussfaktoren ab.

Lagertypnur Radiale Lastnur Axiale Lastkombinierte Lasten
Rillenkugellagerjaneinmeist ja
Schrägkugellagerjaneinja
Kegelrollenlagerjaneinja
Pendelrollenlagerjaneinja
Zylinderrollenlager Njaneinnein
Zylinderrollenlager NUjaneinnein
Nadellagerjaneinmeist nein
Nadelhülsenjaneinnein
Nadelkränzejaneinnein
Axial-Pendelrollenlagerneinjameist ja
einseitig wirkende Axial-Schrägkugellagerneinjameist ja
andere Axiallagerneinjanein

Bei überwiegend radialer Belastung und begrenztem radialen Bauraum

Lager mit geringer Querschnittshöhe:

  • Nadelkränze
  • Nadellager
  • bestimmte Rillenkugellager und Pendelrollenlager

Bei überwiegend radialer Belastung und begrenztem axialen Bauraum

Lager mit geringer Breite:

  • Rillenkugellager
  • einreihige Zylinderrollenlager
  • Schrägkugellager

Bei überwiegend axialer Belastung und begrenztem axialen Bauraum

  • Axial-Nadelkränze
  • Axial-Nadellager
  • bestimmte Axial-Rillenkugellager

Die genaue Auswahl des Lagers

Als Ersatzteil kann die genaue Wahl des korrekten Lagers meist Anhand der Bezeichnung oder der Abmessungen genau bestimmt werden. Andernfalls ist eine Berechnung unter Angabe der genauen Einflussfaktoren notwendig.

Wälzkörper

Je nach den Umgebungsbedingungen für den Einsatz eines Wälzlagers, ist vor allem die Wahl des richtigen Wälzkörpers entscheidend. Je nach Drehzahl, Traglast, Art der Belastung (axial oder radial) und vieler weiterer Faktoren entscheidet man zwischen den verschiedenen Wälzkörperarten. Die gängigsten Wälzkörper sind:

  • Kugeln
  • Zylinderrollen
  • Nadelrollen
  • Kegelrollen
  • Tonnenrollen

Abdichtung von Wälzlagern

Um Wälzlager beispielsweise vor Staub oder Schmutz zu schützen gibt es neben offenen Lagern auch abgedichtete Lager, die ähnlich wie ein Wellendichtring abdichten. Wie ein Wälzlager abgedichtet ist, wird immer durch Nachsetzzeichen gekennzeichnet. (Beispiel: 2RS für beidseitige Lippendichtungen oder Z für einseitige Spaltdichtung) Die gängigsten Dichtungsarten sind:

  • offen
  • Lippendichtung
  • Spaltdichtung

Werkstoffe der Käfige

  • Stahl (Standard)
  • Messing
  • Hartgewebe
  • Thermoplastische Kunststoffe
  • glasfaserverstärktes Polyamid
  • andere Werkstoffe

Werkstoffe für Laufringe und Wälzkörper

  • gehärteter Chromstahl (Standard)
  • Einsatzstahl
  • temperaturfester Stahl
  • nichtrostender Stahl
  • Kunststoff
  • Keramik
  • andere Werkstoffe

Radiallager und Axiallager

Je nach Bauform haben Wälzlager die Funktion, Kräfte in radialer und bzw. oder axialer Richtung zu übertragen. Unterschieden wird die Übertragung nach der Belastungsrichtung. Der Druckwinkel α wird zur Einordnung dieser beiden Kategorien zu Hilfe genommen. Der Winkel zwischen Radialebene und Drucklinie ist der sog. Druckwinkel. Wälzkörper und deren Rollbahnen wirken sich auf die Lage der Drucklinie aus, sodass darauf unbedingt geachtet werden muss.
Ob ein Wälzlager nun eher radiale und/oder axiale Eigenschaften hat, hängt von der Einteilung nach Wälzkörper, Belastungsrichtung und möglicher Aufnahme von Achsfehlstellung ab. Insofern gibt es mehrere Möglichkeiten.

  • radial
  • radial sphärisch
  • schräg
  • schräg sphärisch
  • axial
  • axial sphärisch

Radiallager: 0° < α < 45°
Axiallager: 45° < α < 90°

Ob nun ein Wälzlager radial und/oder axial verwendet wird; es dient in seiner Funktion der Fixierung von Achsen und Wellen. Zudem ermöglicht es die Rotation der Welle oder diverser anderer Bauteile, die auf der Achse gelagert sind. Die Kombination der Belastungen kann erfolgen und ist in vielen Anwendungen ohnehin üblich. Die Ausführungen von Wälzlagern sind allein aufgrund der oben beschriebenen Verwendungsoptionen vielfältig. Entsprechend können Wälzlagerbauformen als Kugellager und als Rollenlager ausgeführt werden. Die Wahl, welche Bauform und welche Wälzlager Sie einbauen oder benötigen, hängt von der Art und Weise Ihrer Anwendung ab.

Innenring und Außenring

Der Innen- und Außenring bestehen in üblicher **Produktionsweise aus einem chromlegierten Stahl. Dieser soll besonders hart sein und ist je nach Qualität leicht rostend. Verwendet werden oft die Stahlsorte 100Cr6 (Werkstoff-Nr. 1.3505). In diesem Stahl ist ein prozentualer Gehalt von etwa 1 % Kohlenstoff und 1,5 % Chrom.

Stahl gewährleistet zum einen die erforderliche Härte und zum anderen die Voraussetzungen für eine gute und hohe Tragfähigkeit sowie lange Lebensdauer. Des Weiteren ist Stahl ein hygienischer Werkstoff und garantiert Reinheit für diverse Anwendungsfelder. Sollte die Anwendungen des Wälzlagers in korrosiver Umgebung erfolgen, werden die hochlegierten Stähle X65Cr13 (Werkstoff-Nr. 1.4037) und X30CrMoN15-1 (Werkstoff-Nr. 1.4108) verwendet.

Reichen übliche bzw. standardisierte Materialien nicht aus, verwendet man Spezialwerkstoffe, z.B. Keramik und Kunststoffe. Die Verwendung anderer Materialien wie z.B. Kunststoffe, haben selbstverständlich Einfluss auf die Wälzlagereigenschaft. Zu nennen sind hier u.a. Temperaturbeständigkeit.

Wälzkörper

Die Wälzkörper verleihen dem Wälzlager seine besondere Eigenschaft. Sie wälzen auf den Ringen bzw. Scheiben ab. In Bewegung oder Ruhezustand werden diese vom Käfig auf Abstand gehalten bzw. geführt. Als Wälzkörper werden, wie erwähnt, allgemein Kugeln, Rollen, Kegel, Tonnen oder Nadeln verwendet. Ihre Beschaffenheit ist ebenfalls aus einem hochreinen chromlegierten Sonderstahl. Auch die Wälzkörper können aus Spezialwerkstoffe bestehen. Dies hängt vom Gebrauch und Bedarf ab.

Käfig

Damit die Wälzkörper auf Abstand gehalten werden, werden sie durch einen Käfig gehalten und geführt. Das Material des Käfigs wird überwiegend aus Stahl, Messing und Kunststoff gefertigt. Auch hier gibt es Sonderanfertigung.

Einbau

Wie und unter welchen Bedingungen bauen Sie ein Wälzlager ein und was sind wichtige Kriterien bei der Auswahl des Wälzlagers? Beim Einbau unterscheiden sie zuerst, ob es sich bei der Lagerung um ein Festlager oder ein Loslager handelt. D.h., wird der Außenring oder der Innenring des Wälzlagers mit dem Gehäuse oder mit der Welle fest verbunden. Bei der simpelsten Art des Einbaus werden beide Ringe ein- bzw. aufgepresst. Wichtig ist, dazu müssen das Gehäuse und die Welle bestimmte Maßtoleranzen aufweisen.

Im Grunde können Sie davon ausgehen: Die Umfanglast des rotierenden Ringes wird in einem Festsitz – innen oder außen – und die Punktlast des stehenden Rings wird in einem Lossitz – Spielpassung bis Übergangspassung – ausgeführt. Beide Ringe sitzen fest, wenn Stöße auf das Lager wirken. Hierbei sollte unbedingt ein Kompromiss zwischen einer leichten Demontierbarkeit und Portierbarkeit erfolgen. Eine Lösung, dass sich der Ring nicht mit dreht, sollte gefunden werden.

Ein Wälzlager kann auch auf eine Welle aufgeschrumpft werden. Hierzu ist auf die Stahlgefügeveränderung der Herstellerangaben zu achten (max. ca. 125 °C). Bei diesem Verfahren wird das Wälzlager erhitzt. Dadurch dehnt es sich im Gesamten aus. Das erhitzte Lager schieben Sie in diesem Zustand zügig über die kalte Welle. Kühlt das Lager ab, dann zieht es sich wieder zusammen. So sitzt es sehr fest auf der Welle. Wie erwähnt, es muss bei der Erwärmung auf die Temperaturgrenzen geachtet werden.

Bei diversen Sonderfällen, u.a. bei Präzisionslagerungen von Wälzlagern, bewährten sich Klebeverbindungen. Bei Klebeverbindungen ist besonders auf die Temperaturgrenze zu achten. Diese liegen zwischen ca. −20 °C und +100 °C. Wird nicht auf eine anwendungsgerechte Klebstoffdosierung geachtet, kann der Klebstoff z.B. in die Lager gelangen. Die Folge ist, dass sich dieses festsetzt. Lebensdauer Die Wälzlagerlebensdauer ist von vielen Faktoren abhängig. Verschiedene Einflussfaktoren sind messbar und berechenbar. Hierzu zählen die Lagerbelastung und Oberflächengüte der Komponenten. Weiter diverse Einflussfaktoren sind nicht tabellarisch oder zahlenmäßig zu bestimmen. Hier ist z.B. die Verschmutzung oder der Schmierzustand zu nennen. Selbstverständlich sind diese Dinge wiederum von der Verwendung, der Laufzeit und dem Einsatzort abhängig.

Bezeichnungsschema

Die Bezeichnungen eines Wälzlagers bestehen aus Kombinationen. Diese gliedern sich in Buchstaben und Zahlen. Buchstaben und Zahlen ordnen sich nach einem Logischen und nachzuvollziehenden DIN 623 Prinzip. Durch die Normierung ist ein Wälzlager im Einsatz Herstellerunabhängig und obliegt allein Ihrer Präferenz. Wie ist das Bezeichnungsschema aufgebaut. Es umfasst

  • Vorsetzzeichen
  • Basiskennzeichen
  • Nachsetzzeichen

Als ein simples Beispiel: Ein S608 2RS Wälzlager schlüsselt sich wie folgt auf:

  • Vorsatz „S“ - Edelstahllager
  • Basiskennzeichen „608 steht für die Hauptabmessungen 8 × 22 × 7 mm“,
  • Nachsatz „2RS“ bezeichnet die beidseitige Abdichtung

In ihren Lagerabmessungen und Belastbarkeit sind Wälzlager genormt in:

  • Bohrung
  • Außendurchmesser
  • Breite

Für gewisse Anwendungsgebiete gibt es auch Bauformen mit mit Dichtscheiben und Dauerschmierung oder Abdeckscheiben. Diese gewährleisten den Schutz der Laufflächen vor Schmutz oder Staub. Hierzu ist das Nachsetzzeichen herstellerabhängig. Übliche sind 2RS, bzw. 2Z oder, je nach Hersteller, ZZ).

Anwendungsgebiet

Wo Lagerungen mit und bei kleinen Drehzahlen arbeiten und hohe Lasten reibungsarm laufen sollen, verwendet man vorzugsweise Wälzlager. Wälzlager eigenen sich auch besonders in Anwendungsgebieten, in denen sich Drehzahlen häufig ändern. Für besondere Betriebsbedingungen und Anwendungsfelder gibt es Wälzlager auch in einer besonderen Ausführung. Insofern ist das Anwendungsgebiet stehst an Ihren Verwendungszweck und Bedarf gebunden. Z.B. gibt es Wälzlager aus:

  • einem rostfreiem Stahl.

  • Hybridlager, die aus zwei verschiedenen Werkstoffen bestehen. Z. B. die Lagerringe aus Stahl und die Wälzkörper aus Keramik. Diese Wälzlager können u. a. bei Spindellagern für Werkzeugmaschinen zum Einsatz kommen.

  • Keramiklager, in denen Lagerringe und Wälzkörper aus dem gleichen Material bestehen. Diese eigenen sich eher für die Lebensmittelindustrie.

  • Für die Chemie- und Lebensmittelindustrie werden aber auch vorzugsweise Kunststofflager eingebaut. Bei diesen bestehen die Wälzkörpern aus Glas oder Keramik. Dadurch sind diese mehr geschützt vor aggressiven Säuren oder Laugen.

  • auch der Käfig kann aus Kunststoff bestehen. Dies sorgt für einen geräuscharmen Lauf.

  • Wälzlager können auch in der Elektroindustrie verwendet werden. Hierzu werden die Lager mit einer stromisolierenden Beschichtung ausgestattet. Diese Isolierung kann auch für den Außen- oder den Innenring bestehen. Sinnvoll ist die Isolierung, um einen Stromdurchgang durch das Lager zu verhindern. Dies deshalb, damit die Entstehung von Schäden durch Elektroerosion verhindert werden. Der Einsatz von isolierten Wälzlagern kann z.B. bei Frequenzumrichtern zur Drehzahlregelung von Drehstrommotoren erfolgen.

  • Wälzlager ohne Käfig werden z.B. in Steuerungssystemen von Flugzeugen verwendet. Ohne Käfig können mehr Wälzkörper pro Lager eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine deutlich höhere Belastbarkeit. Allerdings sollte bei Wälzlagern ohne Käfig die Drehzahl geringer sein.

Gleitlager

Gleitlager haben keinen Wälzkörper zwischen den beiden zueinander beweglichen Teilen. Statt einer abrollenden oder abwälzenden Bewegung gleitet bei der Gleitlagerung das zu bewegende Bauteil auf der Lagerbuchse, der Lagerschale oder dem Gleitstreifen. Der hierbei entstehende Gleitwiderstand kann durch reibungsarme Materialpaarung (Festkörperreibung), Schmierung (Mischreibung) oder einen Schmierfilm(Flüssigkeitsreibung) verringert werden. Die Schmierung ist bei wartungsfreien Gleitlagern auf einem Stützkörper bereits aufgebracht und muss bei wartungspflichtigen Gleitlagern selbst aufgebracht/nachgeschmiert werden.

Gleitlager sind vor allem geeignet für

  • radiale Belastungen mit relativ geringen Drehzahlen und Schwenkbewegungen
  • sehr hohe oder niedrige Temperaturen
  • geringen radialen Bauraum

Bauformen von Gleitlagern

  • Radiallager
  • Axiallager
  • Streifen
  • Halbschalen
  • viele Weitere