Lager auswählen: Belastung, Drehzahl & Arbeitszyklus

Die Auswahl des richtigen Lagers ist eine wichtige Entscheidung, um die Leistung, Lebensdauer und Zuverlässigkeit mechanischer Systeme sicherzustellen. Dieser Artikel beschreibt die wichtigsten Lagertypen, ihre strukturellen und funktionalen Unterschiede sowie die technischen Kriterien, die bei der Auswahl der für Ihre Anwendung am besten geeigneten Lösung zu berücksichtigen sind.

Immer wenn sich eine Welle relativ zu einer Stütze drehen muss, kommt ein Lager zum Einsatz. Es handelt sich um eine wesentliche Komponente, die durch Verringerung der Reibung und gleichzeitige Aufnahme der Last das Drehen ermöglicht.

Es gibt verschiedene Arten von Lagern:

Kugellager
Rollenlager
Kegelrollenlager
Nadellager

Der Unterschied zwischen Rollen und Nadeln liegt in ihrer Größe: Bei Nadellagern ist das Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser der Nadel größer als 3.

Ein weiterer wichtiger Unterschied betrifft das Vorhandensein eines Käfigs. Lager mit Lagerkäfigen können geringfügige Fehlausrichtungen ausgleichen und arbeiten gut bei hohen Drehzahlen; Lager ohne Lagerkäfige hingegen sind weniger tolerant gegenüber Montagefehlern, können aber höheren Belastungen standhalten.

Nadella ist seit seiner Gründung im Jahr 1930 ein Pionier in der Entwicklung von Nadellagern. Der Name selbst leitet sich vom deutschen Begriff „Nadellager” ab.

Heute bietet das Nadella-Sortiment, das fester Bestandteil des Rollon-Portfolios ist, eine Vielzahl technischer Lösungen:

Nadelkäfige, die die Nadeln sowohl nach innen als auch nach außen halten und eine hohe Drehzahl ermöglichen.
Nadelbuchsen, bestehend aus einem dünnen, wärmebehandelten Außenring, mit oder ohne Käfig, die hohe Belastungen aufnehmen können und dabei nur minimalen radialen Platz beanspruchen.
Nadellager mit einem Außenring aus gehärtetem Stahl, die entweder mit einem Käfig oder in vollrolliger Ausführung erhältlich sind.
Axiallager in Nadel- (AX) oder Rollenausführung (AR), ideal für hohe Axialbelastungen auf engstem Raum.
Kombinierte Lager, die einen Nadelkäfig und ein Axiallager in einem einzigen kompakten Bauteil vereinen und sowohl für Radiallasten als auch für axiale Belastungen geeignet sind.

Die Auswahl des richtigen Lagers hängt von einer Kombination aus Betriebs- und Umgebungsparametern ab. Sehen wir uns diese einmal genauer an.

Drehzahl und Belastung

Der erste zu berücksichtigende Aspekt ist die Drehzahl. Im Allgemeinen sind Kugellager besser für hohe Drehzahlen geeignet, während Nadellager höheren Belastungen standhalten können, jedoch bei niedrigeren Drehzahlen betrieben werden.

Auch das Vorhandensein des Käfigs macht einen Unterschied:

Mit einem Käfig verringert sich die Tragzahl, aber die zulässige Drehzahl steigt.ohne Käfig gibt es mehr Nadeln und damit eine höhere Tragzahl, aber auch mehr Reibung und eine geringere Drehzahl.

Lastrichtung

Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Richtung der einwirkenden Kräfte.

Es muss geklärt werden, ob die Belastung radial (senkrecht zur Welle) oder axial (parallel zur Achse) erfolgt. Beispielsweise sind die AX-Lager der Nadella-Reihe ausschließlich für axiale Belastungen ausgelegt. RAX-kombinierte Lager hingegen sind sowohl für radiale als auch für axiale Belastungen geeignet und bieten somit eine vielseitige Lösung in einem einzigen Bauteil.

AX- und RAX-Lager.

Platzbedarf

Wenn der Einbauraum begrenzt ist, ist ein Nadellager fast immer die ideale Wahl. Durch sein schlankes Profil und seine hohe Tragzahl eignet es sich für Anwendungen, bei denen der Platz begrenzt ist.

Arbeitszyklus und Art der Bewegung

Die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Lagers hängen stark vom Betriebszyklus ab: Wie viele Umdrehungen pro Minute, ob die Belastung variiert oder konstant bleibt und die erforderliche Lebensdauer – all dies beeinflusst die richtige Dimensionierung des Lagers.

Im Allgemeinen können Nadellager mit vollständigen oder teilweisen Umdrehungen betrieben werden, sind jedoch nicht für drehbare Winkel von nur wenigen Grad geeignet. In diesen Fällen würden immer dieselben Nadeln der Bewegung ausgesetzt sein, was zu lokalem und vorzeitigem Verschleiß führen würde.

WerkstoffeDie meisten Lager werden aus Lagerstahl hergestellt, aber der eigentliche Unterschied liegt im Material der Halterung, auf der sie montiert sind.

Es gibt Lager mit oder ohne Innenring oder Außenring und sogar Käfige, die nur aus Nadeln bestehen. Diese Konfiguration führt zu einem direkten Kontakt zwischen der Nadel und den Maschinenoberflächen, die eine ausreichende Härte und Oberflächengüte (z. B. durch Schleifen) aufweisen müssen. Wenn nicht das richtige Material spezifiziert wird, besteht die Gefahr, dass sowohl die Lebensdauer als auch die Tragzahl des Lagers verringert werden.

Schmierung und Betriebstemperatur

Eine gute Schmierung ist für die Lebensdauer des Lagers von entscheidender Bedeutung. Es können Fette oder Öle verwendet werden, vorzugsweise mit EP-Additiven (Extreme Pressure), die die Beständigkeit gegen hohe Kontaktdrücke verbessern.

Die Wahl des Schmiermittels hängt auch von der Betriebstemperatur ab:

Ausführungen mit Gummidichtungen (in der Regel Kugellager) halten das Fett besser zurück, arbeiten jedoch bei Temperaturen bis zu etwa 120 °C.
Ganzmetall-Lager können höhere Temperaturen erreichen, sofern spezielle Hochtemperatur-Schmierstoffe verwendet werden.

Schließlich ist zu beachten, dass bei Nadellagern der Kontakt linear ist (und nicht wie bei Kugellagern punktförmig): Dies erzeugt mehr Reibung und Wärme, wodurch die Schmierung noch wichtiger wird.

Kontaktieren Sie Rollon

Bei der Auswahl des richtigen Lagers geht es nicht nur darum, ein kompatibles Bauteil zu finden: Es bedeutet, das gesamte System in Bezug auf Effizienz, Haltbarkeit und Genauigkeit zu optimieren.

Dank der Erfahrung und des historischen Know-hows von Nadella bietet die Rollon Group ein robustes technisches Portfolio, das viele mechanische und umwelttechnische Anforderungen erfüllen kann.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, welche Lösung für Ihre Anwendung am besten geeignet ist, kontaktieren Sie uns: Unser technisches Team hilft Ihnen gerne bei der Auswahl des am besten geeigneten Lagers.

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