Was ist ein Rillenkugellager?

Was genau ist ein Rillenkugellager?

Der Name leitet sich direkt von der Form der Laufbahn ab. In einem Radialgleitlager ist die Nut flach und widersteht nur der Last, die direkt durch die Welle drückt. Bei einem Rillenkugellager ist der Rillenradius nur unwesentlich größer als die Kugel selbst, normalerweise innerhalb weniger Prozent, so dass die Kugel nie Platz hat, aus dem Kanal herauszuklettern, selbst wenn die Welle seitwärts drückt. Diese einzige geometrische Entscheidung ist der Grund, warum Rillenkugellager in fast allen Maschinenkategorien zur Standardwahl wurden, vom Küchenmixermotor bis zum Förderbandgetriebe.

Wenn jemand nach einer Lagerkugel oder einem Lagerkugellager sucht, ohne den technischen Namen zu kennen, beschreibt er fast immer genau dieses Teil. Es ist das Lager, das sich die meisten Ingenieure zuerst vorstellen, weil es auf mehr Katalogseiten, mehr OEM-Zeichnungen und mehr Ersatzteillisten erscheint als jede andere Wälzlagerfamilie.

Die Teile im Inneren eines Rillenkugellagers

Jedes Rillenkugellager, egal wie klein oder groß, besteht aus den gleichen fünf Funktionsteilen. Das Verständnis der einzelnen Elemente erleichtert das spätere Lesen einer Lagergrößentabelle oder einer Lagerabmessungstabelle erheblich, da jede Dimension in dieser Tabelle einer dieser Komponenten zugeordnet ist.

• 01
  Innenring Wird auf die Welle gedrückt und trägt die innere Laufbahnnut. Der Bohrungsdurchmesser ist die erste Zahl in jeder Lagergrößentabelle.
• 02
  Außenring Sitzt in der Gehäusebohrung und trägt die äußere Laufbahnnut. Sein Außendurchmesser bestimmt zusammen mit der Bohrung den Querschnitt des Lagers.
• 03
  Ballergänzung Ein Ring aus gehärteten Stahlkugeln, normalerweise acht bis zehn in einer kleinen oder mittleren Bohrung, der zwischen den beiden Laufbahnen rollt und die Last physisch trägt.
• 04
  Käfig oder Halter Sorgt dafür, dass die Kugeln gleichmäßig auf der Laufbahn verteilt sind, sodass sie sich nicht berühren, was zu Gleitreibung und schnellem Verschleiß führen würde.
• 05
  Siegel oder Schild Eine optionale, auf den Außenring gepresste oder befestigte Abdeckung, die Schmiermittel drinnen und Schmutz fernhält. Offene, abgeschirmte und abgedichtete Versionen haben alle die gleiche Innengeometrie.

Hinweis: Der Begriff Kugellager wird oft lose verwendet, um die gesamte Baugruppe zu beschreiben, während sich Lagerkugel allein normalerweise nur auf die lose Stahlkugelkomponente bezieht, die separat für Reparatur- oder Nachschmierarbeiten verkauft wird.

Wie ein Rillenkugellager Lasten trägt

Ein Rillenkugellager arbeitet nach dem Punktkontaktprinzip. Jede Stahlkugel berührt die innere Laufbahn an einem Punkt und die äußere Laufbahn an einem Punkt, und die Last verläuft über diese beiden winzigen Kontaktflächen und nicht über eine ganze Linie, wie es bei einem Rollenlager der Fall wäre. Der Punktkontakt hält den Rollwiderstand gering, weshalb sich Rillenkugellager freier drehen als fast jede andere Lagerfamilie derselben Größe.

Da die Laufrille an beiden Ringen tief ist, verläuft die Linie, die die beiden Kontaktpunkte verbindet, nicht perfekt gerade durch die Mitte der Kugel. Sie liegt in einem kleinen Winkel, der im Ruhezustand oft mit etwa null Grad angegeben wird, sich aber unter axialer Belastung leicht verschiebt. Dieser sich verschiebende Kontaktwinkel ermöglicht es einem einreihigen Rillenkugellager, Stößen aus beiden Richtungen standzuhalten, ohne dass ein zweites Gegenlager erforderlich ist. Ein Kegelrollenlager oder ein Schrägkugellager müssen gepaart werden, um den beidseitigen Schub bewältigen zu können. Ein einreihiges Rillenkugellager erledigt dies alleine, in einem Teil, zu einem Preis.

Einreihiges Rillenkugellager vs. zweireihiges

Unter einem Rillenkugellager versteht man meist das einreihige Rillenkugellager, das bei weitem die gebräuchlichste Konfiguration darstellt. Bei einer zweireihigen Version wird die Kugelanzahl in einem breiteren Lager verdoppelt, wodurch die radiale Kapazität erhöht wird, ohne dass zwei separate einreihige Lager auf der Welle gestapelt werden müssen. In der folgenden Tabelle sind die beiden Konfigurationen nebeneinander aufgeführt.

In der Praxis decken einreihige Rillenkugellager mehr als neun von zehn Industrieanwendungen ab, da die meisten Wellen nicht den zusätzlichen radialen Spielraum benötigen, den eine zweireihige Konstruktion bietet. Zweireihige Lager sind für Situationen reserviert, in denen der Platz entlang der Welle begrenzt ist, die Radiallast jedoch ungewöhnlich hoch ist.

Warum Rillenkugellager die Standardwahl sind

Wenn Sie einen Lageringenieur fragen, wozu Rillenkugellager gut sind, ist die Antwort fast immer dieselbe: alles, was kein Extremfall ist. Sie sind nicht die Lager mit der höchsten Tragfähigkeit und auch nicht die schnellsten Lager auf dem Markt, aber sie bieten den rundum besten Kompromiss zwischen Tragfähigkeit, Geschwindigkeit, Kosten und Einfachheit, und genau aus diesem Grund übertrifft das weltweite Produktionsvolumen dieses einzelnen Lagertyps alle anderen Wälzlagerfamilien zusammen.

Offene, abgeschirmte und abgedichtete Rillenkugellager

Ein Rillenkugellager kann mit mehreren unterschiedlichen Schutzstufen geliefert werden, und die Zusatzbuchstaben nach der Größennummer verraten Ihnen, um welches Lager es sich handelt. Dies ist genauso wichtig wie die Rohabmessungen, wenn Sie ein Ersatzkugellager an eine Maschine anpassen.

Größentabelle und Abmessungen für Rillenkugellager

Jedes Rillenkugellager wird durch drei Kernmaße beschrieben: Bohrungsdurchmesser, Außendurchmesser und Breite. Zusammen bilden diese drei Zahlen die Lagerabmessungstabelle, die auf jedem Datenblatt des Herstellers erscheint. Die folgende Tabelle ist eine Standard-Kugellagergrößentabelle für die gängigsten metrischen Serien und deckt die Serien 60 Extra Light, 62 Light und 63 Medium ab.

Bei den obigen Zahlen handelt es sich um repräsentative Werte auf Katalogebene, die zum allgemeinen Vergleich dienen. Überprüfen Sie vor der Bestellung immer die genauen Lagergrößen und Lagerabmessungen anhand des aktuellen Datenblatts des Herstellers, da die Tragzahlen zwischen den Produktionsstandards leicht variieren.

So lesen Sie eine Lagerbezeichnung

Ein Code wie 6205-2RS-C3 fasst Lagergrößen und Optionen in einer Zeichenfolge zusammen. Wenn Sie es auseinandernehmen, ist die gesamte Tabelle mit den Lagerabmessungen in Zukunft einfacher zu verwenden.

Materialien Used to Build a Deep Groove Ball Bearing

Die Ringe und Kugeln in einem Standard-Rillenkugellager bestehen aus chromlegiertem Wälzlagerstahl, am häufigsten der Sorte GCr15, der auf etwa 60 bis 64 HRC durchgehärtet ist. Durch diese Härte kann die kleine Kontaktfläche zwischen Kugel und Laufbahn wiederholten Belastungszyklen standhalten, ohne sich zu verformen. Käfige bestehen typischerweise aus gestanztem Stahl für Lager mit kleinerer Bohrung und aus bearbeitetem Messing oder technischem Polymer für größere oder schnellere Lager.

Wofür werden Rillenkugellager verwendet?

Die ehrliche Antwort auf die Frage, wofür Rillenkugellager verwendet werden, ist fast alles, was sich dreht. Da die Konstruktion radiale Lasten, mäßige Schubkraft in beide Richtungen und hohe Geschwindigkeiten in einem kompakten und kostengünstigen Teil bewältigt, wurde sie in fast allen Branchen, die Maschinen bauen, zum bevorzugten Drehlager.

So wählen Sie das richtige Rillenkugellager aus

1. Bestätigen Sie die Abmessungen von Welle und Gehäuse

   Messen Sie den Wellendurchmesser für die Bohrungsgröße und die Gehäusebohrung für den Außendurchmesser und vergleichen Sie sie dann mit einer Lagergrößentabelle, um mögliche Teilenummern in die engere Wahl zu ziehen.

2. Berechnen Sie die radiale und axiale Belastung

   Addieren Sie die tatsächlichen Kräfte, denen das Lager im Betrieb ausgesetzt ist, einschließlich der Riemenspannung oder Zahneingriffskräfte, nicht nur des statischen Gewichts der rotierenden Baugruppe.

3. Überprüfen Sie die erforderliche Geschwindigkeit

   Vergleichen Sie Ihre Betriebsdrehzahl mit der Grenzgeschwindigkeitsspalte der Kugellager-Abmessungstabelle und berücksichtigen Sie dann eine Sicherheitsmarge für die Fettlebensdauer und die Umgebungstemperatur.

4. Wählen Sie einen Dichtungstyp

   Wählen Sie offene Lager nur, wenn Sie über ein kontrolliertes Schmiersystem verfügen. Andernfalls wählen Sie 2RS oder ZZ basierend auf dem Staub-, Feuchtigkeits- und Geschwindigkeitsprofil der Umgebung.

5. Wählen Sie die Freigabeklasse aus

   Der Standardabstand eignet sich für die meisten allgemeinen Arbeiten, während der C3-Abstand für Elektromotoren üblich ist, die heiß laufen und zusätzlichen Innenraum benötigen.

6. Bestätigen Sie den Toleranzgrad

   Die ABEC- oder ISO-P0-Toleranz ist für allgemeine Maschinen ausreichend, während Präzisionsspindeln und Hochgeschwindigkeitsgeräte P6 oder enger benötigen.

Einbau und Wartung eines Rillenkugellagers

Häufige Fehlermodi

Bezugsquellen für Rillenkugellager

Gleichbleibende Abmessungen, geprüfte Stahlsorte und stabile Wärmebehandlung sind ebenso wichtig wie die auf einer Lagerabmessungstabelle aufgedruckten Zahlen. Ein Lieferant, der seine eigenen Schmiede-, Dreh-, Wärmebehandlungs- und Schleiflinien betreibt, kann Toleranzen und Tragzahlen weitaus konsistenter einhalten als ein Handelsunternehmen, das nur Lager aus gemischten Quellen umpackt.

Häufig gestellte Fragen zu Rillenkugellagern

Die Kurzversion

Ein Rillenkugellager ist das alltägliche Arbeitstier rotierender Maschinen. Dank seiner tiefen Laufrille kann ein kompaktes, kostengünstiges Teil gleichzeitig Radiallast, Axiallast in beide Richtungen und hohe Drehzahlen aufnehmen, weshalb es in mehr Konstruktionen als jeder andere Lagertyp vorkommt. Egal, ob Sie eine Kugellager-Größentabelle lesen, um ein Ersatzteil zu finden, einreihige und zweireihige Optionen vergleichen oder die Massenproduktion von einem Hersteller wie Ningbo Zhenhai Hualei Bearing Co., Ltd. beziehen, es gilt das gleiche Grundprinzip: Die Rillentiefe ist das Merkmal, und alles andere am Lager ergibt sich daraus.