Der HR 1 enthält ein umfangreiches Programm an Lagerbauarten
Der Schaeffler-Katalog HR 1 beschreibt eine Vielzahl von Lagerbauarten, aus denen der Konstrukteur diejenige auswählen kann, die sich für seine Anforderungen am besten eignet. Durch die Verschiedenheit der Anwendungen und die unterschiedlichen Einflüsse auf die Lagerstelle können zur Auswahl der Lagerart hier allerdings keine allgemeinverbindlichen Regeln angegeben werden. Bei der Entscheidung für eine bestimmte Bauart müssen zudem oft mehrere Kriterien gegeneinander abgewogen werden.
Punkte, die bei der Lagerauswahl in der Regel wichtig sind
Die folgenden Beschreibungen sollen eine Hilfestellung für den Konstrukteur sein. Sie weisen auf Punkte hin, die bei der Wahl der Lagerart hauptsächlich eine Rolle spielen. Genauere Angaben zu den einzelnen Lagerarten, ihren Eigenschaften und den verfügbaren Ausführungen enthalten die jeweiligen Produktkapitel.
Kriterien zur Auswahl der Lagerbauart
Produktmerkmale, die bei der Auswahl der Lagerart eine Rolle spielen, sind beispielsweise:
Bei vielen Anwendungen liegt häufig eine der Hauptabmessungen des Wälzlagers durch die Gesamtkonstruktion der Maschine oder Anlage fest. Aufgrund der Festigkeitsvorgaben der Welle ist das in der Regel der Bohrungsdurchmesser des Lagers.
Lager für kleine und große Wellendurchmesser
Für kleine Wellendurchmesser eignen sich Kugellager – besonders Rillenkugellager – und Nadellager. Liegen große Durchmesser vor, stehen Zylinder-, Kegel-, Pendel- und Toroidalrollenlager sowie Rillenkugellager, aber auch Nadellager, zur Verfügung.
Vergleich von Zylinderrollenlagern
Eine etwa gleich hohe Belastbarkeit kann sowohl mit schmalen und im Lageraußendurchmesser großen Lagern als auch mit breiten und im Außendurchmesser kleineren Lagern erreicht werden.
|
Zylinderrollenlager mit annähernd vergleichbarer Tragzahl C0 SL183026 ist vollrollig |
 |
Niedrige Querschnittshöhe und hohe Tragfähigkeit
Bei radial begrenztem Bauraum – z. B. in Hochleistungsgetrieben von Fahrzeugen – eignen sich Lager mit geringer Querschnittshöhe wie Nadel- und Rollenkränze, Nadelhülsen sowie Nadellager ohne und mit Innenring besonders gut ➤ Bild. Diese Lager verfügen durch den Linienkontakt bei niedriger Bauhöhe über eine hohe radiale Tragfähigkeit.
|
Lager mit niedriger Querschnittshöhe – Vergleich der radialen Bauhöhe
|
 |
Lager für geringen axialen Bauraum und kombinierte Belastung
Steht in axialer Richtung wenig Bauraum zur Verfügung, eignen sich für Lagerstellen, die radial und axial belastet werden, bestimmte Reihen von Zylinderrollenlagern – z. B. Stützlager NJ in Verbindung mit Rillenkugellagern oder kombinierte Nadellager ➤ Bild und ➤ Bild.
|
Stützlager zur Aufnahme einseitig wirkender axialer Kräfte in Verbindung mit einem Rillenkugellager
|
 |
|
Kombinierte Nadellager zur Aufnahme hoher radialer und ein- oder beidseitig axialer Kräfte
|
 |
Lager für rein axial belastete Lagerungen
Wird die Lagerung rein axial belastet, eignen sich die axial schmal bauenden Axial-Nadel- und Axial-Zylinderrollenkränze, Axial-Nadel- und Axial-Zylinderrollenlager sowie Axial-Rillenkugellager ➤ Bild.
|
Axiallager – Querschnittsvergleich
|
 |
Die Belastung bestimmt die Art und Größe des Lagers
|
Radiale Tragfähigkeit – Vergleich Rillenkugellager/ Zylinderrollenlager
|
 |
Bei radialen Belastungen wirken die Kräfte senkrecht zur Lagerachse
Wirken radiale Belastungen (sogenannte Querkräfte) – das sind Kräfte senkrecht zur Längsachse der Welle –, kommen Lager zum Einsatz, die ausschließlich oder hauptsächlich radiale Kräfte aufnehmen, also Radial-Kugellager und Radial-Rollenlager.
Zylinderrollenlager N und NU, Nadelkränze, Nadelhülsen, Nadellager und Toroidalrollenlager nehmen nur radiale Kräfte auf ➤ Bild.
|
Radiallager, Lager für überwiegend radiale Belastung
|
 |
Wirken überwiegend axiale Kräfte – also Kräfte in Richtung der Längsachse der Welle –, kommen Lager zum Einsatz, die ausschließlich oder hauptsächlich axiale Belastungen aufnehmen.
Niedrige bis mittlere axiale Belastungen
Wirken niedrige bis mittlere rein axiale Belastungen, dann eignen sich Axial-Rillenkugellager und Vierpunktlager ➤ Bild. Bei einseitig axialer Belastung können einseitig wirkende Axial-Rillenkugellager eingesetzt werden.
Mittlere bis hohe axiale Belastungen
Wirken mittlere bis hohe Axiallasten in einer Richtung, stehen Axial-Nadellager, Axial-Zylinderrollenlager, Axial-Kegelrollen- und Axial-Pendelrollenlager zur Verfügung ➤ Bild. Paarig nebeneinander angeordnete Axial-Zylinder- oder Axial-Pendelrollenlager eignen sich für hohe Axialbelastungen mit wechselnder Richtung.
|
Lager für überwiegend axiale Belastung
|
 |
Bestimmte Wälzlager können kombiniert (radial und axial) belastet werden.
Die axiale Belastbarkeit eines Lagers ist durch den Nenndruckwinkel α bestimmt. Je größer dieser Winkel ist, desto höher ist die axiale Belastbarkeit des Lagers. Einen Hinweis auf seine axiale Tragfähigkeit gibt auch der lagerspezifische Axiallastfaktor Y in den Produkttabellen; je kleiner dieser Faktor ist, desto höher ist die axiale Belastbarkeit.
Geeignete Lager bei kombinierter Belastung
Geeignet sind Rillenkugellager, Vierpunktlager, ein- und zweireihige Schrägkugellager, Pendelrollenlager und einreihige Kegelrollenlager ➤ Bild. Einsetzbar sind auch Pendelkugellager und Zylinderrollenlager NJ (Stützlager) und NU (Loslager) + Winkelring HJ (= Stützlagereinheit) ➤ Bild.
Axialbelastungen in nur einer Richtung nehmen einreihige Schrägkugellager und Kegelrollenlager, Zylinderrollenlager NJ sowie NU + HJ und Axial-Pendelrollenlager auf. Für wechselnde Lastrichtungen sind diese Lager immer mit einem zweiten Lager einzubauen (das zweite Lager muss in Gegenrichtung stützen). Für die satzweise Montage gibt es dazu einreihige Schrägkugellager als Universallager sowie zusammengepasste Kegelrollen-Lagersätze aus zwei Einzellagern.
|
Lager für kombinierte Belastung
|
 |
|
Lager für kombinierte Belastung
|
 |
Die Axiallast kann auch von einem separaten Lager aufgenommen werden
Ist der Axialanteil zu hoch, kann die Axiallast auch von einem eigenen Lager aufgenommen werden. Neben dem reinen Axiallager sind hier Radiallager – z. B. Rillenkugellager und Zylinderrollenlager ➤ Bild oder beidseitig axial belastbare Vierpunktlager – einsetzbar.
Ist das Vierpunktlager als reines Axiallager vorgesehen, muss der Außenring im Gehäuse mit radialem Spiel versehen werden.
|
Zylinderrollenlager und Vierpunktlager zur Aufnahme kombinierter Belastung
|
 |
Momentenbelastung bei exzentrischem Kraftangriff
Greift eine Last exzentrisch an, belasten Kippmomente das Lager. Hier eignen sich neben zweireihigen Rillen- und Schrägkugellagern besonders die in X- oder O-Anordnung zusammengepassten, einreihigen Schrägkugel- oder Kegelrollenlager ➤ Bild.
|
Lager zur Aufnahme von Kippmomenten M = Kippmoment
|
 |
Zweireihiges Rillenkugellager
In ➤ Bild nimmt ein zweireihiges Rillenkugellager das Kippmoment auf, das durch die exzentrisch angreifende Kraft F entsteht.
|
Einseitige Lagerung der Welle M = Kippmoment F = Exzentrisch angreifende Radialkraft
|
 |
Die Betriebstemperatur begrenzt die zulässige Drehzahl
Im Allgemeinen wird die höchste erreichbare Drehzahl der Wälzlager von der zulässigen Betriebstemperatur bestimmt. Diese hängt ab von der im Lager erzeugten Reibungswärme, von außen zugeführter Wärme und der aus der Lagerung abgeführten Wärme. Im Gleichgewichtszustand ist die Lagertemperatur konstant.
Lager für höchste Drehzahlen
Die höchsten Drehzahlen erreichen einreihige Lager mit besonders niedriger Reibung. Bei reiner Radiallast sind das offene Rillenkugellager, bei kombinierter Belastung Schrägkugellager ➤ Bild.
Durch ihre Konstruktion sind für Axiallager in der Regel niedrigere Drehzahlen zulässig als für Radiallager.
|
Lager für hohe und höchste Drehzahlen
|
 |
Für die meisten Anwendungen genügt die normale Maß- und Laufgenauigkeit der Wälzlager (Toleranzklasse Normal). Bei erhöhten Ansprüchen an die Laufgenauigkeit und bei Lagerungen mit sehr hohen Drehzahlen wie bei Hauptspindeln in Werkzeugmaschinen, werden Lager mit erhöhter Genauigkeit benötigt.
Die axiale Verschiebung erfolgt im Lager
Zur Lagerung einer Welle verwendet man meist ein Fest- und ein Loslager. Das Festlager führt die Welle axial fest in beiden Richtungen. Loslager sind in axialer Richtung verschiebbar und verhindern so, dass sich Fest- und Loslager gegenseitig verspannen. Loslager gleichen damit axiale Längenänderungen und Wärmedehnungen aus ➤ Bild.
|
Zylinderrollenlager NU, Loslager, Längenausgleich im Lager s = Axialer Verschiebeweg |
 |
Als Loslager für den Ausgleich im Lager eignen sich besonders Zylinderrollenlager NU und N mit einem bordfreien Ring (Innen- oder Außenring), Zylinderrollenlager NJ, einige vollrollige Zylinderrollenlager-Bauformen (SI-Lager), Nadellager und Toroidalrollenlager ➤ Bild.
|
Loslager für den Ausgleich im Lager
|
 |
Auch nicht zerlegbare Lager wie Rillenkugellager und Pendelrollenlager können als Loslager genutzt werden. Einer der beiden Lagerringe muss dann jedoch eine lose Passung erhalten und darf axial nicht anliegen, damit sich der betreffende Ring auf der Sitzfläche verschieben kann ➤ Bild.
|
Längenausgleich durch Schiebesitz s = Axialer Verschiebeweg (lose gepasster Lagerring)
|
 |
Schiefstellungen beeinflussen die Lagerfunktion negativ und verringern die Lagergebrauchsdauer
Treten Schiefstellungen zwischen Welle und Gehäuse auf – z. B. weil Lagersitze nicht fluchten, die Welle sich unter Belastung durchbiegt oder die Lagerstellen sehr weit voneinander entfernt sind –, muss dies durch geeignete Lager (winkeleinstellbare Lager) kompensiert werden. Mit Fluchtungsfehlern ist auch zu rechnen, wenn einzelne Gehäuse wie Steh- und Flanschlagergehäuse eingesetzt werden. Ähnliche Auswirkungen (Fluchtungsungenauigkeiten der Lagerstellen) haben Winkelfehler zwischen der radialen Sitzfläche und der seitlichen Anlagefläche eines Wälzlagerrings.
Dynamischer und statischer Ausgleich bei Fluchtungs- und Winkelfehlern
Fluchtungs- und Winkelfehler können innerhalb bestimmter Grenzen mit winkeleinstellbaren Wälzlagern, sogenannten Pendellagern, ausgeglichen werden (siehe Produktkapitel). Dazu zählen Lager wie Tonnenlager, Pendelrollenlager, Pendelkugellager, Toroidalrollenlager und Axial-Pendelrollenlager ➤ Bild. Diese Lager haben eine hohlkugelige Außenringlaufbahn, in der der Innenring mit dem Wälzkörpersatz ausschwenken kann.
Die Ringe dürfen nur bei gleichzeitigem Drehen geschwenkt werden, da die Laufbahnen sonst beschädigt werden.
|
Lager für statische und dynamische Einstellbewegungen
|
 |
Spannlager und Einstell-Nadellager eignen sich für statische Einstellbewegungen
Spannlager und Einstell-Nadellager haben eine kugelige (sphärische) Außenring-Mantelfläche und können sich nach der Montage auf der hohlkugeligen Gegenfläche einstellen ➤ Bild. Diese Lager sind für statische Einstellbewegungen geeignet. Sie dürfen jedoch nicht bei dynamischen Einstellbewegungen, Pendelbewegungen usw. eingesetzt werden.
Axial-Rillenkugellager können keine Taumelbewegung der Welle aufnehmen und reagieren deshalb empfindlich auf Winkelfehler.
Lager mit kugeliger Gehäusescheibe
Steht die Anlagefläche im Gehäuse nicht senkrecht zur Lagerdrehachse, lässt sich der Winkelfehler durch Axial-Rillenkugellager mit kugeliger Gehäusescheibe und Unterlegscheibe ausgleichen ➤ Bild.
|
Lager für statische Winkelfehler (Einstellbewegungen)
|
 |
Einreihige Rillenkugellager sind nur gering winkeleinstellbar
Fluchtungsfehler führen bei Rillenkugellagern zu einem ungünstigen Ablauf der Kugeln und erzeugen im Lager Zusatzbeanspruchungen, welche die Gebrauchsdauer des Lagers verringern. Um die Beanspruchungen niedrig zu halten, sind deshalb für einreihige Rillenkugellager in Abhängigkeit von der Belastung nur kleine Einstellwinkel zugelassen.
Zweireihige Rillenkugellager sind nicht winkelbeweglich. Bei diesen Lagern dürfen keine Fluchtungsfehler auftreten.
Die Winkeleinstellbarkeit ist kleiner als bei Rillenkugellagern
Bei Zylinder-, Kegel- und Nadellagern ist die Winkeleinstellbarkeit kleiner als bei Rillenkugellagern. Die Querform der Wälzkörper und Laufbahnen dieser Rollenlager ist so ausgebildet, dass bei den genannten Einstellwinkeln die Werkstoffbeanspruchung im Wälzkontakt noch so gleichmäßig ist, dass die nominelle Lebensdauer nicht beeinträchtigt wird.
Größere Winkelfehler als in den Produktkapiteln angegeben führen bei Rollen und Nadeln dazu, dass sie nicht mehr gleichmäßig auf ihrer ganzen Länge belastet werden. Als Folge können unzulässig hohe Kantenpressungen auftreten.
Rillenkugellager haben sehr geringe Laufgeräusche
Bei kleinen elektrischen Maschinen wie Büromaschinen oder Haushaltsgeräten ist häufig ein niedriges Laufgeräusch gefordert. Dafür eignen sich vor allem Rillenkugellager ➤ Bild. Eine Geräuschbewertung der Baureihen ermöglicht der Schaeffler Geräuschindex ➤ Link. Vorteilhaft ist auch eine axiale Anstellung der Lager, beispielsweise mit Tellerfedern.
Rollenlager sind steifer als Kugellager
Bauart, Lagergröße und Betriebsspiel bestimmen die Steifigkeit eines Wälzlagers. Die Steifigkeit steigt mit der Anzahl der Wälzkörper, die die Last übertragen. Eine besonders hohe Systemsteifigkeit wird beispielsweise bei Hauptspindellagerungen sowie Rundtischlagerungen von Werkzeugmaschinen und bei Ritzellagerungen angestrebt.
Die Steifigkeit der Rollenlager ist wegen der Kontaktverhältnisse zwischen den Wälzkörpern und Laufbahnen (Linienkontakt) höher als die Steifigkeit der Kugellager.
Lager mit niedriger Lagerreibung
Für die Betriebstemperatur einer Lagerung ist neben der Wärmezu- und Wärmeabfuhr vor allem die Lagerreibung entscheidend. Besonders reibungsarm sind z. B. offene Rillenkugellager, einreihige Schrägkugellager und Zylinderrollenlager mit Käfig bei radialer Belastung ➤ Bild und ➤ Bild. Eine vergleichsweise höhere Reibung haben Lager mit berührenden Dichtungen, vollrollige Zylinderrollenlager und Axial-Rollenlager.
Bei zerlegbaren Lagern können die Lagerringe unabhängig voneinander eingebaut werden
Nicht selbsthaltende Lager vereinfachen den Ein- und Ausbau der Lager, da die Lagerteile einzeln montiert werden können. Das ist auch ein Vorteil, wenn beide Ringe fest gepasst werden. Zerlegbar sind Vierpunktlager, zweireihige Schrägkugellager mit geteiltem Innenring, bestimmte Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager, Axial-Rillenkugellager, Axial-Pendelrollenlager, Axial-Zylinderrollenlager und bestimmte Nadellager ➤ Bild.
|
Zerlegbare Lager
|
 |
Nicht zerlegbare Lager
Rillenkugellager, einreihige Schrägkugellager, Pendelkugellager, Tonnenlager und Pendelrollenlager sind in der Regel nicht zerlegbar.
Bei kegeligem Wellensitz ist die Radialluft im Lager definiert einstellbar
Lager mit kegeliger Bohrung können direkt auf einem kegeligen Wellensitz montiert werden, z. B. ein- und zweireihige Zylinderrollenlager in Genauigkeitsausführung. Beim Einbau dieser Lager lässt sich die Radialluft definiert einstellen.
Spann- und Abziehhülsen vereinfachen den Ein- und Ausbau der Lager
Mit Spann- und Abziehhülsen werden bei geringen Anforderungen an die Laufgenauigkeit vor allem Pendelkugellager, Tonnenlager und Pendelrollenlager mit kegeliger Bohrung auf einem zylindrischen Wellensitz befestigt ➤ Bild. Der Ein- und Ausbau solcher Lagerungen ist besonders einfach.
|
Lager mit kegeliger Bohrung, Spann- und Abziehhülse
|
 |
