Die hervorragenden Eigenschaften von GMN Kugellagern sind das Ergebnis technisch anspruchsvoller Qualitätsmerkmale, die maximale Leistungsgrenzen erreichen. Unterschiedliche Maßnahmen bei der Konstruktion, wie die Vorspannung oder eine Mehrfachanordnung der Lager, wirken Leistungseinschränkungen entgegen und steigern die Leistungsfähigkeit der Lagerung.
Die Vorspannung wird definiert als konstant wirkende axiale Krafteinwirkung auf ein Kugellager, die eine elastische Verformung im Berührungsbereich von Kugeln und Laufbahnen erzeugt.
Die Montage von Kugellagern mit starrer oder mit federnder Vorspannung optimiert zahlreiche Leistungsmerkmale für den Lagerbetrieb.
Die Steifigkeit definiert die Größe der axialen Krafteinwirkung [N] auf ein Kugellager, die eine Verschiebung der Lagerringe um 1 μm zueinander verursacht.
Die geeignete Vorspannung steigert die Lager-Steifigkeit und unterstützt die Belastbarkeit der Lagerung gegen einwirkende Kräfte.
Als Abhebekraft wird die Kraft definiert, bei der ein Lager durch eine zentrisch auf einen Lagersatz wirkende Axiallast lastfrei wird.
Überschreitet die äußere axiale Belastung die Abhebekraft…
…sind die Kugeln und die Laufbahnen des entlasteten Kugellagers nicht mehr ständig im Kontakt.
…erhöht sich der Verschleiß durch zunehmende Gleitreibung.
Für die komplexe Berechnung der erforderlichen Lagervorspannung stellt GMN Softwarelösungen zur Verfügung, die unter Berücksichtigung langjähriger Praxiserfahrungen zu zuverlässigen Vorspannungsergebnissen führen.
Die Anordnung mehrerer Lager zu sogenannten Lagersätzen steigert Tragfähigkeit, Steifigkeit und Abhebekraft.
Dabei beträgt die radiale Steifigkeit für alle Anordnungen:
bei α = 15°: Crad ~ 6 · Cax
bei α = 25°: Crad ~ 2 · Cax
* Referenzwerte für Lagerpaare in O- oder X-Anordnung (siehe Lagerdaten).
Betriebsbedingte Einflüsse (z. B. Drehzahl, Last) sind nicht berücksichtigt.
Bei starrer Lagervorspannung bieten abgestimmte Lagerpaare in O-, X- oder Tandem-Anordnung für eine Vielzahl von Anwendungsfällen eine effektive wirtschaftliche und technische Lösung.
Drucklinien laufen in Richtung der Lagerachse auseinander
Lagerpaar in O-Anordnung
Drucklinien laufen in Richtung der Lagerachse zusammen
Lagerpaar in X-Anordnung
Parallele Anordnung zur Lastrichtung
Lagerpaar in Tandem-Anordnung
Bei maximalen Anforderungen an die Systemsteifigkeit oder hohen Belastungen erzielen X-, O- oder Tandem-Anordnungen mit 3 oder mehr Lagern hervorragende Leistungseigenschaften.
Eine differenzierte Optimierung einzelner Qualitätsmerkmale von gepaarten Lagern kann durch die Montage von Zwischenringen (Distanzringe) erzielt werden. Die Breite des Zwischenrings entspricht mindestens der Breite eines Einzellagers.
Zwischenringbreite ≥ Einzellagerbreite
Distanzring zwischen unterschiedlichen Drucklinienverläufen
Zwischenringe ermöglichen eine Änderung der Vorspannung bereits abgestimmter Kugellager.
Ist die Breite des Wellen-Zwischenrings geringer als die Breite des Gehäuse-Zwischenrings, …
…erhöht sich die Vorspannung bei der O-Anordnung.
…verringert sich die Vorspannung bei der X-Anordnung.
Neben weiteren Informationen finden Sie das erforderliche Differenzmaß der Zwischenringe für eine Änderung der Vorspannung eines bestimmten Lagers im Technischen Informationsblatt „Änderung der Vorspannung L-M-S“ im Downloadbereich.
Der Winkel der Geraden zwischen den Kontaktpunkten: Innenringlaufbahn – Kugel – Außenringlaufbahn und der Radialebene definiert den Berührungswinkel.
Der Berührungswinkel ist in Abhängigkeit von radialer Lagerluft (Radialspiel) und Schmiegung der Laufbahnen konstruktiv festgelegt.
Belastungsübertragungen zwischen beiden Lagerringen wirken über die Kontaktpunkte der Laufbahnen mit den Kugeln.
Eine gleichmäßige Lastverteilung auf die Einzellager von Lageranordnungen setzt den gleichen Berührungswinkel aller belasteten Lager voraus.
…äußere Krafteinflüsse.
…innere Krafteinflüsse
(Fliehkraft von Innenring und Kugeln bei hohen Drehzahlen).
…Innenringpassungen.
…Temperaturdifferenzen von Innenring zu Außenring.
Abweichungen des Berührungswinkels verursachen Veränderungen
der Lagereigenschaften, die den Lagerbetrieb beeinflussen.
…nimmt die axiale Steifigkeit zu.
…nimmt die maximal zulässige Drehzahl ab.
…nimmt die radiale Steifigkeit ab.
![KL_EN_KO_Welle_935[1]](https://www.gmn.de/wp-content/uploads/KL_EN_KO_Welle_9351-1.jpg)
Bei zunehmenden Drehzahlen (ab ca. n · dm = 1,5 · 106 mm/min) kann die progressiv steigende Zentrifugalkraft eine Aufweitung des Innenrings bewirken und zu Funktionsbeeinträchtigungen führen, z. B.:
Um einem Abheben des Innenrings entgegenzuwirken, wird eine festere Passung empfohlen.
Korrekturfaktoren für das Übermaß von Lager-Bauformen und Lager-Baureihen:
Gültig für Vollwelle. Für Hohlwelle (50%): Korrekturfaktor = 0,8
Die Verwendung von Präzisionsmuttern für die Zusammenspannung der Lager(-sätze) unterstützt eine optimale Nutzung der Leistungskapazität von GMN Hochpräzisions-Kugellagern.
Zusammenspannen von Lagern mittels Präzisionsmutter
Die sorgfältige Montage mit Präzisionsmuttern verhindert durch
Mikrobewegungen verursachte Kontaktkorrosion.
Eine ausreichend hohe axiale Zusammenspannkraft fixiert die Lager in der geplanten Position und stellt die erforderliche Vorspannung, Präzision und Steifigkeit der Lagerung sicher.
Werte für Zusammenspannkräfte und Anzugsmomente sind erfahrungsbasierte Richtwerte und können je nach Anwendung abweichen.
