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Auswahl der Passung

Bei der Auswahl einer Passung sollten die in diesem Abschnitt diskutierten Faktoren sowie die allgemeinen Richtlinien berücksichtigt werden.

1. Umlaufverhältnis

Umlaufbedingungen beziehen sich auf einen Lagerring und dessen Verhältnis zur Richtung der Belastung. Im Wesentlichen unterscheidet man zwischen: "Umfangslast", "Punktlast" bzw. "unbestimmte Lastrichtung".
Eine "Umfangslast" liegt dann vor, wenn der Lagerring umläuft und die Belastung eine Punktbelastung ist oder wenn der Lagerring nicht umläuft und die Last umläuft, sodass alle Punkte auf der Laufbahn bei einer Umdrehung der Belastung ausgesetzt sind. Schwere Belastungen, die nicht umlaufen, sondern oszillieren, sind beispielsweise Belastungen an Pleuellagern. Diese werden allgemein als rotierende Belastungen betrachtet.
Ein Lagerring, der einer rotierenden Belastung ausgesetzt ist, dreht sich (kriecht oder wandert) in seinem Lagersitz, wenn er mit einer Lagerluftpassung eingebaut wurde, und es kommt zu einem Verschleiß (Reibkorrosion) der Kontaktflächen. Um dies zu vermeiden, müssen Presspassungen verwendet werden. Wie stark die Presspassung sein muss, hängt von den Betriebsbedingungen ab (siehe Punkte 2 und 4).
Eine "Punktlast" liegt dann vor, wenn der Lagerring stillsteht und die Last ebenfalls stationär ist oder wenn Lagerring und Last mit der gleichen Drehzahl umlaufen, sodass die Last immer auf den gleichen Punkt in der Laufbahn wirkt. Unter diesen Bedingungen dreht sich ein Lagerring normalerweise nicht in seinem Lagersitz. Der Lagerring muss daher nicht notwendigerweise eine feste Passung haben, es sei denn, diese ist aus anderen Gründen erforderlich.
Bei einer "unbestimmten Lastrichtung" liegen veränderliche äußere Belastungen, Stöße, Erschütterungen oder Unwuchten in schnell laufenden Maschinen vor. Dadurch können nicht näher bestimmbare Änderungen der Lastrichtung hervorrufen werden. Wenn die Belastungsrichtung unbestimmt ist, ist es insbesondere bei hohen Belastungen wünschenswert, dass beide Ringe eine feste Passung haben. Für den Innenring wird normalerweise die für eine rotierende Belastung empfohlene Passung verwendet. Wenn sich der Außenring jedoch frei axial im Gehäuse bewegen soll und es sich nicht um eine hohe Belastung handelt, kann eine etwas geringere Passung für eine rotierende Passung verwendet werden als empfohlen.

2. Größe der Belastung

Die feste Passung eines Lagerinnenrings auf seinem Lagersitz lockert sich mit zunehmender Belastung, da sich der Ring verformt. Unter dem Einfluss einer Umfangslast beginnt der Ring zu kriechen. Der Passungsgrad muss daher entsprechend der Höhe der Belastung ausgewählt werden; je höher die Belastung, insbesondere eine Stoßbelastung ist, umso größer ist die benötigte Passung (Bild 1). Stoßbelastungen und Schwingungen müssen ebenfalls berücksichtigt werden.
Die Größe der Belastung wird definiert als:
  • P ≤ 0,05 C – leichte Belastung
  • 0,05 C < P ≤ 0,1 C – normale Belastung
  • 0,1 C < P ≤ 0,15 C – hohe Belastung
  • P > 0,15 C – sehr hohe Belastung

3. Lagerluft

Eine feste Passung eines Lagers auf einer Welle oder in einem Gehäuse bedeutet, dass der Ring elastisch verformt (gedehnt oder zusammengedrückt) und die interne Lagerluft verringert wird. Eine gewisse minimale Lagerluft sollte erhalten bleiben, siehe dazu den Abschnitt "Lagerluft". Die anfängliche Lagerluft und die zulässige Verringerung hängen von der Bauform und der Größe des Lagers ab. Die Verringerung der Lagerluft kann so groß sein, dass Lager mit einer Lagerluft verwendet werden müssen, die größer als normal ist, damit keine Vorspannung des Lagers eintritt (Bild 2).

4. Temperaturen

In vielen Anwendungsfällen hat der Außenring eine niedrigere Temperatur im Betrieb als der Innenring. Dies kann zu einer verringerten Lagerluft führen (Bild 3).
Im Betrieb erreichen Lagerringe normalerweise eine Temperatur, die höher ist als die Temperatur der Komponenten, in denen sie eingebaut sind. Dies kann dazu führen, dass sich die Passung des Innenrings in seinem Sitz lockert, während eine Aufweitung des Außenrings die gewünschte axiale Verschiebung des Rings in dem Gehäuse verhindern kann. Ein zu schnelles Hochfahren bzw. eine Dichtungsreibung können ebenfalls dazu führen, dass sich die Passung des Innenrings verringert.
Temperaturunterschiede und die Richtung des Wärmeflusses in der Lageranordnung müssen daher genau berücksichtigt werden.

5. Anforderungen an die Laufgenauigkeit

Um Elastizität und Schwingungen zu verringern, sollten lose Passungen allgemein nicht für Lager verwendet werden, bei denen eine hohe Laufgenauigkeit erwartet wird. Lagersitze auf der Welle und im Gehäuse sollten mit geringen Maßtoleranzen gefertigt werden, mindestens mit Toleranzgrad 5 für die Welle und mindestens mit Toleranzgrad 6 für das Gehäuse. Enge Toleranzen sollten auch für die Zylindrizität gelten (Tabelle).

6. Ausführung und Material von Welle und Gehäuse

Der Anbau eines Lagerrings auf seinem Lagersitz darf nicht zu einer ungleichmäßigen Verformung des Rings (Unrundheit) führen. z.B. durch Ausnehmungen in der Lagersitzfläche. Geteilte Gehäuse sind daher allgemein nicht geeignet, wenn Außenringe eine starke Presspassung haben müssen; die ausgewählte Toleranz sollte die Werte in der Toleranzgruppe H (oder wenigstens K) nicht übersteigen. Um in dünnwandigen Gehäusen, in Leichtmetallgehäusen oder an Hohlwellen angebaute Lagerringe entsprechend abzustützen, sollten festere Passungen als normalerweise für dickwandige Stahl- oder Graugussgehäuse oder Vollwellen empfohlen verwendet werden. Siehe dazu "Passungen für Hohlwellen". Für bestimmte Wellenwerkstoffe können mitunter auch weniger feste Passungen erforderlich sein.

7. Ein- und Ausbaumöglichkeit

Lager mit Lagerluft lassen sich meist einfacher aus- und einbauen als Lager mit fester Passung. Wenn die Betriebsbedingungen feste Passungen erfordern und eine einfacher Ein- und Ausbau wichtig sind, können nicht selbst haltende Lager oder Lager mit einer kegligen Bohrung verwendet werden. Lager mit kegliger Bohrung können entweder direkt an einem kegligen Wellenzapfen oder mit Abziehhülsen an glatten oder abgesetzten zylindrischen Wellen angebaut werden (Bild 4).

8. Verschiebung des Loslagers

Wenn Lager, welche eine axiale Verschiebung in dem Lager selbst nicht aufnehmen können, als Loslager eingesetzt werden, muss einer der Lagerringe sich jederzeit frei axial bewegen können. Dazu wird die Lagerluft für den Ring, der eine Punktlast trägt, angepasst (Bild 5). Wenn auf den Außenring eine Punktlast wirkt, sodass eine axiale Verschiebung eintritt oder von dem Gehäusesitz aufgenommen wird, wird am Gehäusesitz oft eine gehärtete Zwischenbuchse oder Hülse eingebaut, beispielsweise bei Leichtmetallgehäusen. Auf diese Weise wird ein "Herausschlagen" des Gehäusesitzes aufgrund der geringeren Werkstoffhärte vermieden; dies würde sonst dazu führen, dass die axiale Verschiebung begrenzt oder im Laufe der Zeit sogar verhindert wird.
Bei Zylinderrollenlagern mit nur einem Ring ohne Borde, Nadellagern oder CARB-Toroidalrollenlagern können beide Lagerringe mit fester Passung eingebaut werden, weil die axiale Verschiebung innerhalb des Lagers erfolgt.
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