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Gestaltung der Lagerungen

Überprüfen der axialen Verschiebbarkeit

Die tatsächliche Lagerluft kann die mögliche axiale Verschiebbarkeit begrenzen. Schiefstellung verringert die mögliche axiale Verschiebbarkeit. Daher sollte die tatsächliche axiale Verschiebbarkeit geprüft werden.

1. Bestimmung der erforderlichen axialen Verschiebung

  • Die Wärmeausdehnung der Welle kann abgeschätzt werden unter Verwendung von
    sreq = α L ΔT
  • Wo zusätzliche Effekte zu berücksichtigen sind, können moderne Simulationen oder Tests erforderlich sein.

2. Bestimmung der maximalen Schiefstellung

  • Schätzen Sie die Schiefstellung β der Gehäusesitze auf Basis von vorgegebenen Toleranzen ab.
  • Wo zusätzliche Effekte zu berücksichtigen sind, können moderne Simulationen oder Tests erforderlich sein.

3. Prüfen der zulässigen axialen Verschiebung

Prüfen Sie die zulässige axiale Verschiebung in beiden Richtungen, in Abhängigkeit vom verwendeten Lager:

  • offenes Lager mit Käfig (Bild 1)
  • vollrolliges Lager mit einem Sicherungsring (Bild 2)
  • abgedichtetes Lager (Bild 3)

sreq < s1 - β k1 B

oder

sreq < s2 - β k1 B

Wenn sreq zu groß ist, erwägen Sie einen versetzten Einbau.

4. Prüfen der Lagerluft

  • Bestimmen Sie die Lagerluftverminderung, die durch axiale Verschiebung verursacht wird.
    Clearance reduction caused by axial displacement
  • Bestimmen Sie die Menge der Lagerluftverminderung durch andere Effekte und werten Sie die Restlagerluft aus (→ Lagerluft).

Symbole

BLagerbreite [mm]
Cred
die Verringerung des radialen Betriebsspiels durch eine axiale Verschiebung aus der Mittellage [mm]
k1
Schiefstellungsfaktor (→ Produkttabelle)
LWellenlänge zwischen den Lagern [mm]
s1Der axiale Verschiebungsgrenzwert in Lagern mit Käfig (Bild 1) oder in vollrolligen Lagern (Bild 2) entgegengesetzt zum Sicherungsring [mm] (→ Produkttabelle)
s2Der axiale Verschiebungsgrenzwert in abgedichteten (Bild 3) und vollrolligen Lagern (Bild 2) bei einer Verschiebung zur Dichtung bzw. zum Sicherungsring hin [mm] (→ Produkttabelle)
sreqErforderliche axiale Verschiebung von einer zentrierten Position [mm]
αThermischer Ausdehnungskoeffizient [°C–1]
= 12 x 10–6 für Stahl
βSchiefstellung [°]
ΔTTemperaturunterschied [°C]

Berechnungsbeispiel

Anwendung (Bild 4):
  • Lager C 3040
    - d = 200 mm
    - D = 310 mm
    - B = 82 mm
    - normale Lagerluft: min. 170 μm
    - s1 = 15,2 mm
    - k1 = 0,123
    - k2 = 0,095
  • Wellenlänge L = 3000 mm
  • Temperaturbereich für die Welle: 20 bis 90 °C
  • Max. Schiefstellung: 0,46°

Überprüfen der axialen Verschiebbarkeit:

  1. Erforderliche axiale Verschiebung
    sreq = α L ΔT
    sreq = 12 x 10-6 x 3 000 x (90 - 20) = 2,5 mm
  2. Max. Schiefstellung
    Gegebener Wert: 0,46°
  3. Überprüfung der zulässigen axialen Verschiebung
    sreq < s1 - β k1 B
    2,5 < 15,2 - 0,46 x 0,123 x 82 ≈ 10,5
    → OK
  4. Überprüfung der Lagerluft
    Clearance reduction caused by axial displacement
    Calculation example
    Min. Lagerluft, wenn das Lager verschoben wird
    170 - 7 = 163 μm

    Bestimmen Sie die Lagerluftverminderung durch andere Effekte (z. B. Presspassung, Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenring) und werten Sie die Restlagerluft aus (→ Lagerluft)
Freiräume an den Lagerstirnseiten

Für eine axiale Verschiebbarkeit zwischen Welle und Gehäuse muss Freiraum an beiden Lagerseiten vorhanden sein, siehe Bild 5. Der erforderliche Freiraum basiert auf:

  • dem Wert Ca (→ Produkttabelle)
  • dem betriebsbedingten Axialversatz der Lagerringe aus der Mittellage
  • dem durch die Schiefstellung bedingten Versatz der Lagerringe

Bestimmung der erforderlichen Tiefe des Freiraums an den Lagerstirnseiten

Careq = Ca + 0,5 (s + β k1 B)

wobei

BLagerbreite [mm]
Cader Kleinstwert für die Tiefe des Freiraums bei nicht versetzten Lagerringen [mm] (→ Produkttabelle)
Careqder erforderliche Wert für den Freiraum auf beiden Seiten des Lagers [mm]
k1Schiefstellungsfaktor (→ Produkttabelle)
srelative axiale Verschiebbarkeit der Ringe, z. B. infolge von Wärmeausdehnungen der Welle [mm]
βSchiefstellung [°]
Versetzter Einbau

Wo größere wärmebedingte Längenänderungen der Welle möglich sind, kann der Innenring bis zur zulässigen Axialverschiebung s1 oder s2 (Bild 6) in entgegengesetzter Richtung zur erwarteten Axialverschiebung (Bild 7) versetzt zum Außenring auf der Welle angeordnet werden, sodass sie sich nicht gegeneinander verschieben. Die vergrößerte zulässige Axialverschiebung wird z. B. bei der selbstausrichtenden Lageranordnung von Trockenzylindern in Papiermaschinen genutzt.

Lager auf Spann- oder Abziehhülsen

CARB Toroidalrollenlager mit kegeliger Bohrung können folgendermaßen eingebaut werden:

  • mit einer Spannhülse auf glatten oder abgesetzten Wellen (Bild 8 oder Bild 9):
    • SKF Spannhülsen werden komplett mit Mutter und Sicherung geliefert.
    • Verwenden Sie die entsprechenden SKF Spannhülsenbaugruppen, um zu verhindern, dass die Hülsenmutter oder -sicherung am Käfig störend einwirken (→ Produkttabelle).
  • mit einer Abziehhülse auf abgesetzten Wellen (Bild 10)

In jedem Fall ist sicherzustellen, dass axiale Verschiebungen bis zum zulässigen Richtwert s1 möglich sind (→ Produkttabelle).

Ausführliche Informationen über die Spann- und Abziehhülsen enthält der Abschnitt Lagerzubehör.

Passende Lagergehäuse

SKF Standardlagergehäuse sind für die meisten CARB Toroidalrollenlager der Reihen C 30, C 31, C 22 und C 23 verfügbar.

Bei der Verwendung von Standardgehäusen sind die beiden gängigen Anordnungen:

  • Lager mit kegeliger Bohrung auf Spannhülse und glatter Welle
  • Lager mit zylindrischer Bohrung auf abgesetzter Welle

Das umfangreiche Sortiment der SKF Lagergehäuse finden Sie in den nachfolgenden Tabellen:

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