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Gestaltung der Lagerung

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
Verringerung des radialen Betriebsspiels durch eine axiale Verschiebung aus der Mittellage [mm]
k1
Schiefstellungsfaktor (→ Produkttabelle)
LWellenlänge zwischen den Lagern [mm]
s1Richtwert für die axiale Verschiebbarkeit bei Lagern mit Käfig (Bild 1) oder bei vollrolligen Lagern (Bild 2) entgegengesetzt zum Sicherungsring [mm] (→ Produkttabelle)
s2Richtwert für die axiale Verschiebbarkeit bei abgedichteten (Bild 3) bzw. bei vollrolligen Lagern (Bild 2) in Richtung einer Dichtung bzw. des Sicherungsringes [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 = 3.000 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

Um die axiale Verschiebbarkeit der Welle gegenüber dem Gehäuse sicherzustellen, sind an beiden Stirnseiten der Lager Freiräume entsprechend Bild 5 vorzusehen. Der erforderliche Wert für die Tiefe des Freiraums kann ermittelt werden anhand:

  • des Kleinstwertes Ca (→ Produkttabelle)
  • des betriebsbedingten Axialversatzes der Lagerringe aus der Mittellage
  • des durch die Schiefstellung bedingten Versatzes der Lagerringe

Bestimmung der erforderlichen Tiefe des Freiraums an den Lagerstirnseiten

Careq = Ca + 0,5 (s + β k1 B)

wobei

BLagerbreite [mm]
CaKleinstwert für die Tiefe des Freiraums bei nicht versetzten Lagerringen [mm] (→ Produkttabelle)
CareqErforderlicher Wert für die Tiefe des Freiraums auf beiden Seiten des Lagers [mm]
k1Schiefstellungsfaktor (→ Produkttabelle)
saxiale Verschiebung der Lagerringe gegeneinander, z. B. infolge von Wärmeausdehnungen der Welle [mm]
βSchiefstellung [°]
Versetzter Einbau

Wenn mit größeren wärmebedingten Längenänderungen der Welle in einer Richtung zu rechnen ist, kann der Innenring bis zur zulässigen Axialverschiebung s1 oder s2 (Bild 6) in entgegengesetzter Richtung versetzt zum Außenring auf der Welle angeordnet werden (Bild 7). Dadurch wird die mögliche Axialverschiebung deutlich vergrößert, ein Vorteil, den man z.B. bei der Lagerung von Trockenzylindern in Papiermaschinen nutzt.

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.
    • Um bei größeren Axialverschiebungen ein Anstreifen des Käfigs an der Hülsenmutter oder -sicherung zu vermeiden, sind die CARB Lager auf den entsprechend modifizierten SKF Spannhülsen anzuordnen(→ 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

Für die meisten CARB Toroidalrollenlager der Reihen C 30, C 31, C 22 und C 23 sind SKF Standard-Lagergehäuse erhältlich.

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 ist in den nachfolgenden Tabellen zu finden:

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