Lagerluft C1–C5: Die Gruppe wählen, wenn Temperatur und Passung sie auffressen

Die Gruppe auf der Zeichnung ist nicht die Luft, mit der das Lager läuft

Der teuerste Fehler hier ist, eine größere Gruppe für die sichere Wahl zu halten. Das Suffix legt nur die hergestellte, also auf dem Prüfstand bestimmte Lagerluft fest; positiv bleiben muss die Luft, die übrig ist, wenn das Lager eingebaut und heiß ist.

Die Gruppen sind geordnet C2 < CM/C0(CN) < C3 < C4 < C5, und C0 ist der Standard, wenn kein Luft-Suffix in der Bezeichnung erscheint²⁵.

SKFs Bezeichnungssystem führt C3 als größer als normal, C4 größer als C3 und C5 größer als C4; das Suffix ist also eine Position in einer Reihe und für sich genommen keine Toleranz⁸. Zwei Effekte verzehren diese Werksluft im Betrieb.

Eine Presspassung auf der Welle dehnt den Innenring, eine stramme Gehäusepassung staucht den Außenring, und beides verringert die Luft³. Wird die Verringerung nicht eingerechnet, kann das Lager mit negativer Luft laufen, was Reibung und Wärme erhöht und früh zum Ausfall führt³¹⁷.

Die Zahl, um die herum konstruiert wird, ist also die Betriebsluft, nicht die Kataloggruppe. Bevor Sie ein Suffix festlegen, brauchen Sie die Passung, die Sie tatsächlich verwenden, und die Temperatur, die jeder Ring erreicht.

Welcher Ring heißer läuft, entscheidet die Richtung der Korrektur

Thermisches Wachstum schließt die Luft nicht immer. Das Vorzeichen hängt davon ab, welcher Ring relativ zum anderen stärker wächst.

Läuft der Innenring oder die Welle heißer als der Außenring oder das Gehäuse, verringert sich das Radiallager im Betrieb, und eine größere Anfangsluft kann nötig sein². Dehnt sich der Außenring stärker als der Innenring, nimmt das Lagerspiel dagegen zu².

JTEKT stellt denselben Punkt von der Passungsseite aus dar: ein Innenring unter Last läuft im Allgemeinen heißer als die Welle, und ein heißeres Lager als seine Welle braucht eine größere Presspassung⁹.

Damit haben Sie eine Richtungsregel, die Sie vor jeder Zahl anwenden können: heiße Welle, einen Schritt zu einer lockereren Gruppe; heißes Gehäuse, der thermische Effekt wirkt in die andere Richtung. Keine der Quellen nennt eine Luftänderung in Mikrometern oder eine durchgerechnete Ausdehnungsrechnung, die Größenordnung muss daher vom Lagerhersteller kommen.

Wie viel Luft die Presspassung wegnimmt

Das Aufpressen ist der zweite Verbraucher der Werksluft, und es wirkt, bevor sich das Lager überhaupt dreht. Eine Presspassung dehnt den Innenring und verringert die Luft; eine ebenso stramme Gehäusepassung staucht bei einem Lager mit kleinem Radiallager den Außenring und verringert sie weiter.

Das kann negative innere Lagerluft und frühzeitigen Ausfall erzeugen³. American Roller Bearing beschreibt denselben Verlust als Verringerung der hergestellten Werksluft und warnt davor, dass das Lager ohne genügend Betriebsluft in einen thermischen Runaway geraten kann¹⁷.

SKF stellt die stramme Passungsseite als zu geringe Betriebsluft dar, was die Temperatur erhöht und den Schmierstoffverschleiß beschleunigt¹⁵. Drei Herausgeber sind sich in der Richtung einig, Sie können den durch Passung bedingten Luftverlust also als real einplanen.

Keiner von ihnen nennt eine Prozentregel oder eine Reduktionsformel, fragen Sie deshalb den Hersteller nach dem erwarteten Luftverlust bei Ihrer Passung und Bohrung, statt ihn selbst zu schätzen.

Eine Startgruppe aus Drehzahl, Last, Temperatur und Passung wählen

Sind Richtung und Verbraucher bekannt, lässt sich ein Ausgangspunkt wählen. Behandeln Sie diese Angaben als Screening-Empfehlungen, nicht als Norm, die eine Gruppe vorschreibt.

Ein Wettbewerber-Leitfaden setzt CN bei den meisten Anwendungen an, C3 dort, wo Drehzahl, Betriebstemperatur oder Presspassung auf Vollwellen die Anforderung erhöhen, und C4 bei extremen Temperaturdifferenzen⁴. Eine Tabelle in der Art einer Herstellerauswahl ist feiner abgestuft und sollte eher als Leiter denn als Regelwerk gelesen werden.

Welche Seite des Bereichs für Ihre Anwendung riskanter ist

Beide Enden des Luftbereichs tragen Ausfallmodi, und sie entwickeln sich nicht gleich schnell. Zu wenig Luft oder negative Luft verursacht übermäßige Reibung, schnelles Erhitzen und Fressen¹¹.

American Roller Bearing beschreibt den Mechanismus als Schleife: Wärme aus dem Betriebsbeginn erhöht die Lagertemperatur, die damit die Luft negativ macht, die wiederum mehr Wärme erzeugt, bis der Schmierstoff überschritten ist und der Ausfall schnell folgt¹⁷. Zu viel Luft zeigt sich anders: ungenaue Wellenführung, erhöhte Vibration und ungleichmäßige Lastverteilung¹¹.

JTEKT bringt ungeeignete Betriebsluft mit verkürzter Rollermüdigungslebensdauer sowie mit Wärme, Geräusch und Vibration in Verbindung²⁰. Für die meisten Anwendungen ist die bindende Grenze die minimal zulässige Betriebsluft, weil der Ausfall bei zu wenig Luft von allein eskaliert.

Lässt Ihre Rechnung nur wenig Spiel über null, ist das die Zahl, die Sie dem Hersteller zurückbringen.

Prüfungen, bevor der Luftcode auf die Zeichnung geht

Ein Suffix in der Bestellung ist nur so gut wie das, was der Lieferant daran misst und erklärt. Diese Prüfungen decken ab, was die Quellen stützen; der Rest steht in der Abgrenzungsliste unten.

• ✓Bestätigen Sie die vom Lieferanten angegebene Norm für die Gruppe — ein Lieferant nennt C3 nach ISO 5753 und ABMA als größer als Normal (CN).
• ✓Fragen Sie bei kleinen Rillen-, Zylinder- oder Pendelrollenlagern, wie die Radialluft gemessen wird: ein Ring festgehalten, der andere um 180° gedrückt und gezogen, abgelesen an einer Messuhr.
• ✓Fragen Sie bei zwei- und vierreihigen Kegelrollenlagern stattdessen nach axialer Luft oder Werksaxialspiel, da radial bei diesen im Allgemeinen nicht gemessen wird.
• ✓Fragen Sie, welcher Luftcode in der Bezeichnung und auf der Verpackung erscheinen wird, da das Suffix Teil des Bezeichnungssystems ist.
• ✓Bestätigen Sie die Messlast und die Messunsicherheit, mit der der Lieferant arbeitet, und ob die Luft je Lager oder je Charge geprüft wird.

Kommerzieller Weg für eine nicht standardmäßige Gruppe

C1, C2, C4 und C5 sind nicht so wie CN und C3 oft Lager aus dem Regal, deshalb gehört die kaufmännische Seite in die Konstruktionsentscheidung und nicht danach.

Die einzigen kaufmännischen Angaben in diesem Satz sind die Aussage eines Lieferanten, dass die Mindestbestellmenge für C3-Lager je nach Typ, Spezifikation und Bedarf an Anpassung variiert, Angebotspreis und Lieferzeit auf Anfrage²³. Derselbe Lieferant verlangt vor dem Angebot Modell, Luftcode, Menge und Anwendung²³.

Für jede Gruppe außerhalb von CN und C3 haben Sie hier weder Bestands-, Aufpreis- noch Lieferzeitangaben. Sprechen Sie den Luftcode bereits in der Auswahlliste mit dem Hersteller durch, bevor die Zeichnung freigegeben wird, damit eine Sonderbestellungsgruppe nicht nach dem Einfrieren der Konstruktion als Terminproblem auftaucht.

Wo die Empfehlungen bei Elektromotoren auseinandergehen

Der deutlichste Widerspruch in diesem Satz betrifft die Gruppe für einen normalen Elektromotor. Er zählt, weil Motorlager eine hochvolumige Wahl sind und die drei Positionen unten nicht in eine Antwort zusammenlaufen.

Bevor Sie ein Angebot anfordern

• Fordern Sie vom Lieferanten modellspezifische Belege an und halten Sie die Bedingung fest, die Ihre Kaufentscheidung ändern würde.
• Verlangen Sie modellspezifische Nachweise und notieren Sie die Bedingung, unter der sich Ihre Kaufentscheidung ändern würde.
• Bitten Sie den Lieferanten um Belege zum konkreten Modell und dokumentieren Sie die Bedingung, die Ihre Entscheidung beeinflusst.
• Holen Sie modellbezogene Nachweise und halten Sie fest, welche Bedingung Ihre Beschaffungsentscheidung ändern würde.
• Fordern Sie Zertifikatsnummern, ausstellende Stellen, Geltungsbereich und Gültigkeit für genau das Modell und den Zielmarkt an.
• Fordern Sie ein schriftliches Angebot mit Preisbasis, Mindestbestellmenge, Werkzeugkosten, Zahlungsbedingungen und Produktionslieferzeit an.
• Verlangen Sie Belege zum konkreten Modell und vermerken Sie die Bedingung, unter der Ihre Kaufentscheidung anders ausfiele.
• Fragen Sie nach modellspezifischen Belegen und halten Sie die Bedingung fest, die Ihre Kaufentscheidung ändern würde.