Wälzlager für Kreiselpumpen und Verdrängerverdichter auswählen: Bauart, Passung, Schmierung, Dichtung und Lebensdauerbasis

Bauart zuerst aus Lastaufteilung und Drehzahl wählen

Legen Sie die Lagerbauart fest, bevor Sie Lagerluft, Passungen oder Schmierung anfassen. Die Bauartentscheidung folgt daraus, wie sich die Last auf radial und axial verteilt und wie schnell die Welle dreht.

Schwere Lasten weisen auf Rollenlager, leichte Lasten auf Kugellager. Hohe Drehzahl begünstigt Kugellager, niedrige Drehzahl begünstigt Rollenlager^1,11.

Eine Position, die nur Radiallast trägt, kann ein N- oder NU-Zylinderrollenlager nutzen, das überhaupt keine Axiallast aufnimmt¹. Treffen radiale und axiale Last zusammen, ist ein Schrägkugellager die angezeigte Bauart.

Es trägt mehr Axiallast als ein Rillenkugellager vergleichbarer Größe^1,16. Der Kontaktwinkel ist der nächste Stellwert: ein größerer Winkel erkauft Axialtragfähigkeit, ein kleinerer begünstigt hohe Drehzahl, die beiden Anforderungen handeln also gegeneinander¹⁶.

Lassen Sie den Lagerhersteller den Winkel gegen Ihr tatsächliches Axial-Radial-Verhältnis bestätigen, da keine Quelle hier eine Winkel-Last-Tabelle gibt.

Ein festes und ein loses Lager anordnen

Eine Welle auf zwei Stützpunkten braucht im Allgemeinen ein Lager, das sie eindeutig festlegt, und eines, das axial frei beweglich ist⁹. Der Grund ist thermisch: Welle und Gehäuse wachsen unterschiedlich stark, oder axiale Toleranzen summieren sich zwischen den beiden Sitzen.

Ein Paar axial fester Lager kämpft gegen diese Bewegung und belastet sich mit parasitärer Axialkraft⁹. Der sauberste Loslagersitz ist ein Zylinderrollenlager mit einem geraden Laufbahnring, weil die Rollen unter Schmierung einfach auf dem geraden Weg gleiten⁹.

Wenn Sie stattdessen ein Rillenkugellager, ein zweireihiges Schrägkugellager, ein Kegelrollenlager oder ein Pendelrollenlager verwenden, ist die übliche Praxis, den Außenring in der Gehäusebohrung gleiten zu lassen⁹. Entscheiden Sie, welcher Sitz festlegt und welcher los ist, bevor Sie die Gehäusezeichnung freigeben.

Diese Wahl bestimmt die Passungsangabe für den Außenring an jedem Ende.

Lagerluft und Passungen als eine Entscheidung setzen

Presssitze sind nicht kostenlos: eine feste Wellenpassung weitet den Innenring, eine feste Gehäusepassung drückt den Außenring zusammen. Beides zehrt an der inneren Lagerluft⁴.

Gehen Sie weit genug, wird die Betriebslagerluft negativ, was sich als übermäßige Reibung und früher Ausfall zeigt⁴. Ziel ist nahezu null Betriebsspiel, und jedes Restspiel lässt sich mit Scheiben oder Federn herausnehmen, die das Lager vorlasten⁴.

Vorlast ist ein Werkzeug mit Obergrenze. Über das Optimum hinaus steigt die Steifigkeit nur unwesentlich, während Reibung und Wärme steigen und die Lebensdauer deutlich fällt²⁴.

Bei Zylinderrollenlagern, die festere Passungen brauchen und mit mehr Lagerluft starten, ist Normal (CN) meist gegenüber C3 zu bevorzugen, damit die belastete Zone nach dem Einbau nicht schrumpft¹². Gehäusebohrungsklassen werden nach Lastart und danach gewählt, ob der Ring wandern können muss; JS7 und K7 werden für Elektromotoren, Pumpen und Kurbelwellen-Hauptlager genannt²¹.

Behandeln Sie das als Startklasse und lassen Sie den Lagerhersteller das Paar gegen Ihre tatsächliche Passung und Temperatur bestätigen.

Drehzahl als n·dm gegen den Schmierstoff prüfen, nicht die Katalogdrehzahl

Eine Katalog-Grenzdrehzahl ist eine bedingte Zahl. Sie gilt für Lager in Standardausführung unter Normallast, grob C/P ≥ 16 und Fa/Fr ≤ 0,25.

Sie verschiebt sich mit Bauart, Abmessungen, Genauigkeit, Schmierstoffart und -menge, Käfigform und -werkstoff sowie Last^3,18. Oberhalb von 80% des Katalogwerts sollte der Hersteller befragt werden, statt die Zahl als Bestehensgrenze zu verwenden³.

Für den Schmierstoff selbst berechnen Sie n·dm — Drehzahl mal Teilkreisdurchmesser des Kugelsatzes — und vergleichen sie mit der Höchstdrehzahl des Fetts aus dessen Datenblatt¹¹. Überschreitet n·dm diese Grenze, schmiert das Fett nicht ausreichend, und eine Ölmethode wie Ölnebel wird zur Option.

Ölnebel läuft bei hoher Drehzahl kühler, braucht aber ein externes Misch- und Dosiersystem sowie gefilterte Luft¹¹. Ölbad eignet sich für niedrige Drehzahl, und jeder Ölweg bringt eine Dichtungs- und Leckagelast mit, die Fett nicht hat^11,20.

Dichtung an Medium und IP-Klasse anpassen

Die Dichtung ist der Punkt, an dem die Mediumsbelastung in die Lagerspezifikation eintritt. Ein abgedichtetes Lager ergibt eine feste Barriere gegen Staub, Schmutz und Wasserspritzer und hält sein Fett auf Lebenszeit bei minimaler Wartung, zum Preis von etwas höherer Reibung und höherem Anlaufmoment¹³.

Ein offenes Lager hat die geringste Reibung, aber keinen Schutz und hängt von externer Schmierung ab. Es passt zu sauberen, ölgeschmierten Innenräumen und nicht zu nassen oder schmutzigen¹³.

Bei einer elektrischen Maschine folgt die geforderte Dichtungsleistung der Gehäuseschutzart (IP) nach IEC 60034-5. Sie kann mit integrierten Lagerdichtungen, externen Wellen- oder Labyrinthdichtungen oder beidem erfüllt werden²².

Kleine Maschinen in sauberer, trockener Luft können mit einer Spaltdichtung plus abgedeckten Lagern auskommen, während größere Maschinen mit nachschmierbaren offenen Lagern radiale, axiale und Labyrinthdichtungen kombiniert brauchen können²². Wo spritzende Flüssigkeit die Gefahr ist, ist eine berührungslose Labyrinthdichtung die erste Barriere.

Die CF-Dichtungsreihe eines Lieferanten wird für Wellendurchmesser von 10 bis 100 mm und bis 200 °C in Aluminium angeboten⁵. Diese Spanne sind Produktdaten dieses Lieferanten; prüfen Sie sie gegen Ihre Wellengröße und Temperatur, statt anzunehmen, dass sie Ihren Betrieb abdeckt.

Die Lebensdauerbasis auf der Zeichnung angeben

Die nominelle Lebensdauer L10 ist die Lebensdauer, die 90% einer Gruppe gleicher Lager ohne Ermüdungsausbrüche erreichen. Sie ist statistisch, weil die Lebensdauer von Struktur, Abmessungen, Werkstoff und Fertigung abhängt⁶.

Damit ist die Zahl auf Ihrer Zeichnung ein Ziel, keine Eigenschaft des Lagers. Führen Sie die L10-Rechnung mit Ihrer tatsächlichen äquivalenten dynamischen Last durch und setzen Sie eine Zuverlässigkeit über den Standard 90%, wo ein Ausfall teuer oder sicherheitskritisch ist²³.

Wo Schmierung und Verunreinigung die eigentlichen Risiken sind, geht eine Lebensdauer, die Ermüdungsgrenzlast, Schmierung und Verunreinigung berücksichtigt, über die Basis-L10 hinaus; SKF L10mh ist eine solche Methode²⁴. Das Minimum von 30 h im Servomotor-Beispiel von SKF ist die Anforderung jenes Falls und keine Zahl, die auf eine Pumpen- oder Verdichterzeichnung kopiert werden darf²⁴.

Schreiben Sie Zuverlässigkeitsziel und Lastbasis in die Spezifikation, damit Angebote nach derselben Lebensdauerdefinition verglichen werden.

Prüfungen vor der Freigabe

Das sind die Punkte, die außerhalb der Schritte Bauart, Passung und Schmierung liegen und leicht offen bleiben, bis die Zeichnung schon heraus ist.

• ✓Bestätigen Sie die Fluchtung, die Welle und Gehäuse tatsächlich halten können; ein Pendelkugellager gleicht bis 3° offen und 1,5° abgedichtet aus und kostet weniger als ein Pendelrollenlager.
• ✓Entscheiden Sie, ob eine Schwingungsüberwachung vorgesehen wird, da sie Frühwarnung vor Schäden gibt und den Austausch planbar macht.
• ✓Setzen Sie einen Temperaturänderungsalarm: eine Verschiebung um mehr als 50 °F rechtfertigt eine Untersuchung, unabhängig vom absoluten Wert.
• ✓Lassen Sie den Lagerhersteller die Lagerluftgruppe und die Vorlast gegen Ihre Passung und Betriebstemperatur bestätigen.
• ✓Bringen Sie Stückkosten, Lieferzeit und Austauschbarkeit direkt beim Lieferanten zur Sprache; keine Quelle in diesem Satz führt sie.

Wo die Quellen bei der Lagerluft nicht übereinstimmen

Die Lagerluft-Hinweise passen nicht sauber zusammen, und die Uneinigkeit ist wichtig, weil sie entscheidet, ob Sie CN oder eine vorgespannte Anordnung vorgeben.

Bevor Sie ein Angebot anfordern

• Fordern Sie vom Lieferanten modellspezifische Nachweise an und halten Sie die Bedingung fest, die Ihre Kaufentscheidung ändern würde.
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