Inhaltsverzeichnis
Die Lager:
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Kombiniertes Nadellager/ Nadellager: Vergleich der Belastungsrichtung Fr = Radiale Belastung Fa = Axiale Belastung
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Ausführungsvarianten
Das Standardsortiment der kombinierten Nadellager umfasst:
Die meisten dieser Nadellager sind Lager in X-life-Qualität ➤ Link.
Die Lager bestehen aus einem Radial- und einem Axialteil
Kombinierte Nadellager bestehen aus einem Radial-Nadellager, das mit einem Axiallagerteil kombiniert ist ➤ Bild, ➤ Bild und ➤ Bild. Diese Lager nehmen radiale als auch axiale Belastungen mit nur einem Lager auf und ermöglichen Festlagerungen mit nur geringem radialem Bauraum ➤ Bild und ➤ Abschnitt. Sie eignen sich beispielsweise, wenn Radial- und Axiallasten auftreten und einfache axiale Anlaufscheiben die Axiallasten beispielsweise wegen ihrer Größe, hoher Drehzahlen oder ungenügender Schmierung nicht mehr aufnehmen können und andere Festlager einen zu großen Einbauraum benötigen.
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Kombinierte Nadellager, radiale und axiale dynamische Tragfähigkeit Cr = Radiale dynamische Tragzahl Ca = Axiale dynamische Tragzahl |
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Für bauraumsparende Direktlagerungen auf der Welle geeignet
Nadel-Axial-Rillenkugellager haben keinen Innenring und sind deshalb radial besonders bauraumsparend ➤ Bild. Sie setzen jedoch voraus, dass die Laufbahn auf der Welle gehärtet und geschliffen ist ➤ Abschnitt. Lässt sich die Welle nicht als Wälzlagerlaufbahn nutzen, können stattdessen Innenringe IR eingesetzt werden ➤ Bild. Die passenden Innenringe sind in den Produkttabellen angegeben und müssen zusätzlich zum Lager bestellt werden. Zum Schmieren hat der Außenring des Radialteils eine Schmiernut und Schmierbohrungen.
Der Wälzkörpersatz für den Axialteil ist vollkugelig
Nadel-Axial-Rillenkugellager NX und NX..-Z haben einen vollkugeligen Wälzkörpersatz und eine äußerst niedrige radiale Bauhöhe ➤ Bild. Aufgrund der kompakten radialen Abmessungen lassen sich Lagerungen mit sehr kleinen Wellenmittenabständen realisieren, wie sie beispielsweise in Mehrspindel-Bohrautomaten auftreten können. Eine am Radialteil festgesetzte Schutzkappe aus Stahlblech greift über die Wellenscheibe des Axiallagers und hält den Axialteil zusammen ➤ Bild. Dadurch sind die Lager selbsthaltend. Die Blechkappen der Lager NX haben Schmierlöcher für Ölschmierung ➤ Bild und ➤ Abschnitt.
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Nadel-Axial-Rillen-kugellager Fr = Radiale Belastung Fa = Axiale Belastung
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Nadel-Axial-Rillen-kugellager NX..‑Z
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Der Wälzkörpersatz für den Axialteil ist käfiggeführt
Bei den Lagern NKX und NKX..-Z ist der Wälzkörpersatz nicht vollkugelig, wie die den Lagern NX, sondern er wird von einem Käfig gehalten ➤ Bild. Der Kugelkranz entspricht einem Axial-Rillenkugellager der Reihe 511. Aufgrund des Käfigs eignen sich diese Lager gegenüber der vollkugeligen Ausführung für höhere Drehzahlen.
Bauform NKX
Lager NKX sind nicht selbsthaltend; d. h., Radial-Nadellager, Axial-Kugelkranz und Wellenscheibe können getrennt voneinander eingebaut werden ➤ Bild.
Bauform NKX..-Z
Die Bauform NKX..-Z hat eine Stahlblech-Schutzkappe, die den Axialteil zusammenhält; d. h., die Lager sind selbsthaltend. Die Kappe ist ohne Schmierbohrungen ausgeführt und mit der Gehäusescheibe des Radialteils fest verbunden ➤ Bild.
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Nadel-Axial-Rillenkugellager Fr = Radiale Belastung Fa = Axiale Belastung
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Der Wälzkörpersatz für den Axialteil ist käfiggeführt
Diese Lager bestehen aus einem Radial-Nadellager und einem Axial-Zylinderrollenlager der Reihe 811 mit Kunststoffkäfig. Sie haben keinen Innenring und setzen deshalb voraus, dass die Laufbahn auf der Welle gehärtet und geschliffen ist ➤ Bild und ➤ Abschnitt. Lässt sich die Welle nicht als Wälzlagerlaufbahn nutzen, können stattdessen Innenringe IR eingesetzt werden ➤ Bild. Die passenden Innenringe sind in den Produkttabellen angegeben und müssen zusätzlich zum Lager bestellt werden. Zum Schmieren hat der Außenring des Radialteils eine Schmiernut und Schmierbohrungen.
Bauform NKXR
Die Bauform NKXR ist nicht selbsthaltend; d. h., Radial-Nadellager, Axial‑Zylinderrollenlager und Wellenscheibe können getrennt voneinander eingebaut werden ➤ Bild.
Bauform NKXR..-Z
Eine am Radialteil festgesetzte Schutzkappe aus Stahlblech greift über die Wellenscheibe des Axial-Zylinderrollenlagers und hält den Axialteil zusammen. Dadurch sind diese Lager selbsthaltend ➤ Bild.
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Nadel-Axial-Zylinderrollenlager Fr = Radiale Belastung Fa = Axiale Belastung
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Nadel-Axial-Zylinderrollenlager
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Der Wälzkörpersatz für den Axialteil ist käfiggeführt
Nadel-Schrägkugellager bestehen aus einem Radial-Nadellager, einem Schrägkugellager als Axialteil und einem Innenring ➤ Bild und ➤ Bild. Bei der Bauform NKIA ist der Innenring einteilig, die Ausführung NKIB hat einen schmalen und einen breiten Innenring. Der Kugelkäfig des Axialteils ist aus Kunststoff ➤ Bild und ➤ Bild und ➤ Abschnitt. Die Lager bauen radial niedrig und eignen sich für hohe Drehzahlen. Da die Nadel-Schrägkugellager nicht selbsthaltend sind, kann der Innenring getrennt vom Außenring sowie dem Nadelrollen- und Kugelsatz montiert werden. Beim Einbau ist jedoch zu beachten, dass die Lagerringe nicht mit den Ringen anderer Lager vertauscht, sondern immer in der gelieferten Teilepaarung montiert werden.
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Nadel-Schrägkugellager Fr = Radiale Belastung Fa = Axiale Belastung |
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Nadel-Schrägkugellager Fr = Radiale Belastung Fa = Axiale Belastung
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Die hier beschriebenen kombinierten Nadellager sind X-life-Lager. Sie zeichnen sich durch eine sehr hohe Tragfähigkeit und lange Lebensdauer aus. Erreicht wird das u. a. durch eine geänderte Innenkonstruktion, die optimierte Kontaktgeometrie zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnen, eine höhere Qualität des Stahls und der Wälzkörper, die höhere Oberflächenqualität und eine angepasste Wärmebehandlung.
Höherer Kundennutzen durch X-life
Aus den technischen Detailverbesserungen ergeben sich eine Reihe von Vorteilen wie z. B.:
Niedrigere Betriebskosten, höhere Maschinenverfügbarkeit
In Summe verbessern diese Vorteile die Gesamtwirtschaftlichkeit der Lagerstelle deutlich und erhöhen damit die Effizienz der Maschine und Anlage nachhaltig.
Nachsetzzeichen XL
Kombinierte Nadellager in X-life-Qualität haben das Nachsetzzeichen XL im Kurzzeichen ➤ Bild bis ➤ Bild.
X-life steht für eine hohe Produkt-Leistungsdichte und damit für einen besonders großen Kundennutzen.
Für mittlere axiale Belastungen geeignet
Nadel-Axial-Rillenkugellager nehmen hohe radiale und mittlere axiale Belastungen in einer Richtung auf ➤ Bild bis ➤ Bild. Lager mit einem vollkugeligen Wälzkörpersatz sind axial belastbarer als die Lager mit einem käfiggeführten Axialteil ➤ Bild.
Einbau zweier spiegelbildlich zueinander angeordneter Nadel-Axial-Rillenkugellager
Nadel-Axial-Rillenkugellager können Axialbelastungen nur in einer Richtung aufnehmen. Treten bei der Lagerung kurzer Wellen keine temperaturbedingten Längenänderungen im Betrieb auf, können zur Aufnahme beidseitig wirkender Axiallasten auch zwei Lager eingesetzt werden, die dann spiegelbildlich zueinander angeordnet sind ➤ Bild. Die Lagerteile sollten jedoch axial elastisch vorgespannt werden – beispielsweise mit Tellerfedern ➤ Bild. Durch die elastische Vorspannung wird sichergestellt, dass der nicht belastete Axialteil schlupffrei läuft ➤ Abschnitt. Zusätzlich verbessert die Vorspannung das Betriebsverhalten der Axial-Kugellager und reduziert das Laufgeräusch.
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Zwei Nadel-Axial-Rillenkugellager
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Für hohe axiale Belastungen geeignet
Nadel-Axial-Zylinderrollenlager nehmen hohe radiale und durch den Linienkontakt der Zylinderrollen auch hohe axiale Belastungen in einer Richtung auf ➤ Bild, ➤ Bild und ➤ Bild.
Einbau zweier spiegelbildlich zueinander angeordneter Nadel-Axial-Zylinderrollenlager
Nadel-Axial-Zylinderrollenlager können Axialbelastungen nur in einer Richtung aufnehmen. Treten bei der Lagerung kurzer Wellen keine temperaturbedingten Längenänderungen im Betrieb auf, können zur Aufnahme beidseitig wirkender Axiallasten auch zwei Lager eingesetzt werden, die dann spiegelbildlich zueinander angeordnet sind. Die Lagerteile sollten jedoch – beispielsweise mit Tellerfedern – axial elastisch vorgespannt werden ➤ Bild. Durch die elastische Vorspannung wird sichergestellt, dass der nicht belastete Axialteil schlupffrei läuft. Zusätzlich verbessert die Vorspannung das Betriebsverhalten der Nadel-Axial-Zylinderrollenlager und reduziert das Laufgeräusch.
NKIA für einseitig wirkende, NKIB für wechselnde Axialkräfte
Das Radiallager nimmt hohe radiale Belastungen, das Schrägkugellager kleinere axiale Kräfte auf. NKIA ist axial nur aus einer Richtung belastbar ➤ Bild. NKIB hat einen schmalen und einen breiten Innenring ➤ Bild. An der Anschlussstelle der Innenringe entsteht eine beidseitige Schulter zur Führung des Kugelkranzes. Dadurch eignen sich diese Lager auch zur Aufnahme wechselseitiger Axialkräfte; d. h., sie können als Festlager die Welle in beiden Richtungen axial führen. Die axiale Führung der Welle erfolgt mit einem Axialspiel von 0,08 mm bis 0,25 mm.
Bei Standardlagern der Baureihen NKIA und NKIB sind die Innenringe auf die Hüllkreistoleranz F6 abgestimmt und können innerhalb ihrer Genauigkeitsklasse miteinander vertauscht (gemischt verwendet) werden.
Beim Einbau der Lager NKIB müssen die beiden Innenringteile axial spielfrei gegeneinander festgelegt werden. Der schmale Innenring hat einen größeren Bohrungsdurchmesser. Dadurch ergibt sich bei der Wellentoleranz k6 ein Übergangssitz.
Einbau zweier spiegelbildlich zueinander angeordneter Nadel-Schrägkugellager
Nadel-Schrägkugellager NKIA nehmen Axialbelastungen in einer Richtung auf. Zur Aufnahme beidseitig wirkender Axiallasten können auch zwei Lager NKIA eingesetzt werden, die dann spiegelbildlich zueinander angeordnet sind ➤ Bild.
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Zwei Nadel-Schrägkugellager
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Axialteil vorspannen
Der Axialteil der Lager muss mit 1% der axialen statischen Tragzahl C0a vorgespannt werden (beispielsweise mit Tellerfedern). Die Tragzahlen C0a sind in den Produkttabellen angegeben.
Sicherungsringe bei geringem Wellenabstand kürzen
Zur Aufnahme von Axialkräften müssen die Lager durch Sprengringe am Außenring oder an einer Gehäuseschulter abgestützt werden. Bei geringem Wellenmitten-Abstand sind die Sprengringe zu kürzen ➤ Bild. Sprengringe WR und SW liefert der Fachhandel. Sollen die Lager axiale Kräfte aus wechselseitigen Richtungen aufnehmen, müssen zwei Lager gegeneinander angestellt werden. Das entlastete Lager ist dann axial vorzuspannen, beispielsweise durch Tellerfedern ➤ Bild. Dadurch werden Wärmedehnungen ausgeglichen.
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Lagerung mit gekürzten Sprengringen
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Wird die Oberfläche der Wellenlaufbahn nach DIN 617 ausgeführt, müssen die Tragzahlen Cr in den Produkttabellen um 15% verringert werden.
Die Lager eignen sich nicht zum Ausgleich von Schiefstellungen der Welle gegenüber dem Gehäuse
Kombinierte Nadellager eignen sich nicht zum Ausgleich von Winkelfehlern. Inwieweit eine Schiefstellung der Welle gegenüber der Gehäusebohrung toleriert werden kann, hängt von Faktoren wie der Konstruktion der Lagerung, der Lagergröße, dem Betriebsspiel, der Belastung usw. ab. Deshalb kann hier kein Richtwert für eine mögliche Schiefstellung angegeben werden. Treten Winkelfehler auf, können – abhängig vom Anwendungsfall – beispielsweise Einstell-Nadellager in Kombination mit einem Axiallager eingesetzt werden.
Schiefstellungen verursachen auf jeden Fall höhere Laufgeräusche, beanspruchen die Käfige stärker und wirken sich nachteilig auf die Gebrauchsdauer der Lager aus.
Radialteil vor der Inbetriebnahme befetten
Bei Lagern mit Fettschmierung ist der Radialteil vor der Inbetriebnahme der Lager mit einem gleichwertigem Schmierfett zu befetten, das im Axialteil eingebracht ist.
Bestimmung der Nachschmierfrist
Zur Bestimmung der Nachschmierfrist sind die Werte für den Axial- und Radialteil getrennt zu berechnen und die niedrigeren Werte zu verwenden.
Verträglichkeit mit Kunststoffkäfigen
Werden Lager mit Kunststoffkäfig verwendet, ist sicherzustellen, dass beim Einsatz von Syntheseölen oder Schmierfetten auf Syntheseölbasis sowie bei Schmierstoffen mit einem hohen Anteil an EP‑Zusätzen die Verträglichkeit des Schmierstoffs mit dem Käfigmaterial gegeben ist.
NX, NKX für Ölschmierung, NX..-Z, NKX..-Z für Fettschmierung
NX und NKX sind für Ölschmierung vorgesehen, die Lager sind deshalb auch nicht befettet. Die Ölschmierung erfolgt über die Schmierbohrungen in der Schutzkappe ➤ Bild. Ist Fettschmierung vorgesehen, sollten Lager der Bauform NX..-Z oder NXK..-Z eingesetzt werden. Bei diesen Lagern ist der Axialteil mit einem Lithiumkomplexseifenfett nach GA08 befettet. Die Schutzkappen haben hier keine Schmierbohrugen.
Bauform NKX
Die Bauform NKX hat keine Kappe, die den Axialteil zusammenhält ➤ Bild. Dadurch sind diese Lager nicht selbsthaltend. Sie sollten bevorzugt bei Ölschmierung eingesetzt werden, da das Schmierfett nur schlecht im Axialteil zurückgehalten wird.
Bauform NKX..-Z
Die Lager haben eine Schutzkappe ohne Schmierbohrungen und sind für Fettschmierung vorgesehen ➤ Abschnitt und ➤ Bild. Der Axialteil ist mit einem Lithiumkomplexseifenfett nach GA08 befettet.
Bauform NKXR
Da die Lager keine Schutzkappe haben, wird das Schmierfett nur schlecht im Axialteil zurückgehalten ➤ Bild. Sie sollten deshalb bevorzugt mit Öl geschmiert werden.
Bauform NKXR..-Z
Lager dieser Bauform haben eine Schutzkappe ohne Schmierbohrungen und sind für Fettschmierung vorgesehen ➤ Bild. Der Axialteil ist mit einem Lithiumkomplexseifenfett nach GA08 befettet.
Bauform NKIA, NKIB
Nadel-Schrägkugellager sind mit Öl oder Fett schmierbar. Zum Schmieren hat der Außenring eine Schmierrille und eine Schmierbohrung ➤ Bild und ➤ Bild. Wird mit Fett geschmiert, muss vor dem Einbau der Lager der Radial- und Axialteil mit dem gleichen Fett befettet werden.
Abdichtung in der Anschlusskonstruktion vorsehen
Kombinierte Nadellager sind nicht abgedichtet. Bei nicht abgedichteten Lagern muss die Abdichtung der Lagerstelle in der Anschlusskonstruktion erfolgen. Diese muss zuverlässig verhindern, dass:
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Abdichtung der Lagerstelle in der Umgebungskonstruktion – Beispiel
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Schutzkappen ohne Schmierlöcher eignen sich für Fettschmierung
Lager in der Ausführung Z haben eine Schutzkappe, die über den Axiallagerteil greift ➤ Abschnitt und ➤ Bild, ➤ Bild und ➤ Bild. Schutzkappen ohne Schmierlöcher bilden eine Spaltdichtung und halten das Schmierfett im Axialteil zurück (betrifft die Bauformen NX..-Z, NKX..-Z, NKXR..-Z).
Grenz- und Bezugsdrehzahlen in den Produkttabellen
In den Produkttabellen sind für die Lager im Allgemeinen zwei Drehzahlen angegeben:
Die Grenzdrehzahl nG ist die kinematisch zulässige Drehzahl eines Lagers. Sie darf auch bei günstigen Einbau- und Betriebsbedingungen nicht ohne vorherige Rücksprache mit Schaeffler überschritten werden ➤ Link. Die Werte in den Produkttabellen gelten für Ölschmierung.
Werte bei Fettschmierung
Bei Fettschmierung sind jeweils 60% des in den Produkttabellen angegebenen Wertes zulässig.
nϑr dient zur Berechnung von nϑ
Die thermische Bezugsdrehzahl nϑr ist keine anwendungsbezogene Drehzahlgrenze, sondern eine rechnerische Hilfsgröße zur Ermittlung der thermisch zulässigen Betriebsdrehzahl nϑ ➤ Link.
Für NKXR, NKXR..-Z, NKIA, NKIB ist die thermisch zulässige Bezugsdrehzahl nϑr in den Produkttabellen angegeben. Für die Lager NX und NKX ist die Bezugsdrehzahl nϑr nach DIN ISO 15312:2004 nicht definiert und deshalb nur die Grenzdrehzahl nG angegeben.
Zur Berechnung der thermisch zulässigen Betriebsdrehzahl nϑ sind NKXR(..-Z) wie Axiallager und NKIA, NKIB wie Radiallager zu betrachten.
Der Schaeffler Geräuschindex (SGI) ist für diese Lagerart noch nicht verfügbar ➤ Link. Die Einführung und Aktualisierung der Daten für diese Baureihen erfolgt sukzessiv.
Limitierende Größen
Die Betriebstemperatur der Lager ist begrenzt durch:
Mögliche Betriebstemperaturen für kombinierte Nadellager ➤ Tabelle.
Zulässige Temperaturbereiche
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Betriebstemperatur |
Kombinierte Nadellager Vollkugelige Lager, Lager mit Stahlblechkäfig oder mit Polyamidkäfig PA66 |
|---|---|
|
|
–30 °C bis +120 °C |
Sind Temperaturen zu erwarten, die außerhalb der angegebenen Werte liegen, bitte bei Schaeffler rückfragen.
Standard sind Stahlblech- oder Kunststoffkäfige
Die Käfige der Radiallager sind aus Stahlblech oder aus Kunststoff und beidseitig geschlossen. Lager mit Polyamidkäfig PA66 haben das Nachsetzzeichen TV. Die Käfige für den Axiallagerteil sind beidseitig geschlossen oder einseitig offen. Standard ist hier Stahlblech oder glasfaserverstärktes Polyamid PA66, abhängig von der Lagerbauform.
Bei hohen Dauertemperaturen und Anwendungen mit schwierigen Betriebsbedingungen sollten Lager mit Stahlblechkäfig eingesetzt werden. Bestehen Unsicherheiten bezüglich der Käfigeignung, bitte bei Schaeffler rückfragen.
Standard ist CN
Kombinierte Nadellager mit Innenring haben serienmäßig die radiale Lagerluft CN (normal) ➤ Tabelle. CN wird im Kurzzeichen nicht angegeben.
Die Werte der radialen Lagerluft bei Lagern mit Innenring entsprechen DIN 620-4:2004 (ISO 5753‑1:2009) ➤ Tabelle. Sie gelten für Lager im unbelasteten, messkraftfreien Zustand (ohne elastische Deformation).
Zur Liefermöglichkeit von Lagern mit anderer radialer Lagerluft als CN (beispielsweise C2, C3, C4) bitte bei Schaeffler anfragen.
Radiale Lagerluft von kombinierten Nadellagern mit Innenring
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Nenndurchmesser der Bohrung |
Radiale Lagerluft |
||
|---|---|---|---|
|
d |
CN |
||
|
mm |
μm |
||
|
über |
bis |
min. |
max. |
|
‒ |
24 |
20 |
45 |
|
24 |
30 |
20 |
45 |
|
30 |
40 |
25 |
50 |
|
40 |
50 |
30 |
60 |
|
50 |
65 |
40 |
70 |
|
65 |
80 |
40 |
75 |
|
80 |
100 |
50 |
85 |
Für Lager ohne Innenring gilt der Hüllkreisdurchmesser Fw
Für Lager ohne Innenring gilt anstelle der radialen Lagerluft das Maß des Hüllkreisdurchmessers Fw. Der Hüllkreis ist der innere Begrenzungskreis der Nadelrollen bei spielfreier Anlage an der Außenlaufbahn. Im eingebauten Zustand der Lager liegt der Hüllkreisdurchmesser Fw in der Toleranzklasse F6. Voraussetzung dafür ist, dass die Bohrungstoleranzen für Lager ohne Innenring eingehalten werden ➤ Abschnitt und ➤ Tabelle. Abmaße für die Toleranzklasse F6 ➤ Tabelle.
Abmaße des Hüllkreisdurchmessers
|
Hüllkreisdurchmesser Fw |
Toleranzklasse F6 Toleranz des Hüllkreisdurchmessers Fw |
||
|---|---|---|---|
|
mm |
oberes Abmaß |
unteres Abmaß |
|
|
über |
bis |
μm |
μm |
|
3 |
6 |
+18 |
+10 |
|
6 |
10 |
+22 |
+13 |
|
10 |
18 |
+27 |
+16 |
|
18 |
30 |
+33 |
+20 |
|
30 |
50 |
+41 |
+25 |
|
50 |
80 |
+49 |
+30 |
|
80 |
120 |
+58 |
+36 |
|
120 |
180 |
+68 |
+43 |
|
180 |
250 |
+79 |
+50 |
|
250 |
315 |
+88 |
+56 |
|
315 |
400 |
+98 |
+62 |
|
400 |
500 |
+108 |
+68 |
Die Hauptabmessungen der kombinierten Nadellager entsprechen ISO 15:2017 (DIN 616:2000 und DIN 5429-1:2005). Ausgenommen hiervon sind bei den Nadel-Axial-Rillenkugellagern die Bauformen NX und NX..-Z, diese sind nicht genormt.
Die Grenzmaße für Kantenabstände entsprechen DIN 620-6:2004. Übersicht und Grenzwerte ➤ Abschnitt.
Die Maß-, Form- und Lauftoleranzen der Lager entsprechen der Toleranzklasse Normal:
Davon ausgenommen sind:
Die Bedeutung der in diesem Kapitel verwendeten Nachsetzzeichen zeigt ➤ Tabelle sowie medias interchange http://www.schaeffler.de/std/1B69.
Nachsetzzeichen und ihre Bedeutung
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Nachsetzzeichen |
Bedeutung der Nachsetzzeichen |
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|---|---|---|
|
TV |
Lager mit Radialkäfig aus glasfaserverstärktem Polyamid 66 |
Standard |
|
XL |
X-life-Lager |
Standard |
|
Z |
Lager mit Schutzkappe, Axialteil befettet mit Lithiumkomplexseifenfett nach GA08 |
Standard |
Beispiele zur Bildung der Lagerbezeichnung
Die Bezeichnung der Lager folgt einem festgelegten Schema. Beispiele ➤ Bild bis ➤ Bild. Für die Bildung der Kurzzeichen gilt teilweise DIN 623-1 ➤ Bild.
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Nadel-Axial-Rillenkugellager ohne Innenring, für Fettschmierung: |
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Nadel-Axial-Zylinderrollenlager, mit Schutzkappe, mit empfohlenem Innenring: |
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Nadel-Schrägkugellager, zweiseitig wirkend, mit Standardinnenring: |
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Lebensdauer für Radial- und Axialteil getrennt ermitteln
Bei kombinierten Nadellagern muss die Lebensdauer des Radiallagers und des Axiallagerteils immer getrennt voneinander ermittelt werden ➤ Formel und ➤ Formel. Für die Lagerstelle ist dann der jeweils niedrigere Wert gültig.
P = Fr bzw. Fa bei rein radialer bzw. rein axialer Belastung konstanter Größe und Richtung
Die zur Dimensionierung dynamisch beanspruchter Lager verwendete Lebensdauer-Grundgleichung L = (C/P)p setzt eine zentrisch wirkende Belastung konstanter Größe und Richtung voraus. Bei Radiallagern ist das eine rein radiale Belastung Fr, bei Axiallagern eine rein axiale Belastung Fa. Für die Berechnung der Ermüdungslebensdauer bei kombinierten Nadellagern wird deshalb für P in die Lebensdauergleichung die Lagerbelastung Fr bzw. Fa eingesetzt (Pr = Fr bzw. Pa = Fa) ➤ Formel und ➤ Formel.
Der Radialteil des kombinierten Nadellagers darf nur radial belastet werden. Für Pr gilt ➤ Formel.
Dynamische äquivalente Belastung
Legende
| Pr | N |
Dynamische äquivalente Lagerbelastung für das Radiallager |
| Fr | N |
Radiale Belastung |
Das Axiallager kann nur axial belastet werden. Bei zentrisch wirkender axialer Belastung gilt für Pa ➤ Formel.
Für Nadel-Schrägkugellager gilt, dass die Axiallast Fa maximal 0,25 · Fr betragen darf.
Dynamische äquivalente Belastung
Legende
| Pa | N |
Dynamische äquivalente Lagerbelastung für den Axiallagerteil |
| Fa | N |
Axiale Belastung |
Die statische äquivalente Lagerbelastung muss sowohl für das Radiallager als auch für den Axialteil ermittelt werden ➤ Formel und ➤ Formel.
Statische äquivalente Belastung
Statische äquivalente Belastung
Legende
| P0r | N |
Statische äquivalente Lagerbelastung für das Radiallager |
| F0r | N |
Größte auftretende radiale Belastung (Maximalbelastung) |
| P0a | N |
Statische äquivalente Lagerbelastung für den Axiallagerteil |
| F0a | N |
Größte auftretende axiale Belastung (Maximalbelastung) |
S0a bei Nadel-Schrägkugellagern
Neben der nominellen Lebensdauer L (L10h) ist immer auch die statische Tragsicherheit S0 zu überprüfen ➤ Formel. Die Berechnung muss sowohl für das Radiallager (S0r) als auch für den Axialteil (S0a) erfolgen. Die axiale statische Tragsicherheit S0a muss ＞ 1,5 sein.
Statische Tragsicherheit
Legende
| S0r, S0a | - |
Statische Tragsicherheit |
| C0r, C0a | N |
Statische Tragzahl |
| P0r, P0a | N |
Statische äquivalente Lagerbelastung |
Um Schlupfschäden zu vermeiden, ist eine radiale Mindestbelastung von P ＞ C0r/60 notwendig
Damit zwischen den Kontaktpartnern kein Schlupf auftritt, muss der Radialteil stets ausreichend hoch belastet sein. Für Dauerbetrieb ist dazu erfahrungsgemäß eine radiale Mindestbelastung in der Größenordnung von P ＞ C0r/60 erforderlich. In den meisten Fällen ist die Radiallast allerdings durch das Gewicht der gelagerten Teile und die äußeren Kräfte schon höher als die erforderliche Mindestbelastung.
Ist die radiale Mindestbelastung niedriger als oben angegeben, bitte bei Schaeffler rückfragen.
Der Axialteil der Lagerung muss mit 1% der axialen statischen Tragzahl C0a vorgespannt werden.
Lagerringe auf ganzem Umfang und ganzer Breite abstützen
Damit die Tragfähigkeit der Lager voll genutzt werden kann und die geforderte Lebensdauer erreicht wird, müssen die Lagerringe durch Auflageflächen auf ihrem ganzen Umfang und über die volle Laufbahnbreite fest und gleichmäßig abgestützt werden. Die Abstützung ist als zylindrische Sitzfläche ausführbar. Die Sitz- und Auflageflächen sollen nicht durch Nuten, Bohrungen oder sonstige Ausnehmungen unterbrochen sein. Die Genauigkeit der Gegenstücke muss bestimmten Anforderungen entsprechen ➤ Tabelle und ➤ Tabelle.
Für eine sichere radiale Befestigung sind feste Passungen notwendig
Neben der ausreichenden Abstützung der Ringe müssen die Lager auch radial sicher befestigt werden, damit die Lagerringe auf den Gegenstücken (Welle und Gehäusebohrung) unter Last nicht „wandern“. Das geschieht im Allgemeinen durch feste Passungen zwischen den Lagerringen und den Gegenstücken. Werden die Ringe nicht ausreichend oder fehlerhaft befestigt, kann dies zu schweren Schäden an den Lagern und angrenzenden Maschinenteilen führen. Bei der Wahl der Passungen sind Einflussgrößen wie Umlaufverhältnisse, die Höhe der Belastung, die Lagerluft, Temperaturverhältnisse, die Ausführung der Gegenstücke, Ein- und Ausbaumöglichkeiten usw. zu berücksichtigen.
Bei der Gestaltung der Lagerung sind die folgenden Angaben aus den technischen Grundlagen zu berücksichtigen:
Die Lager müssen auch in axialer Richtung sicher festgelegt sein
Da eine feste Passung allein meist nicht ausreicht, die Lagerringe auf der Welle und in der Gehäusebohrung auch in axialer Richtung sicher fest-zulegen, muss dies in der Regel durch eine zusätzliche axiale Befestigung bzw. Sicherung erfolgen. Die axiale Fixierung der Lagerringe ist auf die Art der Lagerung abzustimmen. Geeignet sind prinzipiell Wellen- und Gehäuseschultern, Sicherungsringe usw. ➤ Bild, ➤ Bild und ➤ Bild. Bei Festlagern und Lagern mit geteiltem Innenring (Bauform NKIB) ist die beidseitige axiale Abstützung der Lagerringe besonders wichtig.
Axiale Sicherung durch Sprengring
Bei den Bauformen NX und NX..-Z wird der Sicherungsring in die Ringnut im Lageraußenring eingesetzt ➤ Bild. Solche in die Nut eingesetzte Sprengringe sind eine besonders raumsparende und kostengünstige Art, die Lager axial am Gehäuse festzusetzen. Die Sprengringe müssen zusätzlich zum Lager bestellt werden.
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Kombiniertes Nadellager
|
 |
Die axiale Festlegung dieser Lager in einer Richtung kann über das Nadellager mit integrierter Gehäusescheibe erfolgen.
Toleranzklassen und Oberflächenausführungen für die Welle und die Gehäusebohrung zeigen ➤ Tabelle und ➤ Tabelle.
Toleranzklassen und Oberflächenausführung für die Welle – Lager mit Innenring
|
Baureihe |
Wellentoleranz |
Rundheitstoleranz |
Parallelitätstoleranz |
|---|---|---|---|
|
max. |
max. |
||
|
NKIA, NKIB |
k6 Ⓔ |
IT4/2 |
IT4 |
|
NX, NKX, NKXR |
k6 Ⓔ | IT4/2 | IT4 |
Toleranzklassen und Oberflächenausführung für die Gehäusebohrung
|
Baureihe |
Bohrungstoleranz nach ISO 286-2 |
Rundheitstoleranz |
Parallelitätstoleranz |
|---|---|---|---|
|
max. |
max. |
||
|
NKIA, NKIB |
M6 Ⓔ |
IT5/2 |
IT4 |
|
NX, NKX, NKXR |
K6 Ⓔ, M6 Ⓔ (für starre Lagerung) |
IT5/2 | IT4 |
Zahlenwerte für ISO-Grundtoleranzen (IT-Qualitäten) nach ISO 286-1:2010
|
IT-Qualität |
Nennmaß in mm |
|||||
|---|---|---|---|---|---|---|
|
über |
6 |
10 |
18 |
30 |
50 |
|
|
bis |
10 |
18 |
30 |
50 |
80 |
|
|
Werte in μm |
||||||
|
IT4 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
IT5 |
6 |
8 |
9 |
11 |
13 |
|
|
IT6 |
9 |
11 |
13 |
16 |
19 |
|
|
IT7 |
15 |
18 |
21 |
25 |
30 |
|
Ra darf nicht zu groß sein
Die Rauheit der Lagersitze ist auf die Toleranzklasse der Lager abzustimmen. Der Mittenrauwert Ra darf nicht zu groß werden, damit der Übermaßverlust in Grenzen bleibt. Die Wellen müssen geschliffen, die Bohrungen feingedreht werden. Richtwerte in Abhängigkeit von der IT‑Qualität der Lagersitzflächen ➤ Tabelle.
Rauheitswerte für zylindrische Lagersitzflächen – Richtwerte
|
Nenndurchmesser d (D) |
empfohlener Mittenrauwert |
||||
|---|---|---|---|---|---|
|
mm |
μm |
||||
|
Durchmessertoleranz (IT-Qualität) |
|||||
|
über |
bis |
IT7 |
IT6 |
IT5 |
IT4 |
|
‒ |
80 |
1,6 |
0,8 |
0,4 |
0,2 |
Die Anlageflächen für die Ringe müssen ausreichend hoch sein
Die Anschlussmaße von Wellen- und Gehäuseschultern, Abstandsringen, Sicherungsringen usw. müssen sicherstellen, dass die Anlageflächen für die Lagerringe ausreichend hoch sind. Bewährte Anschlussmaße für die Radien und die Durchmesser der Anlageschultern sind in den Produkttabellen angegeben. Diese Maße sind Grenzmaße (Größt- oder Kleinstmaße); sie dürfen nicht über- oder unterschritten werden.
Der Übergang von der Lagersitzstelle zur Anlageschulter ist mit einer Rundung nach DIN 5418 oder einem Freistich nach DIN 509 zu gestalten. Maximale Kantenabstände der Innenringe sind nach DIN 620-6 zu berücksichtigen.
Bei NKX und NKXR Sitz des Axiallagerteils im Gehäuse freistellen
Um Doppelpassungen zu vermeiden, muss bei den Lagern NKX und NKXR der Durchmesser der Anlagefläche für die Gehäusescheibe in der Anschlusskonstruktion mindestens +0,5 mm größer sein, als das Maß D1 bzw. D2 der Lagerscheibe ➤ Bild. Werte für die Durchmesser D1 und D2.
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Freigestellte Gehäusescheibe in der Anschlusskonstruktion für NKX und NKXR D1 = Abmessung der Gehäusescheibe ohne Schutzkappe D2 = Abmessung der Gehäusescheibe mit Schutzkappe |
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Laufbahn als Wälzlagerlaufbahn ausführen
Werden Nadellager ohne Innenring eingesetzt (sog. Direktlagerungen), dann laufen die Wälzkörper direkt auf der Welle. Bei diesen Lagern muss die Laufbahn für die Wälzkörper auf der Welle als Wälzlagerlaufbahn ausgeführt (gehärtet und geschliffen) sein. Toleranzen und Oberflächenausführungen zeigt ➤ Tabelle. Die Oberflächenhärte der Laufbahn muss 670 HV bis 840 HV betragen, die Härtetiefe CHD oder SHD ausreichend tief sein. Ist die Welle nicht als Laufbahn ausführbar, können die Lager mit den Innenringen IR kombiniert werden ➤ Abschnitt.
Toleranzklassen und Oberflächenausführung für die Welle (Direktlagerung) – ohne Innenring
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Baureihe |
Wellen-toleranz |
Rundheitstoleranz |
Parallelitätstoleranz |
empfohlener Mittenrauwert |
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Ramax (Rzmax) |
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max. |
max. |
μm |
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NX, NKX, NKXR |
k6 Ⓔ |
IT3 |
IT3 |
0,1 (0,4) |
Wird die Oberfläche der Wellenlaufbahn nach DIN 617 ausgeführt, müssen die Tragzahlen Cr in den Produkttabellen um 15% verringert werden.
Als Werkstoffe für die Wälzlagerlaufbahn bei Direktlagerung sind durchhärtende Stähle nach ISO 683-17 (wie 100Cr6) geeignet. Diese Stähle können auch randschichtgehärtet werden.
Einsatzstähle müssen DIN EN ISO 683-17 (wie 17MnCr5, 18CrNiMo7-6) oder EN 10084 (wie 16MnCr5) entsprechen.
Für Flamm- und Induktionshärtung sind Stähle nach DIN EN ISO 683-17 (wie C56E2, 43CrMo4) oder DIN 17212 (wie Cf53) zu verwenden.
Wenn die Laufbahn zwar den Anforderungen an Wälzlagerwerkstoffen entspricht, die Laufbahnhärte jedoch geringer als 670 HV ist, dann darf die Lagerung nicht mit der vollen Tragfähigkeit des Lagers belastet werden. Zur Ermittlung der dynamischen und statischen Belastbarkeit der Lagerung ist die dynamische Tragzahl C der Lager mit dem Minderungsfaktor fH (dynamischer Härtefaktor) und die statische Tragzahl C0r mit dem Minderungsfaktor fH0 (statischer Härtefaktor) zu multiplizieren ➤ Bild und ➤ Bild.
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Dynamischer Härtefaktor bei Minderhärte der Laufbahnen/ Wälzkörper fH = Dynamischer Härtefaktor HV, HRC = Oberflächenhärte |
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Statischer Härtefaktor bei Minderhärte der Laufbahnen/ Wälzkörper fH0 = Statischer Härtefaktor HV, HRC = Oberflächenhärte
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Näherungswert zur Einsatzhärtungs-Härtetiefe
Einen Näherungswert zur Festlegung der Mindesthärtetiefe liefert ➤ Formel. Als Bezugsgröße für die vorliegende Beanspruchung dient die vom Wälzkörperdurchmesser Dw und von der Beanspruchungshöhe abhängige Vergleichsspannung nach der Gestaltänderungsenergiehypothese (GEH).
Einsatzhärtungs-Härtetiefe
Legende
| CHD | mm |
Einsatzhärtungs-Härtetiefe (Case Hardening Depth) |
| Dw | mm |
Wälzkörperduchmesser |
Die lokale Härte muss stets über der lokal erforderlichen Härte liegen, die aus der Vergleichsspannung berechnet werden kann.
Bei diesen Oberflächen-Härteverfahren sind zur Festlegung der erforderlichen Härtetiefe die Belastung und die Kontaktgeometrie zu berücksichtigen.
Für die Berechnung der Einhärtungs-Härtetiefe SHD gilt ➤ Formel:
Einhärtungs-Härtetiefe
Legende
| SHD | mm |
Einhärtungs-Härtetiefe (Surface Hardening Depth) |
| Dw | mm |
Wälzkörperduchmesser |
| Rp0,2 | N/mm2 |
Streckgrenze des Grundwerkstoffs |
Die Ein- und Ausbaumöglichkeiten der kombinierten Nadellager mit thermischen, hydraulischen oder mechanischen Verfahren sind bereits bei der Gestaltung der Lagerstelle zu berücksichtigen.
Die Lager sind montagefreundlich, da nicht selbsthaltend
Kombinierte Nadellager ohne Schutzkappe sind nicht selbsthaltend. Dadurch lassen sich die Lagerteile getrennt voneinander einbauen ➤ Abschnitt. Das vereinfacht den Einbau der Lager besonders dann, wenn beide Lagerringe fest gepasst werden.
Wälzlager sehr sorgfältig behandeln
Wälzlager sind vielfach bewährte Präzisions-Maschinenelemente zur Gestaltung wirtschaftlicher, zuverlässiger und betriebssicherer Lagerungen. Damit diese Produkte ihre Funktion einwandfrei erfüllen und die vorgesehene Gebrauchsdauer ohne Beeinträchtigung erreichen, müssen sie sorgfältig behandelt werden.
Das Schaeffler-Montagehandbuch MH 1 informiert umfassend über die sachgemäße Lagerung, Montage, Demontage und Wartung rotatorischer Wälzlager http://www.schaeffler.de/std/1B68. Daneben enthält es Angaben, die der Konstrukteur für den Ein‑ und Ausbau und die Wartung der Lager schon bei der Gestaltung der Lagerstelle beachten muss. Das Buch liefert Schaeffler auf Anfrage.
Die Weiterentwicklung der Produkte kann auch zu technischen Änderungen an Katalogprodukten führen
Im Mittelpunkt des Interesses von Schaeffler stehen die Optimierung und die Weiterentwicklung seiner Produkte und die Zufriedenheit seiner Kunden. Damit Sie sich als Kunde bestmöglich über diesen Fortschritt und den aktuellen technischen Stand der Produkte informieren können, veröffentlichen wir Produktänderungen gegenüber der gedruckten Ausgabe in unserem elektronischen Produktkatalog.
Änderungen der Angaben und Darstellungen dieses Katalogs behalten wir uns daher vor. Dieser Katalog gibt den Stand bei Drucklegung wieder. Neuere Veröffentlichungen unsererseits (in Printmedien oder digital) gehen automatisch diesem Katalog vor, soweit sie dasselbe Thema betreffen. Bitte prüfen Sie daher stets über unseren elektronischen Produktkatalog, ob aktuellere Informationen oder Änderungshinweise für Ihr gewünschtes Produkt verfügbar sind.
Bei der Auslegung einer Lagerung sind neben den Angaben in diesem Kapitel auch folgende Kapitel in den technischen Grundlagen zu beachten:
