Inhaltsverzeichnis
Axial-Nadellager eignen sich bevorzugt, wenn:
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Axial-Nadellager und Axial-Rillenkugellager – Tragfähigkeits- und Bauraumvergleich Fa = Axiale Belastung Ca = Dynamische Tragzahl Dw = Durchmesser der Nadelrolle T = Axiale Bauhöhe des Axial-Rillenkugellagers |
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Ausführungsvarianten
Axial-Nadellager gibt es als:
Darüber hinaus liefert Schaeffler auf Anfrage Axial-Nadellager für spezielle Anwendungen, z. B. mit Laschen, die als Verdrehsicherung dienen. Solche Lager werden wegen ihrer geringen axialen Bauhöhe unter anderem in Kraftfahrzeug-Schaltgetrieben eingesetzt.
Axial sehr bauraumkleine, einbaufertige Lagereinheiten
Axial-Nadellager gehören zur Gruppe der Axial-Rollenlager. Im Gegensatz zur Kugel hat die Rolle senkrecht zur Rollenachse eine größere Kontaktfläche. Dadurch kann sie höhere Kräfte übertragen, ist steifer und lässt bei gleicher Belastung im Durchmesser kleinere Wälzkörper zu. Die einreihigen, montagefertigen Lager bestehen aus ebenen, bordlosen Axiallagerscheiben, zwischen denen Axial-Nadelkränze angeordnet sind. Ihre axiale Bauhöhe entspricht lediglich dem Durchmesser der Nadeln plus der Dicke der Scheiben. Aufgrund dieser Konstruktion bauen die Lager axial äußerst niedrig. Axialkäfige halten und führen die Wälzkörper. Die Nadelrollen sind aus durchgehärtetem Wälzlagerstahl 100Cr6 gefertigt. Sie haben eine Härte von mindestens 670 HV und werden endprofiliert; d. h., sie fallen zu den Enden hin seitlich leicht ballig ab. Durch den modifizierten Linienkontakt zwischen den Nadelrollen und Laufbahnen werden schädliche Kantenspannungen vermieden. Das wiederum wirkt sich positiv auf die Gebrauchsdauer der Lager aus.
Aufgrund der umfangreichen Kombinationsmöglichkeiten werden die Lagerteile für die Axial-Nadellager immer einzeln geliefert; d. h., es müssen in den Produkttabellen die entsprechenden Axial-Nadelkränze und Axiallagerscheiben immer zusammen bestellt werden.
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Axial-Nadellager Fa = Axiale Belastung
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Die axiale Bauhöhe entspricht dem Nadeldurchmesser
Axial-Nadelkränze AXK bestehen aus formstabilen Kunststoff- oder Metallkäfigen, die mit einer großen Anzahl von Nadelrollen bestückt sind. Aufgrund der hohen Durchmessergleichheit (die Nadelrollen werden mit sehr kleinen Durchmessertoleranzen sortiert) der Nadelrollen untereinander ergibt sich eine sehr gleichmäßige Belastung der Wälzkörper. Da die axiale Bauhöhe der Kränze lediglich durch den Nadeldurchmesser bestimmt ist, benötigen die Lager nur einen äußerst geringen axialen Bauraum.
Als Direktlagerung oder in Verbindung mit Axiallagerscheiben einsetzbar
Die Axial-Nadelkränze werden in der Regel mit Axiallagerscheiben kombiniert. Sollen sie direkt – d. h. ohne diese Scheiben – in die Anschlusskonstruktion eingesetzt werden, ist die Laufbahn für die Nadelrollen als Wälzlagerlaufbahn auszuführen.
Als Wellen- oder Gehäusescheibe verwendbar
Axiallagerscheiben AS passen zu den Axial-Nadelkränzen AXK. Sie sind gestanzt, durchgehärtet, poliert und als Wellen- oder Gehäusescheibe verwendbar. Gehäusescheiben sind außenzentriert, Wellenscheiben innenzentriert. Sie werden eingesetzt, wenn die angrenzenden Maschinenteile nicht als Lauffläche für die Wälzkörper genutzt werden können, jedoch ausreichend starr und formgenau sind.
Der Einsatz kompletter Axial-Nadellager (Axial-Zylinderrollenkranz AXK mit Axiallagerscheiben AS) ist unter anderem dann sinnvoll, wenn beispielsweise hohe Drehzahlen auftreten und die Lagerscheiben deshalb genau zentriert sein müssen oder die Anlaufflächen für die Wälzkörper nicht als Wälzlagerlaufbahn ausgeführt werden können.
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Axiallagerscheiben
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Der Zentrierbund vereinfacht den Einbau der Lager
Axial-Nadellager AXW bestehen aus einer Gehäusescheibe mit Zentrierbund, in die ein Axial-Nadelkranz AXK eingelegt ist. Mit dem Zentrierbund kann die Gehäusescheibe in der Gehäusebohrung genau zentriert werden. Das erleichtert den Einbau der Lager. Die Anlauffläche für den Nadelkranz muss als Wälzlagerlaufbahn ausgeführt sein, d. h. gehärtet und geschliffen sein.
Nur zur Aufnahme axialer Belastungen geeignet
Axiallager mit Zentrierbund nehmen nur Axialbelastungen in einer Richtung auf. Zur Aufnahme kombinierter Radial-Axialbelastungen können diese Lager jedoch mit folgenden Radial-Nadellagern kombiniert werden:
Solche Kombinationen ergeben sehr kompakte und kostengünstige Lagerungen.
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Nadel-Axiallager mit Zentrierbund, mit Nadelhülsen kombiniert Fa = Axiale Belastung Fr = Radiale Belastung
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Nadel-Axiallager mit Zentrierbund, mit Nadellager kombiniert Fa = Axiale Belastung Fr = Radiale Belastung
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Für einseitig wirkende, hohe axiale Belastungen
Einreihige Axial-Nadellager nehmen hohe axiale Belastungen sowie axiale Stoßbelastungen aus einer Richtung auf, sie dürfen jedoch radial nicht belastet werden. Radiale Belastungen müssen von einem andern Lager aufgenommen werden
Die Lager lassen keine Schiefstellungen zwischen der Welle und dem Gehäuse zu. Treten Winkelfehler zwischen den Auflageflächen an der Welle und im Gehäuse auf, so führt dies zu Schäden am Lager und zu einer Verringerung der Gebrauchsdauer.
Möglich ist Öl- oder Fettschmierung
Axial-Nadellager und Axial-Nadelkränze sind nicht befettet. Die Lager müssen mit Öl oder Fett geschmiert werden.
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.
Bestehen Unsicherheiten darüber, ob der gewählte Schmierstoff für die Anwendung geeignet ist, bitte bei Schaeffler bzw. beim Schmierstoffhersteller rückfragen.
Ölwechselfristen einhalten
Gealtertes Öl und im Öl enthaltene Additive können bei höheren Temperaturen die Gebrauchsdauer der Kunststoffe beeinträchtigen. Vorgegebene Ölwechselfristen müssen deshalb unbedingt eingehalten werden.
Abdichtung in der Anschlusskonstruktion vorsehen
Die Lager sind nicht abgedichtet; d. h., die Abdichtung der Lagerstelle muss in der Anschlusskonstruktion erfolgen. Diese muss zuverlässig verhindern, dass:
Grenz- und Bezugsdrehzahlen in den Produkttabellen
In den Produkttabellen sind für die Lager zwei Drehzahlen angegeben:
die kinematische Grenzdrehzahl nG
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. Die Werte in den Produkttabellen gelten für Ölschmierung.
Werte bei Fettschmierung
Bei Fettschmierung sind jeweils 25% 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.
Der Schaeffler Geräuschindex (SGI) ist für diese Lagerart noch nicht verfügbar. Die Einführung und Aktualisierung der Daten für diese Baureihen erfolgt sukzessiv.
Limitierende Größen
Die Betriebstemperatur der Lager ist begrenzt durch:
Mögliche Betriebstemperaturen der Axial-Nadellager.
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Betriebstemperatur |
Korrosionsbeständige Ausführung (Corrotect-beschichtet) oder Polyamid PA66 |
Lager mit Stahlblechkäfig |
|---|---|---|
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–20 °C bis +120 °C |
–20 °C bis +120 °C |
Sind Temperaturen zu erwarten, die außerhalb der angegebenen Werte liegen, bitte bei Schaeffler rückfragen.
Standardkäfige sind aus Stahlblech
Standardkäfige. Andere Käfigausführungen sind auf Anfrage lieferbar. Bei solchen Käfigen können jedoch die Eignung für hohe Drehzahlen und hohe Temperaturen sowie die Tragzahlen von den Angaben für die Lager mit den Standardkäfigen abweichen.
Bei hohen Dauertemperaturen und Anwendungen mit schwierigen Betriebsbedingungen sollten Lager mit Blechkäfig eingesetzt werden. Bestehen Unsicherheiten bezüglich der Käfigeignung, bitte bei Schaeffler rückfragen.
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Lagerreihe |
Massivkäfig aus Polyamid PA66 |
Stahlblechkäfig |
Korrosionsbeständige Ausführung |
|---|---|---|---|
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TV |
RR |
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innerer Käfigdurchmesser |
|||
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AXK |
bis 8 |
ab 10 |
auf Anfrage |
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AXW |
– |
ab 10 |
auf Anfrage |
Axialspiel bzw. Vorspannung werden durch die Anwendung bestimmt
Bei Axial-Nadellagern ergibt sich die Lagerluft (das Axialspiel) erst beim Einbau der Lager. Das erforderliche Axialspiel der Lagerung hängt von der Anwendung ab und muss die Verhältnisse der Lagerung im betriebswarmen und belasteten Zustand berücksichtigen. Sind Axial-Nadellager beispielsweise bei überwiegend statischer Beanspruchung Erschütterungen ausgesetzt, müssen sie leicht vorgespannt werden. Die Vorspannung kann hier dann u. a. mit kalibrierten Blechen (Passscheiben) erfolgen. Geeignet sind auch Wellenmutter, Federscheiben usw. Es ist grundsätzlich sicherzustellen, dass beim Betrieb kein Schlupf zwischen den Wälzkörpern und Laufbahnen auftritt.
Bestehen Unsicherheiten bzgl. der korrekten Einstellung, bitte bei Schaeffler rückfragen.
Die Hauptabmessungen der Axial-Nadellager entsprechen ISO 104:2015. Die Hauptabmessungen der Axial-Nadelkränze entsprechen DIN 5405-2:2016, die der Axiallagerscheiben DIN 5405-3:2016. Axial-Nadellager mit Zentrierbund sind nicht genormt.
Die Axiallagerscheiben passen sich der Genauigkeit der Anlagefläche an. Sie sind bei einer zentrischen Mindestbelastung von 200 N eben.
Toleranzen des Bohrungs- und Außendurchmessers sowie die der Breite der Lagerteile.
Die Sortentoleranzen und Sortenintervalle der Nadelrollen-Durchmesser entsprechen ISO 3096:1996 bzw. DIN 5402-3:2012, Güteklasse G2.
Die Durchmesser-Sortentoleranz der Nadelrollen in den Axial-Nadelkränzen AXW beträgt 2 μm.
Toleranzen der Lagerteile
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Baureihe |
Bohrung |
Außendurchmesser |
Höhe |
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|---|---|---|---|---|---|---|
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Toleranzklasse |
Toleranzklasse |
Abmaße |
||||
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mm |
||||||
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AXK |
Dc1 |
E11 |
Dc |
c12 |
Dw |
0 –0,01 |
|
AXW |
Dc1 |
E12 |
‒ |
‒ |
B |
0 –0,2 |
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AS |
d |
E12 |
D |
e12 |
B1 |
±0,05 |
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Lagerteile
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Die Bedeutung der in diesem Kapitel verwendeten Nachsetzzeichen zeigt sowie medias interchange http://www.schaeffler.de/std/1B69.
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Nachsetzzeichen |
Bedeutung der Nachsetzzeichen |
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|---|---|---|
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RR |
rostgeschützte Ausführung, |
Sonderausführung, auf Anfrage |
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TV |
Kunststoffkäfig aus glasfaserverstärktem Polyamid PA66 |
Standard |
Beispiele zur Bildung der Lagerbezeichnung
Die Bezeichnung der Lager folgt einem festgelegten Schema. Beispiele. Für die Bildung der Kurzzeichen der Axial-Nadelkränze und Axiallagerscheiben gilt DIN 623-1.
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Axial-Nadellager, bestehend aus Axial-Nadelkranz und Axiallagerscheiben |
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Axial-Nadellager mit Zentrierbund, kombiniert mit Axiallagerscheibe und Nadelhülse |
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Axial-Zylinderrollenlager können nur axiale Kräfte aufnehmen. In die Lebensdauergleichung wird deshalb für P der Wert von Fa eingesetzt.
Dynamische äquivalente Belastung
Legende
| P | N |
Dynamische äquivalente Lagerbelastung |
| Fa | N |
Axiale Belastung. |
Kombinierte Belastungen sind nicht möglich
Bezüglich Belastungsrichtung gelten hier die gleichen Bedingungen wie bei der dynamischen äquivalenten Lagerbelastung; d. h., kombinierte Belastungen sind nicht zulässig. In die Lebensdauergleichung wird deshalb für P0 der Wert von F0a eingesetzt.
Statische äquivalente Belastung
Legende
| P0 | N |
Statische äquivalente Lagerbelastung |
| F0a | N |
Größte auftretende axiale Belastung (Maximalbelastung). |
Neben der nominellen Lebensdauer L (L10h) ist immer auch die statische Tragsicherheit S0 zu überprüfen.
Statische Tragsicherheit
Legende
| S0 |
Statische Tragsicherheit |
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| C0 | N |
Statische Tragzahl |
| P0 | N |
Statische äquivalente Lagerbelastung. |
Niedrig belastete Wälzlager sind besonders schlupfgefährdet
Um Schlupfschäden zu vermeiden, muss auf das Lager eine axiale Mindestbelastung Fa min aufgebracht werden. Besonders bei Vertikallagerungen ist die erforderliche axiale Mindestbelastung Fa min jedoch meist schon allein durch das Eigengewicht der Lagerteile und die äußeren Kräfte gegeben. Ist dies nicht der Fall, muss die Lagerung z. B. mit Federn oder einer Wellenmutter vorgespannt werden.
Axiale Mindestbelastung
Legende
| Fa min | N |
Axiale Mindestbelastung |
| C0a | N |
Statische Tragzahl axial |
| ka |
Beiwert zur Bestimmung der Mindestbelastung; ka = 3 |
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| n | min–1 |
Drehzahl. |
Gestaltung der Anschlussteile
Axial-Nadellager tolerieren keine Winkelfehler. Die Auflageflächen der Lagerteile an der Welle und im Gehäuse müssen deshalb senkrecht zur Wellenachse stehen, die Anschlussteile steif und eben sein. Sie sind so auszuführen, dass die Lagerscheiben möglichst am gesamten Umfang und über die ganze Laufbahnbreite unterstützt werden.
Anlaufflächen als Wälzlagerlaufbahn ausführen
Für minimalsten axialen Bauraum können die Axial-Nadelkränze auch direkt (d. h. ohne Axiallagerscheiben) in der Anschlusskonstruktion laufen. Dann – und wenn die Tragfähigkeit der Axial-Nadelkränze voll genutzt werden soll – müssen die Laufbahnen auf der Welle und im Gehäuse als Wälzlagerlaufbahn ausgeführt sein bzw. der Qualität und Härte der Axiallagerscheiben entsprechen. Zur Gestaltung der Laufbahn auf der Welle und im Gehäuse sind die Laufbahnmaße Ea und Eb der Axial-Nadelkränze zu beachten. Die Einhaltung der Werte stellt sicher, dass die Laufbahnen für die Nadelrollen – unter Berücksichtigung eines möglichen Axialversatzes des Nadelkranzes – ausreichend dimensioniert sind.
Ausführung der Laufbahnen
Gestaltung der Anlaufflächen:
Bewährte Toleranzen enthält. Werden die Angaben eingehalten, ergibt sich eine korrekte radiale Führung der Lagerelemente.
Toleranzen für Wellen und Gehäusebohrungen
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Lagerbauteil |
Toleranzklasse für |
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|---|---|---|---|
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Welle |
Bohrung |
||
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AXK |
innengeführt |
h8 |
‒ |
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AS |
als Gehäusescheibe außenzentriert |
Welle freigestellt |
H9 |
|
als Wellenscheibe innenzentriert |
h8 |
Bohrung freigestellt |
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Es gilt die Hüllbedingung Ⓔ.
Toleranzen für den Zentrierbund in der Gehäusebohrung
Sollen Axial-Nadellager AXW mit Nadelhülsen, Nadelbüchsen oder Nadellagern kombiniert werden, sind für die Bohrung des Zentrierbunds im Gehäuse die gleichen Bohrungstoleranzen zu wählen wie für die Radiallager.
Freistellung der Wellen- und Gehäusescheiben
Werden die Lagerscheiben auf der Welle zentriert, dann müssen sie in der Gehäusebohrung radiales Spiel haben, werden sie im Gehäuse zentriert, muss zwischen der Scheibenbohrung und der Welle radiales Spiel vorhanden sein.
Führung der Axial-Rollenkränze
Für möglichst niedrige Gleitgeschwindigkeiten an den Führungsflächen werden die Axial-Nadelkränze in der Regel auf der Welle geführt. Darauf ist besonders bei hohen Drehzahlen zu achten.
Die Ein- und Ausbaumöglichkeiten der Lager sind bereits bei der Gestaltung der Lagerstelle zu berücksichtigen.
Die Lager sind montagefreundlich, da nicht selbsthaltend
Axial-Nadellager sind nicht selbsthaltend. Dadurch lassen sich die Lagerteile getrennt voneinander einbauen. Das vereinfacht den Einbau der Lager.
Einbaulage der Lagerscheiben
Die Axiallagerscheiben AS sind beidseitig als Laufbahn verwendbar; d. h., es kann jede Seite der Scheibe den Nadelrollen zugewandt sein.
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.
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:
Axiallagerscheiben
Axial-Nadelkranz
