Gestaltung der Lagerung

Anschlusskonstruktion bei Gelenklagern

Die an Welle und Gehäusebohrung benötigten Fasen, Radien, Kantenbrüche sowie die Oberflächenbeschaffenheit sind wie folgt definiert.

Fasen, Radien und Kantenabstände

Gelenklager haben konvexe Übergänge von der Mantelfläche und der Bohrung zu den Stirnflächen. Das erleichtert den Einbau.

Die Lagerringe müssen an den Wellen- und Gehäuseschultern anliegen. Deshalb darf der größte Radius der Wellen- und Gehäuseanlagefläche nicht größer sein als der kleinste Kantenabstand r_1 min, r_2 min des Lagers.

Bei Gelenklagern sollen die Welle und die Gehäusebohrung der Anschlusskonstruktion eine Schlupffase zwischen 10° und 20° aufweisen, ➤ Bild. Grate entfernen.

Kantenabstände

Axial ·

Radial

Schlupffasen

Oberfläche der Welle und Gehäusebohrung

Die Sitzflächen der Lager sind so zu gestalten, dass die durch die Lager eingeleiteten Kräfte keine unzulässigen Formveränderungen an der Welle und dem Gehäuse erzeugen und keine bleibenden Deformationen am Gelenklager hervorrufen.

ACHTUNG

Bei hochbelasteten Gelenklagern mit p ≧ 80 N/mm² sind die Welle und das Gehäuse zu prüfen!

Eine mögliche Vorspannung und ein damit verbundenes Reibmoment im Lager muss bei der Gestaltung der Lagerung berücksichtigt werden! Die Genauigkeit der Anschlusskonstruktion ist deshalb mit Schaeffler abzustimmen!

Rauheit der Lagersitze

Für die Rauheit der Lagersitze gelten die empfohlenen Werte, siehe Tabelle.

Rauheitswerte

Lagersitzfläche	Rauheit
Lagersitzfläche	μm
Gehäusebohrung	≦ Rz 16
Welle	≦ Rz 10

Form- und Lagetoleranzen der Lagersitzflächen

Die Formgenauigkeit der Sitzflächen hängt ab vom Einsatz der Gelenklager und den Betriebsbedingungen. Für die gewünschte Passung müssen die Lagersitze auf der Welle und im Gehäuse bestimmte Toleranzen einhalten, ➤ Bild und Tabelle.

Toleranzen für Bohrungen und Wellen entsprechen den Grundtoleranzen nach ISO 286-2.

Richtwerte für die Form- und Lagetoleranzen

t₁ = Rundheitstoleranz · t₂ = Parallelitätstoleranz · t₃ = Planlauftoleranz der Anlageschultern · t₄ = Geradheitstoleranz

Genauigkeit der Lagersitzflächen

Der Genauigkeitsgrad für die Toleranzen der Lagersitze auf der Welle und im Gehäuse entspricht den Grundtoleranzen nach ISO 286-1, siehe Tabelle.

ACHTUNG

Bei Anwendung der Passungen nach ISO 286-1 gilt grundsätzlich die Hüllbedingung Ⓔ!

Form- und Lagetoleranzen der Lagersitzflächen

Lagersitzfläche	Grundtoleranzgrade^**
	Rundheitstoleranz	Parallelitätstoleranz	Planlauftoleranz der Anlageschulter	Geradheitstoleranz
	t₁	t₂	t₃	t₄
Welle	IT6/2	IT6	IT10/2	IT6/2
Gehäuse	IT6/2	IT6	IT10/2	IT6/2

^**ISO‑Grundtoleranzen (IT‑Qualitäten) nach ISO 286.

Anschlusskonstruktion von Gleitbuchsen

Bei der Gestaltung der Anschlusskonstruktion von Gleitbuchsen wird unterschieden nach der Lagerart. Die Hinweise zu ELGOGLIDE-Gleitbuchsen und ELGOTEX-Wickelbuchsen sind ähnlich und wurden zusammengefasst.

ELGOGLIDE-Gleitbuchsen und ELGOTEX-Wickelbuchsen

Welle und Gehäusebohrung nach Vorgabe ausführen, ➤ Bild. Für die Welle wird eine Rauheit Rz 1 empfohlen. Eine höhere Rauheit verringert die Gebrauchsdauer der Gleitbuchsen. Eine Rauheit größer als Rz 4 vermeiden.

Gestaltung
der Anschlussbauteile

d_w, D_A: Empfohlene Einbautoleranzen, siehe Tabelle

Welle ·

Gehäusebohrung ·

Gerundet

ELGOGLIDE-Gleitbuchsen

Für optimale Bedingungen die Welle härten und die Oberfläche hartverchromt oder aus NIRO‑Stahl verwenden. Für erhöhte Belastungen soll die Stahlhärte mindestens 55 HRC betragen. Geringere Härten können die Lebensdauer reduzieren.

ELGOTEX-Wickelbuchsen

Für optimale Bedingungen die Welle härten. Für erhöhte Belastungen soll die Stahlhärte mindestens 55 HRC betragen. Geringere Härten können die Lebensdauer reduzieren.

Soll das Volumen der Gleitschicht voll genutzt werden, dann ist die Laufbahn auf der Welle hart, korrosionsgeschützt und glatt auszuführen.

Metall-PolymerVerbundgleitbuchsen

Die Wellen sind anzufasen und alle scharfen Kanten sind zu verrunden. Für einfacheres Einpressen, Fase als f_G × 20° ±5° ausführen, siehe Tabelle und ➤ Bild.

Empfohlene Einbautoleranzen für Welle und Gehäusebohrung beachten, siehe Tabelle.

Für die Gehäusebohrung wird eine Rautiefe Rz 10 empfohlen. Die optimale Gebrauchsdauer beim Trockenlauf der Gleitschicht E40 wird erreicht bei einer Rautiefe der Welle von Rz 2 bis Rz 3.

ACHTUNG

Sehr kleine Rautiefen erhöhen die Gebrauchsdauer nicht, größere Rautiefen senken sie deutlich!

Fasenbreite

Bohrungsdurchmesser d_G		Fasenbreite f_G
mm		mm
	d_G ≦ 30	0,8±0,3
30 ＜	d_G ≦ 80	1,2±0,4
80 ＜	d_G ≦ 180	1,8±0,8
180 ＜	d_G	2,5±1

Fase an Gehäusebohrung

f_G = Fasenbreite · R = Gerundete Kante

Bundbuchsen

Bei Bundbuchsen ist der Radius am Übergang vom Radial- zum Axialteil zu berücksichtigen.

Die Bundbuchse darf im Bereich des Radius nicht anliegen, bei axialen Lasten muss der Bund zusätzlich ausreichend unterstützt sein. Fasenbreite für die Gehäusebohrung, siehe Tabelle und ➤ Bild.

Fasenbreite

Bohrungsdurchmesser d_G		Fasenbreite f_G
mm		mm
	d_G ≦ 20	1,2±0,2
20 ＜	d_G ≦ 28	1,7±0,2
28 ＜	d_G ≦ 45	2,2±0,2
45 ＜	d_G	2,7±0,2

Fase an Gehäusebohrung

f_G = Fasenbreite · R = Gerundete Kante

Axiale Befestigung von Gelenklagern

Gelenklager unterliegen bei hohen Belastungen elastischen Verformungen. Diese führen zu Mikro-Relativbewegungen in den Passungen. Die Lagerringe können deshalb trotz fester Passung axial wandern.

ACHTUNG

Um Axialverschiebungen zu vermeiden, müssen die Lagerringe immer axial fixiert werden!

Sicherungsring oder Distanzring

Zur Fixierung von Lagerringen eignen sich, ➤ Bild und ➤ Bild :

Sicherungsringe. Die Lager lassen sich damit einfach ein- und ausbauen.
Distanzringe zwischen Lagerring und angrenzendem Bauteil, wenn die Welle nicht durch Ringnuten geschwächt werden darf oder die Lager vorgespannt werden sollen.

Die Vorspannung verhindert Drehbewegungen zwischen dem Lagerring und der Anschlusskonstruktion auch bei loser Passung.

Sicherung durch Sprengringe

Sicherungsring

Sicherung durch Spreng- und Distanzringe

Sicherungsring ·

Distanzring

Abstandshülse, Endscheibe und Abschlussdeckel

Gelenklager können auch mit Hilfe einer Abstandshülse oder Endscheibe und einem Abschlussdeckel festgesetzt werden, ➤ Bild und ➤ Bild.

Fixierung durch Abstandshülsen und Abschlussdeckel

Abstandshülse ·

Abschlussdeckel

Fixierung durch Endscheibe und Abschlussdeckel

Endscheibe ·

Abschlussdeckel

Befestigung von Anlaufscheiben und Streifen

Der konzentrische Sitz der Anlaufscheiben ist durch Ausnehmungen im Gehäuse zu sichern.

Unerwünschtes Mitdrehen der Anlaufscheiben muss durch einen Passstift oder eine Senkschraube verhindert werden. Der Schraubenkopf oder Passstift muss gegenüber der Lauffläche um mindestens 0,25 mm zurückgesetzt sein.

Wenn keine Ausnehmung im Gehäuse möglich ist, sind die Gleitlager durch mehrere Passstifte oder Schrauben zu sichern. Andere kostengünstige Verbindungstechniken wie Laserschweißen, Weichlöten oder Kleben sind möglich.

Eine Verdrehsicherung ist nicht immer notwendig. In manchen Fällen genügt die Haftreibung zwischen Gleitlagerrücken und Gehäuse.

ACHTUNG

Streifen lassen sich wie Anlaufscheiben befestigen!

Verdrehsicherung
durch Passstift

R = Gerundete Kante

Verdrehsicherung
durch Senkschraube

R = Gerundete Kante

Hinweise zur Bearbeitung der Gleitlager beachten.

Empfohlene Einbautoleranzen für Gelenklager

Gelenklager werden radial durch Passung befestigt.

Die empfohlenen Werte für Wellen- und Gehäusepassungen sind abhängig von der Anschlusskonstruktion, siehe Tabellen.

Einsatz als Festlager

Feste Passungen verhindern Schäden an der Anschlusskonstruktion. Wellen- und Bohrungspassungen sind deshalb so festzulegen, dass keine Gleitbewegungen auf der Welle und in der Gehäusebohrung auftreten.

Bei festen Passungen muss beachtet werden:

Ein Übermaß zwischen Gehäuse und Außenring führt zu einer Einschnürung des Außenringes
Ein Übermaß zwischen Welle und Lagerbohrung führt zu einer Aufweitung des Innenringes.

ACHTUNG

Diese elastischen Verformungen an den Lagerringen verringern die Lagerluft des Gelenklagers. Ist keine feste Passung möglich, dann sind die Lagerringe gegen axiale Gleitbewegungen auf der Welle oder im Gehäuse zu sichern, siehe Link.

Einsatz als Loslager

Die axiale Verschiebung soll zwischen der Welle und der Lagerbohrung erfolgen:

Das Längen- und Durchmesser-Verhältnis der Führung ist hier günstiger als am Außenring des Lagers
Der axial gesprengte Außenring weitet sich bei axialer Belastung und kann sich so in der Lageraufnahme klemmen
Es soll kein Verschleiß in der Gehäusebohrung auftreten.

ACHTUNG

Die Oberfläche der Welle ist verschleißfest auszuführen! Die Oberflächenhärte muss ≧ 55 HRC sein! Wartungsfreie Gelenklager können in der Lagerbohrung mit ELGOGLIDE ausgekleidet werden, Nachsetzzeichen W7 oder W8!

Wartungspflichtige Gelenklager sind beim Einsatz als Loslager nur über die Welle zu schmieren!

Bei einer Loslagerung wird die Wellenpassung g6 empfohlen!

Wartungsfreie Gelenklager

Gegenüber wartungspflichtigen Gelenklagern sind für wartungsfreie Lager leichtere Passungen möglich. Durch die Gleitpaarung Hartchrom/PTFE ist hier die Lagerreibung niedriger.

ACHTUNG

Für Anwendungen mit schwellenden oder wechselnden Belastungen sowie bei umlaufende Lasten können festere Passungen notwendig sein! Da wartungsfreie Gelenklager nur eine sehr geringe Lagerluft haben, kann es dann im montierten Zustand zu Vorspannung im Lager kommen!

Wellen- und Gehäusepassungen für wartungsfreie Gelenklager

Bauform	Bohrung	Werkstoff der Anschlusskonstruktion
	d	Gehäuse/Welle^**	Gehäuse/Welle^**
	mm	Stahl/Stahl	Leichtmetall/Stahl
Radial-Gelenklager^^	≦ 300	K7/j6^**	M7/j6^**
Radial-Gelenklager^^	＞ 300	J7/j6	‒
Schräg-Gelenklager	‒	M7/m6	‒
Axial-Gelenklager	‒	M7/m6	‒

^**Es gilt die Hüllbedingung Ⓔ.

^**Bei Wechsellast wird M7/m6 empfohlen.

^**Bei Radial-Gelenklagern mit ausgekleideter Bohrung (Nachsetzzeichen W7 oder W8) sollte die Wellentoleranz f7 gewählt werden.

^**GE..-PW: Für Welle m6.

Wartungspflichtige Gelenklager

Die Gebrauchsdauer von wartungspflichtigen Gelenklagern wird vermindert durch die Vorspannung von Gleitflächen und zu geringen Traganteilen der Gleitflächen durch unzulässig große Lagerluft. Die empfohlenen Werte für Wellen- und Gehäusepassungen sind abhängig von der Anschlusskonstruktion, siehe Tabelle.

ACHTUNG

Sind festere Passungen notwendig, zum Beispiel bei hohen schlagartigen Belastungen, ist das Betriebsspiel durch Berechnung zu prüfen!

Eine mögliche Vorspannung und ein damit verbundenes Reibmoment im Lager müssen bei der Gestaltung der Lagerung berücksichtigt werden! Die Genauigkeit der Anschlusskonstruktion ist deshalb mit Schaeffler abzustimmen!

Wellen- und Gehäusepassungen für wartungspflichtige Gelenklager

Bauform	Radiale Lagerluft	Werkstoff der Anschlusskonstruktion
		Gehäuse/Welle^**	Gehäuse/Welle^**
		Stahl/Stahl	Leichtmetall/Stahl
Radial-Gelenklager➤	Group 2 (C2)	K7/j6	M7/j6
	Group N (CN)	M7/m6➤	N7/m6➤
	Group 3 (C3)	M7/m6	N7/m6
Schräg-Gelenklager	‒	M7/n6	‒
Axial-Gelenklager	‒	M7/n6	‒

^**Es gilt die Hüllbedingung Ⓔ.

^**GE..-LO: Für Welle r6.

^**GE..-PB: Für Gehäuse/Welle K7/m6.

Empfohlene Einbautoleranzen für Gleitbuchsen

Die Gleitlager-Buchsen werden in das Gehäuse gepresst. Sie sind damit radial und axial fixiert. Zusätzliche Maßnahmen sind nicht erforderlich.

Die empfohlenen Einbautoleranzen, siehe Tabellen.

ACHTUNG

Bei der Verwendung von Wellen mit der Toleranzklasse h Ⓔ ist das Lagerspiel gemäß den Gleichungen für Δs_max und für Δs_min zu prüfen!

Bei Aluminiumgehäusen werden Einbautoleranzen M7 Ⓔ empfohlen!

Einbautoleranzen für Metall‑Polymer-Verbundgleitbuchsen

Durchmesserbereich					Gleitschicht^**
mm					E40	E40-B	E50
Welle

			d_W ＜	5	h6	f7	‒
	5	≦	d_W ＜	80	f7	f7	h8
	80	≦	d_W		h8	h8	h8
Gehäusebohrung

			d_G ≦	5,5	H6	‒	‒
	5,5	＜	d_G		H7	H7	H7

^**Es gilt die Hüllbedingung Ⓔ.

Einbautoleranzen für Gleitbuchsen mit ELGOGLIDE oder ELGOTEX

Anschlussbauteil	Gleitschicht^**
Anschlussbauteil	ELGOGLIDE	ELGOTEX
Welle	f7	h7
Gehäusebohrung	H7	H7

^**Es gilt die Hüllbedingung Ⓔ.

Fluchtungsfehler bei Gleitbuchsen

Genaues Fluchten ist für Gleitbuchsen wichtig. Das gilt besonders für wartungsfreie Gleitbuchsen, bei denen die Last nicht mittels Schmierfilm verteilt werden kann.

Der Fluchtungsfehler über die gesamte Buchsenbreite soll ≦ 0,02 mm sein, ➤ Bild. Dies gilt auch für die gesamte Breite von paarweise angeordneten Buchsen sowie für Anlaufscheiben.

ACHTUNG

Gleitbuchsen nicht für räumliche Einstellbewegungen einsetzen! Eine Schiefstellung der Welle reduziert die Gebrauchsdauer!

Zulässige Fluchtungsfehler für Buchsen

Kantenbelastung bei Metall-Polymer-Verbundgleitbuchsen

Bei Metall‑Polymer‑Verbundgleitbuchsen sollten die hohen Kantenbelastungen durch Fasen, größere Bohrungsdurchmesser im Randbereich oder durch breitere Buchsen, die über den Bohrungsrand hinausragen, verringert werden, ➤ Bild.

Hintereinander angeordnete Buchsen sollten die gleiche Breite haben, die Stoßfugen sollen fluchten.

Reduzieren von
Spannungsspitzen an Kanten

Schräg-Gelenklager in O- oder X-Anordnung

Sollen Schräg-Gelenklager axiale und radiale Kräfte übertragen, dann können die Lager paarweise in O- oder X-Anordnung unter Vorspannung eingebaut werden, ➤ Bild und ➤ Bild.

Bedingung für wartungspflichtige Schräg-Gelenklager:

Axialspiel pro Lager von 0,1±0,05 mm.

Schräg-Gelenklager in O-Anordnung

Schräg-Gelenklager in X-Anordnung

Kombination Axial- mit Radial-Gelenklager

Werden zur Aufnahme radialer Kräfte Axial-Gelenklager mit Radial-Gelenklagern der Maßreihe E nach DIN ISO 12240-1 kombiniert, dann müssen Axial- und Radiallast auf beide Lager verteilt werden. Dazu ist der Bolzen in der Wellenscheibe radial etwa 1 mm freizustellen oder der Bolzen darf nur auf der großen Stirnfläche der Wellenscheibe aufliegen, ➤ Bild.

ACHTUNG

Ab Bohrungsdurchmesser d ≧ 160 mm muss bei wartungsfreien Radial-Gelenklagern das Lager in ein geschlossenes Gehäuse eingebaut werden! Der Durchmesser D des Axiallagers entspricht dem Gehäuse-Innendurchmesser!

Kombination Axial- mit Radial-Gelenklager

F_r = Radiale Belastung · d_K = Kugel-Durchmesser · 1 mm = Radial freigestellter Bolzen