Funktionen von Borden, Sicherungsringen, Haltenuten und Winkelringen für Zylinderrollenlager

Borden, Sicherungsringe, Befestigungsringe und Winkelringe von Zylinderrollenlagern sind wichtige Zubehörteile/Konstruktionselemente für die axiale Positionierung/Begrenzung, die Führung von Wälzkörpern und die Sicherung von Lagerkomponenten. Ihre Kernfunktionen konzentrieren sich auf die axiale Begrenzung, die Führung von Wälzkörpern, die Befestigung von Lagerkomponenten und die Anpassung an die Arbeitsbedingungen bei der Montage. Die vier Arten von Strukturen unterscheiden sich erheblich in ihrer Konstruktionsposition, ihren Anwendungsbereichen und ihren spezifischen Funktionen. Einige sind integrierte Strukturen von Lagern, während andere als Einbauzubehör erworben werden. Ihre Kernfunktionen und Anwendungsmerkmale werden im Folgenden ausführlich beschrieben, kombiniert mit praktischen technischen Anwendungsszenarien:

1. Bord/Flansch – Integrierte Kernführungs- und Axialbegrenzungsstruktur von Lagerinnen-/Außenringen

Der Bord ist ein integral bearbeiteter ringförmiger Vorsprung am Innen- oder Außenring des Zylinderrollenlagers, unterteilt in Innenringbord und Außenringbord. Als Kernstruktur des Lagerkörpers ist sie nicht abnehmbar und bildet die Grundlage für die grundlegende Axialbegrenzung des Zylinderrollenlagers.

Kernfunktionen

• Axiale Führung und Positionierung der Wälzkörper: Führung der Zylinderrollen, Verhinderung von axialer Bewegung und Neigung der Rollen, Vermeidung von starker Reibung zwischen den Rollenendflächen und den Laufbahnkanten, Verringerung des Verschleißes und Sicherstellung der Drehgenauigkeit.
• Grundlegende axiale Begrenzung: Axiale Begrenzung für die Rollen und Aufnahme leichter Axialkraft (keine Hauptkonstruktion zur Aufnahme der Axialkraft, nur geeignet für reine Radialbelastungen ohne große Axialkraft).
• Gewährleistung des inneren Lagerspiels: Das axiale Spiel der Rollen im Lager wird durch die Bearbeitungsgenauigkeit der Borde begrenzt, wodurch erhöhte Lagervibrationen und Geräusche aufgrund übermäßiger axialer Bewegung der Rollen vermieden werden.

Anwendbare Szenarien

Die Körperstruktur aller Zylinderrollenlager (NU/NJ/NF/NUP und andere Serien). Beispielsweise verfügen Lager vom Typ NJ über doppelte Borde am Innenring und keine Borde am Außenring, während Lager vom Typ NU doppelte Borde am Außenring und keine Borde am Innenring aufweisen. Die Anordnung der Borde bestimmt direkt die axiale Belastbarkeit des Lagers.

2. Sicherungsring – Axiales Befestigungszubehör nach der Lagerinstallation, unterteilt in lagerspezifische, Bohrungs- und Wellentypen

Der Sicherungsring ist ein unabhängiges ringförmiges elastisches Zubehörteil, das gekauft und in der Wellenschulter, Bohrungsschulter oder Klemmnut des Lagerrings montiert werden muss. Er wird in Bohrungs-Sicherungsringe, Wellen-Sicherungsringe und lagerspezifische Sicherungsringe (wie z. B. den für N-Lager geeigneten Außenring-Sicherungsring) unterteilt. Er ist abnehmbar und eine häufig verwendete kostengünstige Konstruktion für die externe axiale Befestigung von Lagern.

Kernfunktionen

• Integrierte axiale Begrenzung von Lagern: Bietet eine axiale Arretierung für den Innen- oder Außenring, um integrale axiale Bewegung des Lagers auf der Welle oder in der Lagergehäusebohrung zu verhindern, geeignet für Arbeitsbedingungen mit hauptsächlich radialer Belastung und geringer axialer Belastung.
• Vereinfachung der Montagestruktur: Ersetzt die komplexe Bearbeitung von Wellen- und Bohrungsschultern, ermöglicht die schnelle axiale Fixierung des Lagers durch die Kombination von Klemmnut und Sicherungsring und reduziert die Bearbeitungskosten für Wellen und Lagergehäuse.
• Zusätzliche Einstellung des Lagerspiels: Das axiale Spiel des Lagers kann mit Dichtungen feinjustiert werden, um die Genauigkeit der Lagerbaugruppe sicherzustellen.

Anwendbare Szenarien

Leichte Belastung, Arbeitsbedingungen mit niedriger/mittlerer Geschwindigkeit ohne starke Stöße, wie z. B. die Hilfsendlager von Motoren und Getrieben sowie die axiale Fixierung von Zylinderrollenlagern in kleinen Getrieben. Die Verwendung unter schweren Belastungen, hohen Geschwindigkeiten und großen Axialkräften ist untersagt (der Sicherungsring neigt zu Verformungen und Ausfällen).

3. Befestigungsring/Haltenut – Axiales Befestigungszubehör für Lager unter hoher Belastung/hoher Drehzahl, unterteilt in Verriegelungs- und Positionierungstypen

Die Haltenut ist ein hochpräzises, ringförmiges Zubehörteil, das meist aus Metall gefertigt ist und mit der Wellen- oder Bohrungsschulter des Lagers verwendet werden muss. Einige sind mit Feststellschrauben oder konischen Oberflächenstrukturen ausgestattet und abnehmbar. Es handelt sich um ein spezielles axiales Befestigungsteil für mittelschwere Belastungen und hohe Drehzahlen, das höhere Präzision und Tragfähigkeit als Sicherungsringe aufweist.

Kernfunktionen

• Hochpräzise axiale Fixierung: Spaltfreie axiale Positionierung für den Innenring (auf der Welle) oder den Außenring (in der Bohrung), hohe Drehgenauigkeit des Lagers nach der Montage und eignet sich für Hochgeschwindigkeit und Hochpräzisionsübertragung (z. B. Präzisionswerkzeugmaschinen und Hochgeschwindigkeitsmotoren).
• Aufnahme mittlerer Axialkräfte: Die starre Struktur kann größere Axialkräfte aufnehmen als der Sicherungsring und löst sich unter Vibrations- und Stoßbedingungen nicht so leicht, wodurch die Zuverlässigkeit der Fixierung gewährleistet ist.
• Verhinderung von Lösen der Lagerkomponenten: Einige Haltenuten mit Sicherungsschrauben können gleichzeitig ein relatives Gleiten zwischen dem Lagerinnenring und der Welle (passende Press-/Übergangspassung) verhindern und so den durch Gleitreibung verursachten Verschleiß des Wellenhalses vermeiden.
• Anpassung an nicht standardmäßige Einbaubedingungen: Wenn die Stufenbearbeitung der Welle/des Lagergehäuses die Grenzwerte des Lagers nicht erfüllen kann, wird die axiale Positionierung durch die Haltenut ergänzt, um die Flexibilität beim Einbau zu verbessern.

Anwendbare Szenarien

Mittlere bis schwere Belastung, hohe Drehzahl, hochpräzise Arbeitsbedingungen mit leichten Vibrationen, z. B. die Befestigung von Zylinderrollenlagern in Präzisionsgetrieben, CNC-Drehspindeln und Hochleistungsventilatoren.

4. Winkelring/Stützring – Axiale Begrenzungsbuchse, angepasst an selbstausrichtende/Winkelkontakt und speziell geformte Installation

Der Winkelring ist eine ringförmige Buchse mit Abschrägung/Stufe, meist eine kundenspezifische Konstruktion und abnehmbar. Er ist hauptsächlich für die besonderen Arbeitsbedingungen bei der kombinierten Montage von Zylinderrollenlagern und Pendelrollenlagern, konischen/speziell geformten Stufen an Wellen/Bohrungen und der parallelen Montage mehrerer Lager geeignet. Es handelt sich um ein Hilfsmittel zur Positionierung, für das es keine allgemeinen Normen gibt und das meist kundenspezifisch angefertigt wird.

Kernfunktionen

• Axiale Anpassung an speziell geformte Montageflächen: Wenn die Welle oder das Lagergehäuse konische Oberflächen und geneigte Stufen aufweist (z. B. konische Wellen, die an Pendelrollenlager angepasst sind), kann das Zylinderrollenlager nicht direkt an der Wellenschulter/Bohrungsschulter befestigt werden. Der Winkelring realisiert die axiale Begrenzung des Lagers durch einen abgeschrägten Übergang, um gleichmäßige Belastung der Befestigungsfläche zu gewährleisten.
• Axiale Trennung und Positionierung mehrerer paralleler Lager: Wenn mehrere Sätze Zylinderrollenlager parallel auf derselben Welle installiert sind, fungiert der Winkelring als Trennbuchse, um unabhängige axiale Positionierung für jeden Lagersatz zu gewährleisten, gegenseitige Störungen zwischen den Lagern zu vermeiden und das unabhängige axiale Spiel jedes Lagers sicherzustellen.
• Gleichmäßige Übertragung der Axialkraft: Die Axialkraft wird durch die abgeschrägte/abgestufte Struktur des Winkelrings gleichmäßig auf den Lagerring übertragen, wodurch die Verformung und Abnutzung des Rings durch lokale Belastungen des Lagers vermieden wird.
• Ausgleich von Bearbeitungsfehlern: Wenn die Stufenbearbeitung der Welle/des Lagergehäuses Koaxialitäts- und Rechtwinkligkeitsfehler aufweist, kann der Winkelring diese Fehler leicht ausgleichen, um die konzentrische Montage des Lagers sicherzustellen.

Anwendbare Szenarien

Nicht standardisierte Anlagen, kombinierte Getriebe mit mehreren Lagern und Arbeitsbedingungen mit speziell geformten Wellen-/Bohrungsstrukturen, wie z. B. große Getriebesysteme von metallurgischen Anlagen und Bergbaumaschinen (kombinierte Installation von Zylinderrollenlagern und Pendelrollenlagern).

Zusammenfassende Tabelle der wesentlichen Unterschiede der vier Strukturen

Wichtige technische Anwendungsgrundsätze

1.       Die ontologische axiale Begrenzung von Zylinderrollenlagern beruht zunächst auf Borden. Für die externe axiale Fixierung werden je nach Belastung/Drehzahl Sicherungsringe (für leichte Belastungen) oder Befestigungsringe (für mittelschwere Belastungen) ausgewählt.

2.       Sicherungsringe sind nur für Szenarien ohne große Axialkraft und niedrige Drehzahl geeignet; sie sind unter Hochgeschwindigkeits-/Hochlast-Arbeitsbedingungen strengstens verboten, um Verformung und Versagen des Sicherungsrings zu vermeiden.

3.       Winkelringe sind nicht standardmäßiges Zubehör und werden nur verwendet, wenn herkömmliche Positionierungsstrukturen nicht angepasst werden können. Die Passgenauigkeit mit Wellen/Lagergehäusen muss gewährleistet sein, um Spannungskonzentrationen zu vermeiden.

4.       Die Montageflächen aller externen Positionierungszubehörteile (Sicherungsringe/Haltenuten/Winkelringe) müssen sauber, gratfrei und den Rechtwinkligkeitsstandards entsprechen, da es sonst zu exzentrischer Belastung des Lagers und erhöhtem Verschleiß kommen kann.