Axialkugellager: Stärkung branchenübergreifender Abläufe durch hohe Axialbelastbarkeit

In den „Kraftübertragungsgelenken“ von Industriemaschinen haben sich Axialkugellager als wichtige Komponenten für einen präzisen und stabilen Betrieb der Anlagen etabliert. Ihr wesentlicher Vorteil liegt in der speziellen Axialbelastbarkeit, die die Radialbelastbarkeit von Rillenkugellagern ergänzt.

Axialkugellager sind speziell für die Aufnahme von Axialkräften ausgelegt. Durch kompakte Bauweise, geringe Reibungsverluste und einfache Montage und Wartung finden sie breite Anwendung in wichtigen Industriezweigen wie der Werkzeugmaschinenfertigung, der Automobilherstellung und dem Baumaschinenbau.

I. Kernmerkmale: Die Vorteile von Axialkugellagern bei der Aufnahme von Axialkräften

Ihre Kernmerkmale lassen sich in drei Punkten zusammenfassen:

• Hohe Axialbelastbarkeit: Da sie ausschließlich für Axialkräfte ausgelegt sind, ist ihre Axialbelastbarkeit bei gleichen Einbaumaßen 3- bis 5-mal höher als die von gewöhnlichen Radiallagern. Sie eignen sich besonders für industrielle Arbeitsbedingungen, bei denen „Axialkräfte vorherrschen und der Platz begrenzt ist“.
• Extrem geringer Reibungsverlust: Die Punktkontaktstruktur zwischen Kugeln und Laufbahnen in Kombination mit Präzisionsschleiftechnologie ermöglicht stabile Steuerung des Reibungskoeffizienten im Bereich von 0,001 bis 0,002, wodurch der Energieverbrauch der Anlagen erheblich reduziert und die Gesamtübertragungseffizienz verbessert wird.
• Kompakte Bauweise und einfache Wartung: Die meisten Lager sind insgesamt klein und trennbar (Innen- und Außenringe können getrennt werden), was den Einbau in Gerätekomponenten mit begrenztem Platzangebot erleichtert und gleichzeitig die Schwierigkeit der Demontage und Montage bei späteren Wartungsarbeiten erheblich verringert.

Die Kombination dieser Eigenschaften verleiht Axialkugellagern einzigartige Wettbewerbsvorteile in Szenarien, die „präzise axiale Positionierung + stabile axiale Tragfähigkeit“ erfordern. Zu diesen Anwendungen gehören die axiale Positionierung von Werkzeugmaschinenspindeln, Automobilgetrieben, Drehstützen für Kranhaken, die Druckeinstellung von Druckmaschinenwalzen und die axiale Stabilisierung von Aufzugstraktionsmaschinen. Unter diesen sind Anwendungen in Werkzeugmaschinen, Automobilen und Kränen am repräsentativsten und haben einen höheren industriellen Wert.

II. Wichtige Anwendungen

1. Werkzeugmaschinenspindeln: Axialer Positionierungsmaßstab für die Bearbeitungspräzision

Bei der Präzisionsbearbeitung mit Werkzeugmaschinen ist der Planlauf der Spindel ein entscheidender Faktor, der die Bearbeitungsgenauigkeit von Teilen beeinflusst, wie z. B. die Ebenheit der Stirnfläche und die Genauigkeit des Gewindeprofils. Axialkugellager übernehmen hier die doppelte Kernfunktion „axiale Positionierung + stabile Mikrobelastung“.

Am Beispiel des Spindelsystems der CNC-Drehmaschine lässt sich erkennen, dass die branchenweit gängige Lösung eine kombinierte Konstruktion ist: Radiallager für die Aufnahme exzentrischer Lasten und Axialkugellager für die axiale Steuerung. Die am vorderen Ende der Spindel installierten Axialkugellager kontrollieren den Planlauf durch Vorspannungstechnologie streng auf 0,002 mm.

Um die Präzisionsanforderungen von High-End-Werkzeugmaschinen zu erfüllen, verwendet das von QIBR Bearing entwickelte Axialkugellager der Serie 511 hochreinen GCr15SiMn-Lagerstahl als Grundmaterial. Nach der Verstärkung durch Vakuumwärmebehandlung erreicht ihre Oberflächenhärte stabil HRC60-62.

2. Automobilgetriebe: Schutz für Rückwärtsgangmechanismen

Die Rückwärtsgangmechanismen von Automobilgetrieben weist einzigartige Eigenschaften auf: kurzfristiges Schalten, hochfrequente Kraftbelastung und konzentrierte Stoßbelastungen. Dies stellt strenge Anforderungen an die axiale Belastbarkeit und Stoßfestigkeit von Lagern.

Axialkugellager zeichnen sich durch ihre Vorteile „hohe sofortige Belastbarkeit und schnelle Stoßkraftverteilung“ aus. Sie wird zu zentralen Kraftübertragungskomponenten zwischen Rückwärtsgängen und Abtriebswellen. Wenn das Fahrzeug in den Rückwärtsgang schaltet, wirkt die Axialkraft aus der Verzahnung direkt auf die Lager und verteilen die Kugeln die Stoßkraft schnell auf die Laufbahnen, wodurch der Verschleiß der Zahnradstirnflächen wirksam vermieden wird.

Getriebe für Fahrzeuge mit neuen Energien erfordern höhere Drehzahlen, die bei einigen Modellen 6000 U/min überschreiten. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, hat QIBR Bearing die Käfigstruktur von Axialkugellagern speziell optimiert und den traditionellen Stahl durch hochfestes Nylon ersetzt.

3. Kranhaken: Axialer Stützkern für die Drehung schwerer Lasten

Kranhaken müssen während des Betriebs zwei Anforderungen erfüllen: Sie müssen die vertikale Schwerkraft schwerer Gegenstände tragen und eine 360°-Drehung ermöglichen. Das Axialkugellager übernimmt hier die doppelte Aufgabe „axiale Schwerkraftlagerung + zusätzliche flexible Drehung“.

Für Schwerlastkräne über 50 Tonnen werden in der Industrie in der Regel zweireihige Axialkugellager verwendet. Durch die Vergrößerung der axialen Kontaktfläche zur Verbesserung der Tragfähigkeit kann ein einzelner Satz axialen Belastungen von bis zu 200 kN standhalten.

Baumaschinen werden in staubigen, leicht verschmutzbaren Umgebungen eingesetzt. Um diesem Problem zu begegnen, verfügen die maßgeschneiderten zweireihigen Axialkugellager von QIBR Bearing über eine doppellippige staubdichte Dichtungsstruktur, die Staub und Schlammwasser wirksam abhält.

In einem Bergbau-Förderprojekt verlängerten diese Lager die Lebensdauer von 6 Monaten (herkömmliche Produkte) auf 18 Monate. Dadurch konnte die Wartungshäufigkeit um zwei Drittel reduziert und die Gesamtwartungskosten um 65 % gesenkt werden, was zu Großaufträgen seitens des Bauunternehmens führte.

Über die drei Kernszenarien hinaus finden Axialkugellager auch in anderen Bereichen wertvolle Anwendung. Im Druckbereich tragen sie präzise den axialen Einstelldruck der Druckwalze und sorgen so für gleichmäßige Farbschichten. In Aufzügen unterstützen sie stabil die Axialkraft des Antriebsrades und verbessern so die Laufruhe und Sicherheit.

Ihr Wert treibt die industrielle Modernisierung in drei Dimensionen voran. In Bezug auf die Kosten: Die Verlängerung der Lebensdauer der Komponenten und die Reduzierung der Wartungsarbeiten senken die Gesamtlebenszykluskosten der Anlagen. In Bezug auf die Effizienz: Geringe Reibung senkt den Energieverbrauch und steigert die Effizienz im Dauerbetrieb. In Bezug auf die Qualität: Die präzise axiale Positionierung verbessert die Verarbeitungsgenauigkeit des Endprodukts oder die Betriebsstabilität.