Welche Paarungskonfiguration gibt es bei Schrägkugellagern?

Schrägkugellager (ACBBs) sind grundlegende Komponenten in Hochleistungsmaschinen, die für die gleichzeitige Aufnahme von radialen und axialen Belastungen ausgelegt sind. Während ein einzelnes Lager die Axialbelastung hauptsächlich in einer Richtung aufnimmt, durch die Paarung mehrerer Lager können sie bidirektionale axiale Tragfähigkeit, höhere Steifigkeit, verbesserte Laufgenauigkeit und die Fähigkeit haben, komplexen Momentbelastungen standzuhalten. Die spezifische Anordnung dieser Lager – ihre Paarungskonfiguration – ist entscheidend für die gewünschten Leistungen.

Die Paarung von Schrägkugellagern (ACBBs) beseitigt wesentliche Einschränkungen:

1. Bidirektionale Axialbelastung: Einzelne Lager nehmen Schubkräfte nur in einer Richtung effektiv auf. Durch die Paarung können sie zweiseitige Schubkräfte aufnehmen.

2. Erhöhte Steifigkeit: Durch die kontrollierte axiale Vorspannung wird das interne Spiel eliminiert, wodurch die Systemsteifigkeit gegen Verformung unter Last drastisch erhöht wird (entscheidend für die Präzisionsbearbeitung und Positionierung).

3. Verbesserte Laufgenauigkeit: Die Vorspannung minimiert das Spiel, reduziert Abweichungen und Vibrationen und sorgt so für eine ruhigere und genauere Drehung.

4. Momentbelastbarkeit: Spezielle Konfigurationen (wie O-Anordnung) wirken Kippmomenten wirksam entgegen.

5. Erhöhte Belastbarkeit: Die Verteilung der Lasten auf mehrere Lager verlängert die Lebensdauer und erhöht die Leistungsfähigkeit.

Vorspannung: Der wesentliche Faktor

Unabhängig von der Konfiguration ist die Vorspannung von entscheidender Bedeutung. Es handelt sich um eine kontrollierte interne Axialkraft, die auf den Lagersatz ausgeübt wird:

l  Leicht (L/A): Minimale Steifigkeit, geringe Reibung/Erwärmung, geeignet für sehr hohe Drehzahlen.

l  Mittel (M/B): Ausgewogene Steifigkeit und Wärmeentwicklung für allgemeine Anwendungen.

l  Stark (H/C): Maximale Steifigkeit, aber erhebliche Wärmeentwicklung/Reibung; erfordert eine robuste Kühlung/Schmierung.

l  Spezifische Klassen (CA, CB, GA, GB): Vom Hersteller definierte präzise Vorspannungswerte.

Entschlüsselung der Paarungskürzel: Konfigurationen und Suffixe

Hersteller verwenden Nachsetzzeichen, die der Basislagernummer hinzugefügt werden, um die Paarungsanordnung und die Vorspannung anzugeben. Obwohl SKF-Codes weit verbreitet sind, gibt es Abweichungen (FAG verwendet häufig andere Buchstaben). Die endgültige Interpretation entnehmen Sie bitte immer den Katalogen des Herstellers. Hier finden Sie eine Übersicht über gängige Konfigurationen:

I. Grundlegende Paarungskonfigurationen (zwei Lager) von Schrägkugellagern (ACBBs):

1. O-Anordnung (DB/B):

l  Ausrichtung: Die breiten Flächen (Außenringrückseiten) zeigen zueinander. Die Drucklinien laufen zusammen.

l  Eigenschaften: Höchste Momentsteifigkeit und Steifigkeit. Beste thermische Stabilität (Wellenausdehnung reduziert die Vorspannung). Ideal für Spindeln und Anwendungen mit hoher Steifigkeit/Drehzahl.“

l  Nachsatzzeichen: ,,DB“ (SKF), „B“

2. X-Anordnung (DF/A):

l  Ausrichtung: Schmale Flächen (Außenringvorderseiten) zeigen zueinander. Drucklinien divergieren.

l  Eigenschaften: Geringere Momentsteifigkeit. Wärmeempfindlichkeit (Wellenausdehnung erhöht die Vorspannung). Etwas kompakter. Bessere Schräglaufgenauigkeit.

l  Nachsatzzeichen: „DF“ (SKF), „A“

3. Tandem (DT/T):

l  Ausrichtung: Beide Lager zeigen in die gleiche Richtung (breite Flächen nach außen). Drucklinien parallel (gleiche Richtung).

l  Eigenschaften: Hohe unidirektionale Axialbelastbarkeit. Minimale Momentsteifigkeit. Radiale Lastverteilung.

l  Nachsatzzeichen: „DT“ (SKF), „T“

4. Universal/Duplex (DG/G):

l  Ausrichtung: Die Lager sind so geschliffen, dass sie ohne Leistungseinbußen in jeder Konfiguration (DB, DF oder DT) montiert werden können.

l  Eigenschaften: Bietet Flexibilität bei der Montage. Wird verwendet, wenn die genaue Konfiguration möglicherweise erst später festgelegt wird oder Flexibilität erforderlich ist. Hat keine spezifische Lastverteilung wie DB/DF/DT.

l  Nachsatzzeichen: „DG“ (SKF – bedeutet oft ein für DB/DF geeignetes Paar), „G“ (FAG – Universal)

II. Triplet-Paarungskonfigurationen (drei Lager)

Paarung von drei Lagern kann höhere Belastungen oder bestimmte Lastkombinationen aufnehmen. Distanzstücke sind von entscheidender Bedeutung.

5. Tandem-O-Anordnung (TBT):

l  Ausrichtung: Zwei Lager in Tandemanordnung in einer Richtung, das dritte Lager in entgegengesetzter Richtung in O-Anordnung.

l  Eigenschaften: Hohe unidirektionale Axialbelastbarkeit (Tandem) kombiniert mit guter Steifigkeit und bidirektionaler Momententrägheit (DB).

l  Nachsetzzeichen: „TBT“

6. Tandem-X-Anordnung (TFT):

l  Ausrichtung: Zwei Lager in Tandemanordnung in einer Richtung, das dritte Lager in entgegengesetzter Richtung in X-Anordnung.

l  Eigenschaften: Hohe unidirektionale Axialbelastbarkeit (Tandem) kombiniert mit bidirektionaler Axialbelastbarkeit (DF). Geringere Momentsteifigkeit als TBT. Empfindlicher gegenüber Wärmeausdehnung.

l  Nachsetzzeichen: „TFT“

7. Tandem-Tandem (TT):

l  Ausrichtung: Drei Lager alle in Tandemanordnung in dieselbe Richtung.

l  Eigenschaften: Sehr hohe unidirektionale Axialbelastbarkeit. Minimale Momentsteifigkeit.

l  Nachsetzzeichen: „TT“

8. Universal (TG): Weniger gebräuchlich. Satz aus drei Universallagern für den satzweisen Einbau, jedoch muss die spezifische Anordnung bei der Montage festgelegt werden. Nachsetzzeichen: „TG“

III. Quadruplet-Paarungskonfigurationen (vier Lager):

Paarung von vier Lagern bietet maximale Steifigkeit und Belastbarkeit für anspruchsvollste Anwendungen.

9. Vierfach O-Anordnung (QBC):

l  Ausrichtung: Satz aus vier Lagern in Tandem-O-Anordnung.

l  Eigenschaften: Extrem hohe Steifigkeit und Momentbelastbarkeit. Hervorragende bidirektionale Axialbelastbarkeit. Verwendung in Hochleistungsspindeln.

l  Nachsetzzeichen: „QBC“

10. Vierfach X-Anordnung (QFC):

l  Ausrichtung: Satz aus vier Lagern in Tandem-X-Anordnung.

l  Eigenschaften: Sehr hohe bidirektionale Axialbelastbarkeit. Geringere Steifigkeit/Momentkapazität als QBC. Höhere Wärmeempfindlichkeit.

l  Nachsetzzeichen: „QFC“

11. Vierfach Tandem-O-Anordnung (QBT):

l  Ausrichtung: Satz aus vier Lagern in O- und Tandem-Anordnung.

l  Eigenschaften: Kombiniert sehr hohen unidirektionalen Schub (Tandem) mit hoher Steifigkeit/bidirektionaler Momentkapazität (DB).

l  Nachsetzzeichen: „QBT“

12. Vierfach Tandem-X-Anordnung (QFT):

l  Ausrichtung: Satz aus vier Lagern in X- und Tandem-Anordnung.

l  Eigenschaften: Kombiniert sehr hohe unidirektionale Axialkraft (Tandem) mit guter bidirektionaler Axialkraft (DF).

l  Nachsetzzeichen: „QFT“

13. Vierfach Tandem (QT):

l  Ausrichtung: Vier Lager alle in Tandemanordnung in derselben Richtung.

l  Merkmale: Außergewöhnlich hohe unidirektionale Axialbelastbarkeit. Minimale Momentsteifigkeit.

l  Nachsetzzeichen: „QT“

14. Universal (QG): Satz aus vier Universallagern für den satzweisen Einbau. Spezifische Anordnung wird bei der Montage festgelegt. Nachsetzzeichen: „QG“

IV. Quintuplet-Paarungskonfigurationen (fünf Lager):

Paarung von fünf Lagern stellet die Spitze der ultimativen Steifigkeit und Belastbarkeit dar, typischerweise in massiven Spindeln.

15. Quintuplex O-Anordnung (PBC):

l  Ausrichtung: Satz aus fünf Lagern in Tandem-O-Anordnung.

l  Eigenschaften: Maximal mögliche Steifigkeit und Momentkapazität.

l  Nachsetzzeichen: „PBC“ („P“ steht in SKF-Codes häufig für Quintuplex)

16. Quintuplex X-Anordnung (PFC):

l  Ausrichtung: Satz aus fünf Lagern in Tandem-X-Anordnung.

l  Merkmale: Maximale bidirektionale Axialbelastbarkeit.

l  Nachsetzzeichen: „PFC“

17. Quintuplex Tandem-O-Anordnung (PBT):

l  Ausrichtung: Satz aus fünf Lagern in O- und Tandem-Anordnung.

l  Merkmale: Extrem hohe Axialbelastbarkeit in einer Richtung kombiniert mit extremer Steifigkeit.

l  Nachsetzzeichen: „PBT“

18. Quintuplex Tandem-X-Anordnung (PFT):

l  Ausrichtung: Satz aus fünf Lagern in X- und Tandem-Anordnung.

l  Merkmale: Extrem hohe Axialbelastbarkeit in einer Richtung kombiniert mit hoher Axialbelastbarkeit in beiden Richtungen.

l  Nachsetzzeichen: „PFT“

19. Quintuplex Tandem (PT):

l  Ausrichtung: Satz aus fünf Lagern in Tandem-Anordnung.

l  Eigenschaften: Maximal mögliche unidirektionale Axialbelastbarkeit.

l  Nachsetzzeichen: „PT“

20. Universal (PG): Satz aus fünf Universallagern für den satzweisen Einbau. Nachsetzzeichen: „PG“

Nachsetzzeichen für den Einbaustand:

l  „U“: Nicht montiertes Paar/Satz. Die Lager sind aufeinander abgestimmt, aber nicht vorgespannt, die Vorspannung wird vom Anwender bei der Montage aufgebracht (z. B. „DBU“, „TBTU“).

l  „DU“: Montierte und voreingestellte Einheit. Werkseitig vorgespannt und einbaufertig als komplette Einheit (inklusive Distanzstücke/Kontermuttern), wodurch die Vorspannung erhalten bleibt (z. B. „DBDU“, „QBCDU“).

Wichtige Hinweise für komplexe Paarungen

1. Präzisions-Abstandsscheibe: Unverzichtbar für die Einhaltung der richtigen Abstände zwischen den Ringen und zum Erreichen der vorgeschriebenen Vorspannung. Präzisionsschleifen ist entscheidend (Nachsetzzeichen „S“ weist häufig auf die Notwendigkeit einer Abstandsscheibe hin).

2. Wärmemanagement: Vorspannte Lager erzeugen erhebliche Wärme. Fortschrittliche Schmier- (Ölstrahl) und Kühlsysteme sind insbesondere bei hoher Vorspannung und hohen Drehzahlen zwingend erforderlich.

3. Herstellerspezifität: Codes wie „B“ (FAG O-Anordnung) unterscheiden sich von „DB“ (SKF). Präzisionsklassen (P4, P4A, P2) und spezifische Vorspannungsklassen (CA, GA) variieren. Verwenden Sie immer die technischen Unterlagen des Herstellers.

4. Montagefachwissen: Die Montage und Vorspannung komplexer Sätze erfordert spezielle Werkzeuge, Verfahren und Messtechniken (Messuhren, Wägezellen). Voreingestellte Einheiten („DU“) vereinfachen die Montage.

5. Belastungs- und Steifigkeitsanalyse: Komplexe Paarungen verändern die Systemsteifigkeit und Lastverteilung erheblich. Oft ist eine anspruchsvolle technische Analyse erforderlich.

Fazit

Durch die Paarungskonfiguration von Schrägkugellagern (ACBBs) werden diese von einfachen Komponenten zu anspruchsvollen, anwendungsspezifischen Systemen. Von den grundlegenden DB-, DF-, DT- und DG-Paaren bis hin zu hochkomplexen TBT-, QBC- und PBC-Stacks bietet jede Anordnung deutliche Vorteile in Bezug auf Steifigkeit, Axialbelastbarkeit, Momententragfähigkeit und thermisches Verhalten. Die Beherrschung des umfangreichen Nachsetzzeichensystems („DB“, „DF“, „DT“, „DG“, „TBT“, „TFT“, „TT“, „TG“, „QBC“, „QFC“, „QBT“, „QFT“, „QT“, „QG“, „PBC“, „PFC“, „PBT“, „PFT“, „PT“, „PG“ sowie „U“/„DU“ und Vorspannungscodes) ist für Ingenieure, die Hochleistungsmaschinen in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Präzisionsfertigung, Robotik und Energie spezifizieren, installieren und warten, von entscheidender Bedeutung. Der Erfolg hängt von der sorgfältigen Beachtung der Herstellerspezifikationen, präzisen Vorspannungsregelung, dem guten Wärmemanagement und fachgerechten Montageverfahren ab, die auf die besonderen Anforderungen jeder komplexen Lageranordnung zugeschnitten sind.