Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie der kleinste Spalt in einer Maschine deren Leistung beeinflussen kann? Dieser Artikel befasst sich mit dem Lagerspiel, dem kleinen, aber entscheidenden Zwischenraum, der sich auf die Lebensdauer, die Temperatur, den Lärm und die Vibrationen einer Maschine auswirkt. Erfahren Sie, wie die Kenntnis des Radial- und Axialspiels die Effizienz und Haltbarkeit Ihrer Maschinen optimieren kann.
Lagerspiel, auch als Lagerspiel bekannt, bezieht sich auf die radiale oder axiale Bewegung eines Lagers, bevor es auf einer Welle oder in einem Lagergehäuse installiert wird. Ein Ring des Lagers ist fixiert, und das Lager kann sich zu der Seite hin bewegen, die nicht gesichert ist.
Diese Bewegung wird in der Regel in Radialspiel und Axialspiel unterteilt. Das Betriebsspiel eines Lagers während seiner Verwendung hat einen erheblichen Einfluss auf seine Lebensdauer, Temperaturerhöhung, Geräusch- und Schwingungseigenschaften.
Wenn ein radial belastetes Lager nicht vorgespannt ist, ist seine Radialluft G definiert als der durchschnittliche radiale Abstand, der sich ergibt, wenn sich der Außenring ohne äußere Belastung von der exzentrischen Endlage einer Seite in die gegenüberliegende Endlage bewegt.
Für ein bidirektional axial belastbares, nicht vorgespanntes Lager ist die Axialluft G definiert als der durchschnittliche axiale Abstand, der sich ergibt, wenn sich ein Ring ohne äußere Belastung von der axialen Endlage einer Seite zur gegenüberliegenden Endlage bewegt.
Zulässige Toleranz für den Wellenhals Rundheit
| Neu bearbeitete Welle | Unbearbeiteter alter Schacht | ||||
| Durchmesser des Lagers (mm) | Hohe Geschwindigkeit über 1000rpm | Niedrige Drehzahl unter 1000rpm | Durchmesser des Lagers (mm) | Hohe Geschwindigkeit über 1000rpm | Niedrige Drehzahl unter 1000rpm |
| 50~70 | 0.01 | 0.03 | 50~70 | 0.03 | 0.05 |
| 70~150 | 0.02 | 0.04 | 70~150 | 0.04 | 0.06 |
Maximal zulässiger Verschleißwert für Wälzlager
| Durchmesser des Lagers (mm) | Radiales Spiel (mm) | Axiales Spiel (mm) |
| Unter 30 | 4D/1000 | 0.2 |
| 35 bis 70 | 3.5D/1000 | 0.3 |
| 75 bis 100 | 3D/1000 | 0.3 |
| Über 100 | Nicht mehr als 0,3 | 0.3 |
Anmerkung: D - Lagerinnendurchmesser oder Wellenhalsdurchmesser
Norm für die ursprüngliche Radialluft von neuen Lagern
| Nenndurchmesser des Lagers (mm) | Einreihiges Pendelrollenlager (Gewinde) | Einreihiges kurzes Zylinderrollenlager (Gewinde) | Zweireihiges Pendelrollenlager (Gewinde) | Radiale Belastung (in MPa) während der Messung aufbringen. | Der zulässige Verschleißwert nach Gebrauch beträgt (in Gewinden). | ||||
| Überschreitung von | An | Minimum | Maximum | Minimum | Maximum | Minimum | Maximum | ||
| 18 | 24 | 1.0 | 2.4 | 0.5 | 10 | ||||
| 24 | 30 | 1.0 | 2.4 | 0.5 | |||||
| 30 | 40 | 1.2 | 2.6 | 1.0 | 20 | ||||
| 40 | 50 | 1.2 | 2.9 | 2.0 | 5.5 | 1.0 | |||
| 50 | 65 | 1.3 | 3.3 | 2.5 | 6.5 | 1.0 | 20 | ||
| 65 | 80 | 1.4 | 3.4 | 3.0 | 7.0 | 5.0 | 8.0 | 1.0 | |
| 80 | 100 | 1.6 | 4.0 | 3.5 | 8.0 | 6.0 | 10.0 | 1.0 | |
| 100 | 120 | 2.0 | 4.6 | 4.0 | 9.0 | 1.5 | |||
| 120 | 140 | 2.3 | 5.3 | 4.5 | 10.0 | 1.5 | 30 | ||
Die maximale Bewegung eines Rings eines Wälzlagers, der fixiert ist, während sich der andere Ring in radialer oder axialer Richtung bewegen kann, ist die Lagerluft des Wälzlagers. In den meisten Fällen ist die Axialluft umso größer, je größer die Radialluft des Lagers ist.
Je nach Zustand des Lagers kann das Spiel unterteilt werden in: Originalspiel, Einbauspiel und Arbeitsspiel.
Das Einbauspiel wirkt sich direkt auf den normalen Betrieb der Wälzlager aus.
Ein zu geringes Spiel kann zu einem höheren Temperaturanstieg der Wälzlager führen oder sogar dazu, dass der Wälzkörper festsitzt; ist das Spiel zu groß, kann es zu erheblichen Vibrationen in der Anlage und zu viel Lärm führen.
Ursprüngliche Freigabe:
Es handelt sich um das Spiel im freien Zustand des Lagers vor dem Einbau, das im Allgemeinen bei der Bearbeitung und Montage ermittelt wird.
Einbaufreiheit:
Das Einbauspiel ist das Spiel, wenn das Lager mit der Welle oder dem Lagersitz montiert ist, aber noch nicht in Betrieb genommen wurde. Das Einbauspiel ist in der Regel kleiner als das ursprüngliche Spiel, hauptsächlich weil sich der Innenring des Lagers ausdehnt oder der Außenring nach dem Einbau verkleinert.
Arbeitsfreigabe:
Dies ist das Spiel, wenn das Lager in Betrieb ist. Während des Betriebs verringert das Lager das Spiel aufgrund des Temperaturanstiegs und der thermischen Ausdehnung des Innenrings und vergrößert das Spiel aufgrund der elastischen Verformung der Kontaktposition des Wälzkörpers und der Laufbahn unter Last.
Bezugsnormen für die Montage von Motorlagern
| Lager Typ | Lagerinnendurchmesser und Wellenpassungsmethode mit Toleranz | |||||
| Nenndurchmesser des Lagers (mm) | Zulässige Lagerinnendurchmesser-Toleranz (Millimeter) | Zulässige Wellentoleranz (Millimeter) | Fit-Methode | Interferenzwert von Wellenhals und Lagerinnenringpassung (Differenz zwischen Wellendurchmesser und tatsächlichem Lagerinnendurchmesser) (Millimeter) | ||
| Überschreitung von | An | |||||
| Einreihiges Radialkugellager | <18 | 0-1.00 | 0.2 | gb | +1~+2 | |
| 18 | 30 | 0-1.00 | 0.2 | gb | +1~+2 | |
| 30 | 50 | 0-1.20 | 1 | gb | +2~+3 | |
| 50 | 80 | 0-1.50 | 1.2 | gb | +2~+3 | |
| 80 | 120 | 0-2.00 | 1.3 | gb | +3~+5 | |
| 120 | 180 | 0-2.5 | +1.9（+2.8）+0.3（+1.2） | gb | +4~+7 | |
| Einreihiges Zylinderrollenlager | 30 | 50 | 0-1.20 | 2.9 | gb | +1~+3 |
| 50 | 80 | 0-1.50 | 3.4 | gb | +2~+4 | |
| 80 | 120 | 0-2.00 | +2.8（+3.5）+1.2（+1.2） | gb | +4~+6 | |
| 120 | 180 | 0-2.5 | 9.2 | gb | +4~+7 | |
| Zweireihiges Pendelrollenlager | gb | |||||
| Lageraußendurchmesser und Gehäusedeckelsitzmethode mit Toleranz | |||||
| Nominaler Lageraußendurchmesser | Zulässige Toleranz des Lageraußendurchmessers (Millimeter) | Zulässige Toleranz der Gehäuseendkappe (Millimeter) | Fit-Methode | Spiel zwischen Lageraußenring und Gehäusedeckelbohrung (Millimeter) | |
| Überschreitung von | An | ||||
| 18 | 30 | 0-0.90 | 0.9 | Gd | 0~3 |
| 30 | 50 | 0-1.10 | 1 | Gd | 0~3 |
| 50 | 80 | 0-1.30 | 1 | Gd | 0~3 |
| 80 | 120 | 0-1.50 | 1.1 | Gd | 0~3 |
| 120 | 160 | 0-2.50 | 1.3 | Gd | 0~3 |
| 180 | 260 | 0-3.50 | 1.2 | Gd | 0~3 |
| 260 | 315 | 0-3.50 | 1.7 | Gd | 0~3 |
| 80 | 120 | 0-1.5 | 1.1 | Gd | 0~3 |
| 120 | 180 | 0-2.5 | 1.3 | Gd | 0~3 |
| 180 | 260 | 0-3.5 | 1.4 | Gd | 0~3 |
| 260 | 315 | 0-3.5 | 1.7 | Gd | 0~3 |
| 120 | 180 | 0-2.5 | +2.7（+2.7）-1.4（0） | Gd | 0~3 |
Auswahl des Radialspiels:
Die Radialluft eines Lagers muss unter Berücksichtigung der spezifischen Bedingungen gewählt werden; kleiner ist nicht unbedingt besser. Die Radialluft von Wälzlagern wird in fünf Gruppen eingeteilt. Gruppe 0 ist die Standard-Basisradialluftgruppe.
Lager der Gruppe 0 werden üblicherweise bei allgemeinen Betriebsbedingungen, herkömmlichen Temperaturen und häufig verwendeten Presspassungen eingesetzt. Lager mit größerer Radialluft eignen sich für besondere Betriebsbedingungen wie hohe Temperaturen, hohe Drehzahlen, geringe Geräuschentwicklung und geringe Reibung. Lager mit noch größerer Radialluft sind für Präzisionsspindellager und ähnliche Anwendungen geeignet.
| Rillenkugellager Axialspiel | ||||||
| Ga=0,4w√ GrDw | （C3） | |||||
| Nenn-Innendurchmesser（d） | 0.4 | Gr | Dw | (Quadratwurzel) | Ga | Bereich |
| ≤30 | 0.4 | 8 | 3.5 | 0.08 | 0.032 | 0.02-0.05 |
| >30~50 | 0.4 | 27 | 4 | 0.1 | 0.04 | 0.03-0.06 |
| >50~80 | 0.4 | 38 | 5 | 0.14 | 0.056 | 0.05-0.08 |
| >80~100 | 0.4 | 51 | 7 | 0.19 | 0.076 | 0.07-0.10 |
| >100~120 | 0.4 | 61 | 8.5 | 0.23 | 0.092 | 0.09-0.12 |
| >120~140 | 0.4 | 68.5 | 9 | 0.25 | 0.1 | 0.10-0.14 |
Auswahl des Axialspiels:
Bei Rillenkugellagern und Kegelrollenlagern, die gegenüberliegend oder Rücken an Rücken montiert werden, muss die Lagerluft oder Vorspannung in der Regel durch die axiale Position einer Hülse bestimmt werden, und die Anforderungen an die Lagerkonfiguration und den Betrieb sollten berücksichtigt werden.
Das Axialspiel und die Radialluft dieser Arten von Lagern müssen in der Regel nur einen dieser Werte erfüllen.
Die Auswahl der Radialluft für Wälzlager ist von entscheidender Bedeutung, da sie einer der kritischen Faktoren ist, die bestimmen, ob die Lager ordnungsgemäß funktionieren können.
Die richtige Wahl der Radialluft kann eine angemessene Verteilung der Lasten zwischen den Wälzkörpern des Lagers gewährleisten. Sie kann die axiale und radiale Verschiebung der Welle (oder des Gehäuses) begrenzen, die Drehgenauigkeit der Welle gewährleisten und den Betrieb des Lagers unter bestimmten Temperaturen bei gleichzeitiger Reduzierung von Vibrationen und Lärm ermöglichen. Dies hat den Vorteil, dass die Lebensdauer der Lager erhöht wird.
Die Differenz zwischen dem theoretischen Spiel und dem Spiel, das durch den Festsitz des Gehäuses oder der Welle mit dem Lager nach der Ausdehnung oder Schrumpfung der Manschette beim Einbau entsteht, wird als "Einbauspiel" bezeichnet.
Addiert oder subtrahiert man die akkumulierten Maßänderungen aufgrund von thermischen Schwankungen im Lager, spricht man vom "Betriebsspiel".
Das Betriebsspiel bezieht sich auf das vorhandene Spiel, wenn das Lager in eine Maschine eingebaut ist und einer Belastung und Drehung ausgesetzt ist. Das effektive Spiel plus die durch die Lagerbelastung erzeugte elastische Verformung wird als "Betriebsspiel" bezeichnet.
Wie in Abbildung 2 dargestellt, hat das Lager die längste Ermüdungslebensdauer, wenn das Betriebsspiel geringfügig negativ ist. Mit zunehmendem Negativspiel nimmt die Ermüdungslebensdauer des Lagers jedoch merklich ab.
Daher ist es bei der Wahl des Lagerspiels im Allgemeinen sinnvoll, einen leicht positiven oder einen Nullwert für das Betriebsspiel zu wählen.
Bei der Auswahl der Radialluft für Lager sollten folgende Faktoren berücksichtigt werden:
Erfahrungsgemäß liegt das optimale Betriebsspiel für Kugellager nahe Null, während Rollenlager ein geringes Betriebsspiel aufweisen sollten.
Bei Bauteilen, die eine hohe Stützsteifigkeit erfordern, können die Lager eine gewisse Vorspannung zulassen.
Unter normalen Arbeitsbedingungen empfiehlt es sich, zunächst das Grundelement zu wählen, um ein geeignetes Betriebsspiel für das Lager zu erreichen. Entspricht das Grundelement nicht den Anforderungen, sollte ein Hilfselement gewählt werden.
Das Hilfsbauteil mit großer Radialluft eignet sich für Lager mit Presssitz zwischen dem Lager und der Welle oder dem Gehäuse. Das Hilfsbauteil mit kleiner Radialluft eignet sich für Anwendungen, die eine hohe Drehgenauigkeit, eine strenge Kontrolle der axialen Verschiebung des Gehäuses sowie eine Geräusch- und Vibrationsdämpfung erfordern.
Um die Steifigkeit des Lagers zu verbessern oder die Geräuschentwicklung zu verringern, sollte das Betriebsspiel weiter verringert werden, während das Betriebsspiel wegen der starken Erwärmung des Lagers weiter erhöht werden sollte. Je nach Einsatzbedingungen sollte eine spezifische Analyse durchgeführt werden.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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