Rillenkugellager

Der Standard unter den Kugellagern

Beim Standard-Rillenkugellager handelt es sich um das bekannteste und meist verwendete Lager.
Es ist in verschiedenen Abmessungen und Ausführungen erhältlich. Das Standard-Kugellager gehört zu den Wälzlagern. Wenn im Volksmund von Kugellagern die Rede ist, ist dabei fast immer ein Rillenkugellager gemeint.

Hohe Drehzahlen - geringe Reibung

Die Kugelform sorgt für einen Punktkontakt auf der Lauffläche, was die Reibung aufgrund der kleinen Kontaktfläche minimiert.

Um eine Reibung zwischen den Kugeln auszuschließen, werden Radial-Rillenkugellager meist mit einem Käfig ausgestattet, der die einzelnen Rollkörper voneinander getrennt hält.

Das heißt, bei Radial-Rillenkugellagern ist alles auf geringe Reibung ausgelegt, was sie zu den Königen der Drehzahlen macht. Dadurch bleibt die Hitzeentwicklung auch bei hohen Drehzahlen gering.

Standard-Rillenkugellager eignen sich aufgrund ihres geringen Reibungsmoments für hohe Drehzahlen und mittlere Belastungen.
Typische Grenzdrehzahlen liegen zwischen 15.000 und 40.000 U/min, je nach Lagergröße und Bauart. Spezielle Ausführungen können noch höhere Drehzahlen ermöglichen. Sie eignen sich durch die enge Kugelanordnung für axiale und radiale Kräfte. Einreihige Rillenkugellager gleichen nur minimale Winkelfehler aus, weshalb eine exakte Wellenausrichtung nötig ist.

Rillenkugellagermaterialien verbessern die Leistung unter verschiedenen Bedingungen

Rillenkugellager zeichnen sich durch ihre tiefe Laufrillen im Innen- und Außenring aus, die eine hohe Radialbelastung ermöglichen. Sie können bedingt axiale Belastungen aushalten. Sie bestehen aus einem Innenring, einem Außenring, Kugeln und einem Käfig, der die Kugeln separiert. Die Standardvarianten können Radiallasten bis zu 5.000 N und Axiallasten bis zu 2.500 N aufnehmen.

Die Ringe und Kugeln von Rillenkugellagern werden meist aus Wälzlagerstahl (100Cr6) gefertigt, der eine hohe Härte von 60 bis 64 HRC aufweist. Für korrosive Umgebungen werden Materialien wie Edelstahl (z. B. AISI 440C) mit einer Härte von etwa 58 HRC verwendet.

Schmierung beeinflusst die Lebensdauer von Rillenkugellagern

Schmiermittel reduzieren Reibung und Verschleiß und können die Lebensdauer bedeutend verlängern. Fett- und Ölschmierung sind gängig, wobei die Schmierungsfrequenz und -menge von der Betriebsumgebung und der Drehzahl abhängen. Hochleistungsfette enthalten oft EP-Zusätze (Extreme Pressure) für bessere Lasttragfähigkeit.

Verschiedene Abdichtungsarten schützen Rillenkugellager vor Verunreinigungen

Dichtungen (Bezeichnungen 2RS, ZZ) bieten Schutz vor Staub und Feuchtigkeit. 2RS-Dichtungen sind aus elastomerem Material, liegen nur am Innenring an und sind am Außenring befestigt. Eindringen von Verunreinigungen wird dadurch erschwert. ZZ-Deckscheiben sind auch am Außenring befestigt, schleifen jedoch nicht am Innenring. Durch die gegenüber RS-Dichtungen verringerte Reibung sind höhere Drehzahlen möglich.

Rillenlager sind mit Metall- oder Kunststoffdichtungen erhältlich:

• Standardkugellager mit Metalldichtungen (Spaltdichtung) (2Z) sind für hohe Drehzahlen geeignet
• Standardkugellager mit Kunststoffdichtung (Lippendichtung) (2RS) sind für mittlere Drehzahlen geeignet

Die Wärmebehandlung verbessert die Eigenschaften von Rillenkugellagern

Die Wärmebehandlung, wie das Härten und Anlassen, optimiert die Werkstoffeigenschaften für eine längere Lebensdauer und höhere Tragfähigkeit. Durch das Härten wird die Oberfläche des Lagers verfestigt, wodurch die Verschleißfestigkeit erhöht wird.

Lastverteilung definiert die Tragfähigkeit von Rillenkugellagern

Die gleichmäßige Lastverteilung auf die Kugeln ist wichtig, um Spannungsspitzen zu vermeiden und die Tragfähigkeit zu maximieren. Die Geometrie der Laufbahnen und die Qualität der Kugeln sind dafür ausschlaggebend. Unregelmäßigkeiten können zu vorzeitigem Versagen führen.

Die Maßpräzision ist für die Leistung von Rillenkugellagern entscheidend

Die Maßgenauigkeit von Rillenkugellagern folgt den Normen ISO P0 bis P5, wobei P5 die höchste Präzisionsklasse darstellt. Diese Präzisionsklassen beeinflussen die Laufflächen der Rillen und die Schallreduktion. Eine typische Toleranz für die Bohrung und den Außendurchmesser in P5-Klasse liegt bei ±5µm.

Vorteile:

• Für mittlere bis hohe Drehzahlen geeignet
• Aufnahme von Kräften in Radialrichtung und bedingt in Axialrichtung
• Beidseitige Dichtscheiben aus Metall oder Gummi
• Unempfindlich in Betrieb und Wartung
• Temperaturbereich: -40 °C bis +120 °C
• Temperaturbeständigkeit bei Spezialausführungen: -50 °C bis +150 °C

Rillenkugellager sind dort zu finden, wo sich Bauteile drehen

Das ist beispielsweise in Industriegetrieben, Landmaschinen, Kühlschränken, Waschmaschinen, aber auch in Rollschuhen oder Inline Skates der Fall.

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