Vierpunktlager eignen sich gut, wenn:
- überwiegend axiale Belastungen aufgenommen werden müssen
- der axiale Bauraum für zweireihige Radial-Schrägkugellager nicht ausreicht
- radiale Kräfte von einem separaten Radiallager aufgenommen werden
- axiale Kräfte in beiden Richtungen auftreten und eine enge axiale Führung bei geringer Lagerbreite gefordert ist, z. B. im Getriebebau.
Vierpunktlager und zweireihiges Schrägkugellager – Bauraumvergleich
|
|
Lagerausführung
Ausführungsvarianten
Vierpunktlager gibt es als:
- Lager der Grundausführung
- Lager mit Haltenuten im Außenring
- X-life-Lager
Lager der Grundausführung
Vom Produktdesign her vergleichbar mit einreihigen Radial-Schrägkugellagern
Vierpunktlager sind einreihige, nicht selbsthaltende Radial-Kugellager. Sie gleichen in ihrem Aufbau einreihigen Radial-Schrägkugellagern; die Laufbahnen in den Lagerringen sind jedoch so gestaltet, dass sie Axialbelastungen in beiden Richtungen aufnehmen können. Die Krümmungsmittelpunkte der kreisbogenförmigen Laufbahnen im Innen- und Außenring sind so gegeneinander versetzt, dass die Kugeln die Laufringe bei radialer Belastung in vier Punkten berühren.
Axial schmaler bauend als zweireihige Schrägkugellager
Diese Lager haben massive Außenringe, geteilte Innenringe und Kugelkränze mit Messing- oder Polyamidkäfig. Aufgrund des zweiteiligen Innenrings kann eine große Anzahl Kugeln im Lager untergebracht werden. Die Innenringhälften sind auf das jeweilige Lager abgestimmt und dürfen nicht mit denen gleich großer Lager vertauscht werden. In axialer Richtung bauen Vierpunktlager deutlich schmaler als beispielsweise zweireihige Schrägkugellager.
Vierpunktlager der Grundausführung
α = Nenndruckwinkel
M1, M2 = Krümmungsmittelpunkte der Außenringlaufbahn
Fr = Radiale Belastung
Fa = Axiale Belastung
Vierpunktlager, geteilter Innenring, ohne Haltenuten im Außenring
Geometrie der Laufbahnen
|
|
Lager mit Haltenuten im Außenring
Durch die Haltenuten kann das Lager einfach im Gehäuse festgelegt werden
Vierpunktlager werden häufig mit einem Radiallager kombiniert und als Axiallager mit radialem Spiel im Gehäuse eingesetzt. Zur schnellen und sicheren Festlegung der Lager im Gehäuse haben größere Lager deshalb zwei um 180° versetzte Haltenuten in einer Stirnseite des Außenrings. In diese Haltenuten greifen Sicherungsstifte ein, die den Außenring im Gehäuse festlegen.
Vierpunktlager als Axiallager eingesetzt, radiales Spiel am Außenring, axialer Kraftfluss
Zylinderrollenlager (Radiallager)
Vierpunktlager mit Haltenuten im Außenring (Axiallager, Außenring radial freigestellt)
Sicherungsstift zur Fixierung des Außenrings
|
|
X-life-Premiumqualität
Vierpunktlager gibt es in bestimmten Abmessungen als X-life-Lager. Gegenüber Standard-Vierpunktlagern sind diese Lager wesentlich leistungsstärker. Erreicht wird das u. a. durch die geänderte Innenkonstruktion und höhere Oberflächengüte der Kontaktflächen, das optimierte Käfigdesign sowie durch die bessere Qualität des Stahls und der Wälzkörper.
Vorteile
Höherer Kundennutzen durch X-life
Aus den technischen Detailverbesserungen ergeben sich eine Reihe von Vorteilen wie z. B.:
- eine günstigere Lastverteilung im Lager und damit eine höhere dynamische Belastbarkeit der Lager
- eine höhere Laufruhe
- ein reibungsärmerer, energieeffizienterer Lauf
- eine niedrigere Wärmeentwicklung im Lager
- höhere mögliche Drehzahlen
- ein geringerer Schmierstoffverbrauch und dadurch längere Wartungsintervalle
- eine messbar längere Gebrauchsdauer
- eine hohe Betriebssicherheit
- kompakt bauende, umweltfreundliche Lagerungen.
Niedrigere Betriebskosten, höhere Maschinenverfügbarkeit
In Summe verbessern diese Vorteile die Gesamtwirtschaftlichkeit der Lagerstelle deutlich und erhöhen damit die Effizienz der Maschine und Anlage nachhaltig.
Nachsetzzeichen XL
X-life-Vierpunktlager haben das Nachsetzzeichen XL im Kurzzeichen
Vergleich der dynamischen Tragzahl Cr – Lagerreihe QJ3..‑XL, Bohrungskennzahl 5 bis 14, mit einem Lager ohne X-life-Qualitäten
Bohrungskennzahl
|
|
Anwendungsbereiche
Breites Einsatzspektrum
Aufgrund ihrer besonderen technischen Merkmale eignen sich X-life-Vierpunktlager sehr gut für Lagerungen in:
- Kompressoren
- Flüssigkeits- und Hydraulikpumpen
- Automotive-Fahrwerken und -Getrieben
- Industrie-, Eisenbahn- und Windradgetrieben
- landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Geräten.
X-life steht für eine hohe Produkt-Leistungsdichte und damit für einen besonders großen Kundennutzen. Weitere Informationen zu X-life
Belastbarkeit
Axial beidseitig hoch belastbar
Durch die Gestaltung der Laufbahnen mit ihren hohen Schultern, dem großen Nenndruckwinkel von α0 = 35° und der hohen Anzahl von Wälzkörpern sind Vierpunktlager axial sehr tragfähig. Sie sind für wechselnde, rein axiale Belastungen oder überwiegende Axiallast geeignet. Dabei berühren die Kugeln den Innen- und Außenring nur in je einem Punkt wie bei einem axial belasteten einreihigen Schrägkugellager.
Die radiale Belastbarkeit der Lager ist gering. Bei überwiegend radialer Belastung sollen Vierpunktlager wegen der höheren Reibung im Vierpunktkontakt nicht eingesetzt werden.
Ausgleich von Winkelfehlern
Vierpunktlager können keine Fluchtungsfehler ausgleichen
Vierpunktlager eignen sich nicht zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern bei Gehäuseverformungen oder Wellendurchbiegungen. Eine mögliche Schiefstellung des Innenrings gegenüber dem Außenring hängt u. a. von der Lagerbelastung, dem Betriebsspiel und der Lagergröße ab und ist sehr gering.
Schiefstellungen der Lagerringe erhöhen das Laufgeräusch, beanspruchen die Käfige stärker und wirken sich nachteilig auf die Gebrauchsdauer der Lager aus.
Schmierung
Öl- oder Fettschmierung
Die Lager sind nicht befettet. Sie müssen mit Öl oder Fett geschmiert werden.
Verträglichkeit mit Kunststoffkäfigen
Werden Lager mit Kunststoffkäfig verwendet, ist sicherzustellen, dass beim Einsatz von Syntheseölen oder Schmierfetten auf Syntheseölbasis sowie bei Schmierstoffen mit einem hohen Anteil an EP‑Zusätzen die Verträglichkeit des Schmierstoffs mit dem Käfigmaterial gegeben ist.
Ölwechselfristen einhalten
Gealtertes Öl und im Öl enthaltene Additive können bei höheren Temperaturen die Gebrauchsdauer der Kunststoffe beeinträchtigen. Vorgegebene Ölwechselfristen müssen deshalb unbedingt eingehalten werden.
Abdichtung
Die Lager sind offen
Vierpunktlager werden ohne Abdichtung geliefert. Die Abdichtung der Lagerstelle muss deshalb in der Anschlusskonstruktion erfolgen. Die Abdichtung muss zuverlässig verhindern, dass:
- Feuchtigkeit und Verunreinigungen in das Lager gelangen
- Schmierstoff aus dem Lager austritt.
Drehzahlen
Höhere Drehzahlen sind nur bei rein axialer Belastung möglich
Wegen des Vierpunktkontaktes und der damit verbundenen höheren Reibung ist die Drehzahleignung der Lager bei radialer Belastung stark begrenzt. Höhere Drehzahlen werden nur erreicht, wenn Vierpunktlager ausschließlich axial belastet werden.
Grenz- und Bezugsdrehzahlen in den Produkttabellen
In den Produkttabellen sind in der Regel zwei Drehzahlen angegeben
- die kinematische Grenzdrehzahl nG
- die thermische Bezugsdrehzahl nϑr.
Grenzdrehzahl
Die Grenzdrehzahl nG ist die kinematisch zulässige Drehzahl eines Lagers. Sie darf auch bei günstigen Einbau- und Betriebsbedingungen nicht ohne vorherige Rücksprache mit Schaeffler überschritten werden. Die Werte in den Produkttabellen gelten für Ölschmierung.
Werte bei Fettschmierung
Bei Fettschmierung sind jeweils 75% des in den Produkttabellen angegebenen Wertes zulässig.
Bezugsdrehzahlen
nϑr dient zur Berechnung von nϑ
Die thermische Bezugsdrehzahl nϑr ist keine anwendungsbezogene Drehzahlgrenze, sondern eine rechnerische Hilfsgröße zur Ermittlung der thermisch zulässigen Betriebsdrehzahl nϑ.
Geräusch
Als neues Merkmal zum Vergleich des Geräuschniveaus unterschiedlicher Lagerarten und Baureihen wurde der Schaeffler Geräuschindex (SGI) entwickelt. Damit ist es erstmals möglich, eine Geräuschbewertung von Wälzlagern durchzuführen.
Schaeffler Geräuschindex
Der SGI-Wert basiert auf dem nach internen Standards maximal zulässigen Geräuschniveau eines Lagers, welches in Anlehnung an ISO 15242 ermittelt wird. Zum Vergleich unterschiedlicher Lagerarten und Baureihen ist der SGI-Wert über der statischen Tragzahl C0 aufgetragen.
Damit ist es möglich, Lager gleicher Tragfähigkeit direkt zu vergleichen. In den Diagrammen ist jeweils der obere Grenzwert angegeben. Das bedeutet, dass das durchschnittliche Geräuschniveau der Lager noch kleiner ist, als im Diagramm dargestellt.
Der Schaeffler Geräuschindex ist ein zusätzliches Leistungsmerkmal zur Lagerauswahl bei geräuschsensiblen Anwendungen. Die spezifische Eignung eines Lagers für eine Anwendung, beispielsweise hinsichtlich Bauraum, Tragfähigkeit oder Drehzahlgrenze, ist davon unabhängig zu prüfen.
Schaeffler Geräuschindex für Vierpunktlager
SGI = Schaeffler Geräuschindex
C0 = Statische Tragzahl
|
|
Temperaturbereich
Limitierende Größen
Die Betriebstemperatur der Lager ist begrenzt durch:
- die Maßstabilität der Lagerringe und Wälzkörper
- den Käfig
- den Schmierstoff.
Mögliche Betriebstemperaturen der Vierpunktlager.
Zulässige Temperaturbereiche