Schrägkugellager vs. Normale Kugellager – Vor- und Nachteile, X- und O-Anordnung, sowie Vorspannung mit Passscheiben

Kugellager sind essenzielle Maschinenelemente, die die Bewegung von rotierenden Teilen ermöglichen und dabei Reibung reduzieren. In vielen industriellen Anwendungen kommen sowohl normale Kugellager als auch Schrägkugellager zum Einsatz. Doch wo liegen die Unterschiede, und wann sollte man welche Lagerart verwenden? In diesem Beitrag erklären wir die Vor- und Nachteile von Schrägkugellagern im Vergleich zu normalen Kugellagern und wie man sie in X- und O-Anordnung einsetzt. Zudem zeigen wir, wie man die richtige Vorspannung mithilfe von Passscheiben erreicht.

Normale Kugellager vs. Schrägkugellager – Die Unterschiede

Normale Kugellager (Radialkugellager)

Normale Kugellager sind die am häufigsten verwendeten Lager in verschiedenen mechanischen Anwendungen. Sie sind ideal für Anwendungen, bei denen hauptsächlich radiale Lasten aufgenommen werden müssen. Diese Lager haben den Vorteil, dass sie durch ihre einfache Konstruktion kostengünstig und leicht zu warten sind.

• Vorteile:

• Einfacher Aufbau

• Kostengünstig

• Gut geeignet für radiale Belastungen

• Geringe Reibung und Wärmeentwicklung

• Nachteile:

• Nicht optimal für axiale Belastungen (entlang der Rotationsachse)

• Bei Mischbelastungen (radial + axial) begrenzt

Schrägkugellager

Im Gegensatz dazu sind Schrägkugellager speziell darauf ausgelegt, sowohl radiale als auch axiale Kräfte aufzunehmen. Der Hauptunterschied zu normalen Kugellagern liegt in der Konstruktion. Schrägkugellager haben eine größere Kontaktfläche zwischen Kugeln und Laufbahnen, wodurch sie axiale Kräfte effektiver übertragen können.

• Vorteile:

• Hohe Tragfähigkeit für radiale und axiale Lasten

• Hohe Präzision und Steifigkeit

• Ideal für Anwendungen mit kombinierten Lasten (z. B. Werkzeugmaschinen)

• Nachteile:

• Komplexere Montage

• Teurer als normale Kugellager

• Höhere Reibung im Vergleich zu Radialkugellagern

X- und O-Anordnung von Schrägkugellagern

Schrägkugellager werden häufig in Paaren verwendet, um die axiale Tragfähigkeit zu erhöhen und die Lagerung stabiler zu machen. Die Anordnung der Lager spielt hierbei eine wesentliche Rolle. Die beiden gebräuchlichsten Anordnungen sind die X-Anordnung und die O-Anordnung.

X-Anordnung (Brückenanordnung)

In der X-Anordnung (auch Brückenanordnung genannt) sind die Drucklinien der Lager kreuzförmig angeordnet, sodass sie sich auf der Innenseite schneiden. Diese Anordnung hat folgende Eigenschaften:

• Vorteile:

• Geeignet für Anwendungen, bei denen axiale Kräfte in beide Richtungen aufgenommen werden müssen

• Platzsparend, da die Lager näher zusammenliegen

• Gut geeignet für steife Lagerungen

• Nachteile:

• Geringere axiale Tragfähigkeit im Vergleich zur O-Anordnung

• Weniger effektiv bei Schwingungen und Erschütterungen

O-Anordnung (Spreizanordnung)

In der O-Anordnung (auch Spreizanordnung genannt) sind die Drucklinien der Lager so angeordnet, dass sie sich außerhalb der Lagerachse schneiden. Dies führt zu einer breiteren und stabileren Lagerung.

• Vorteile:

• Höhere axiale Steifigkeit und Tragfähigkeit

• Bessere Stabilität bei Kippmomenten und Vibrationen

• Optimal für hochpräzise Maschinen wie CNC-Werkzeugmaschinen

• Nachteile:

• Benötigt mehr Platz in der Baugruppe

• Kompliziertere Montage im Vergleich zur X-Anordnung

Einsatz von Passscheiben zur Einstellung der Vorspannung

Die Vorspannung ist entscheidend für die Leistungsfähigkeit von Schrägkugellagern, da sie hilft, das Spiel im Lager zu eliminieren und die Steifigkeit zu erhöhen. Dies ist besonders wichtig bei Hochpräzisionsanwendungen, wo Genauigkeit und geringe Toleranzen entscheidend sind.

Wie wird die Vorspannung erreicht?

Um die Vorspannung einzustellen, werden Passscheiben verwendet, die zwischen den Lagern oder zwischen Gehäuse und Lager sitzen. Durch die Wahl der richtigen Dicke der Passscheiben kann die Vorspannung exakt eingestellt werden.

• Vorteile der Vorspannung:

• Erhöhte Steifigkeit der Lagerung

• Reduzierung von Vibrationen und Geräuschen

• Längere Lebensdauer der Lager bei hoher Belastung

• Wie wählt man die richtige Passscheibe?

1. Vorspannung berechnen: Zunächst muss der benötigte Vorspannwert bestimmt werden, der von der Anwendung abhängt.

1. Scheibenstärke auswählen: Je nach Berechnung wählt man die Dicke der Passscheiben so, dass das Lagerspiel reduziert oder die gewünschte Vorspannung erreicht wird.

1. Einbau prüfen: Nach dem Einbau wird die Vorspannung durch Drehen der Welle getestet. Es sollte ein gleichmäßiger Widerstand spürbar sein, ohne dass die Lager übermäßig stramm sitzen.

Fazit

Schrägkugellager bieten gegenüber normalen Kugellagern wesentliche Vorteile, insbesondere in Anwendungen, bei denen sowohl radiale als auch axiale Kräfte auftreten. Durch die richtige Wahl der X- oder O-Anordnung kann die Tragfähigkeit und Stabilität der Lagerung optimiert werden. Die Einstellung der Vorspannung durch Passscheiben ist ein wichtiger Schritt, um die Lebensdauer und Präzision der Lager zu maximieren. Für die richtige Anwendung ist es wichtig, sowohl die mechanischen Anforderungen als auch die Bauweise der Maschine zu berücksichtigen. Indem man die Vor- und Nachteile der Lagerarten abwägt, kann man die optimale Lösung für die jeweilige Anwendung finden.