Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik Lehrstuhl für Maschinenelemente und Getriebetechnik Prof. Dr.-Ing. Bernd Sauer
Maschinenelemente 2 SS 2003
1. Hausübung Dipl.-Ing. Carlo Thullen
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1.1 Wahl der Lageranordnung
• Fest-Loslagerung
Abstandsunterschiede zwischen den Lagersitzen – bedingt durch Fertigungstole-
ranzen, Erwärmung, etc. – werden durch das Loslager ausgeglichen.
Festlager
Führt die Welle axial und überträgt äußere Axialkräfte. Auch bei Verwen-
dung von mehr als 2 Lagern bildet man nur ein Lager als Festlager aus.
Auswahl des Lagers hängt von der Höhe der Axialbelastung und der Ge-
nauigkeit ab, mit der die Welle axial geführt werden muss.
Rillenkugellager stellen die kostengünstigste Variante dar.
Andere Lagerbauformen sind z.B. Pendelrollenlager, Vierpunktlager,
2-reihige Schrägkugellager, 2-reihige Kegelrollenlager, Schrägkugellager
oder Kegelrollenlager in "O-" oder "X-" Anordnung.
Loslager
Beim Loslager wird der mit Punktlast beaufschlagte Lagerring meist lose
gepasst. Bei rotierenden Wellen ist dies meist der Außenring.
Ideal sind Zylinderrollenlager vom Typ N bzw. NU.
Andere Lagerbauformen wirken nur dann als Loslager, wenn ein Lager-
ring verschiebbar eingepasst ist.
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• Eine angestellte Lagerung besteht aus 2 spiegelbildlich angeordneten Schrägkugella-
gern oder Kegelrollenlagern.
X-Anordnung
O-Anordnung
Ein Lagersitz wird bei der Montage soweit verschoben, bis die Lagerung die nö-
tige Vorspannung hat. Daraus resultieren höhere Lagersteifigkeiten, wie auch
eine genauere Führung der Welle.
Die Wärmedehnung muss bei der Einstellung des Spiels berücksichtigt werden.
Die Vorspannung wird über eine Wellenmutter oder einen Deckel bzw. Gewinde-
ring aufgebracht. Hierbei ist unbedingt auf eine Sicherung (Kontermutter, Siche-
rungsblech) zu achten!!!
O- und X-Anordnungen werden je nach Einbauverhältnissen gewählt, wobei sich
bei der O-Anordnung ein geringeres Kippspiel ergibt.
Maßgeblich für den Lagerabstand ist der Abstand der Druckmittelpunkte!
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• Schwimmende Lagerung
Die schwimmende Lagerung wird verwendet, wenn keine enge axiale Führung
der Welle verlangt wird
Der Aufbau ist ähnlich wie bei der angestellten Lagerung (schwimmende Lage-
rungen gibt es deshalb auch in X- bzw. O-Anordnung)
Die Welle kann sich relativ zum Gehäuse um ein bestimmtes Axialspiel verschie-
ben.
Kegelrollenlager und Schrägkugellager sind ungeeignet, da sie angestellt werden
müssen, um einwandfrei zu funktionieren.
Am geeignetsten sind Rillenkugellager und Zylinderrollenlager (siehe Abbildung
oben).
wirtschaftlich!!!
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1.2 Wahl der Lagerbauform/des Lagertyps
Lagerbauart
Rillenku-gel-lager
Schräg-kugellager
Schrägkugel-lager, zweirei-
hig Merkmale
Legende
Radialbelastbarkeit
Axialbelastbarkeit in beiden Richtungen
sehr gut
Längenausgleich innerhalb des Lagers Längenausgleich durch Schiebesitz
gut
Ausgleich von Fluchtfehlern
erhöhte Genauigkeit
normal/möglich
Eignung für hohe Drehzah-len
geräuscharmer Lauf
mit Einschränkung
hohe Steifigkeit a: bei paarweisem Einbau
geringe Reibung e: ausschließlich Axialbelas-tung
Festlager
Loslager
Einzellager und Lager in Tandem-Anordnung in eine Richtung
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2. Schmierung und Abdichtung
Zu Beginn der Konstruktion einer Maschine sollte möglichst frühzeitig das Verfahren zur
Schmierung der Wälzlager festgelegt werden.
• Fettschmierung
Fettschmierung wird bei ca. 90 % aller Wälzlagerungen angewandt. Die wesentlichen
Vorteile einer Fettschmierung sind:
sehr geringer konstruktiver Aufwand
gute Unterstützung der Abdichtung durch das Fett
hohe Gebrauchsdauer bei wartungsfreier Schmierung ohne Aufwand für
Schmiergeräte
längere Ausfallphase beim Zusammenbruch der Schmierung nach Ablauf der
Fettgebrauchsdauer bei mäßigen Drehzahlkennwerten
niedriges Reibungsmoment
• Ölschmierung
Ein Schmierverfahren mit Öl bietet sich an, wenn benachbarte Maschinenelemente
(z.B. Zahnräder) bereits mit Öl versorgt werden oder wenn durch den Schmierstoff
Wärme abgeführt werden soll.
Bei Ölschmierung mit kleinen Mengen (Minimalmengenschmierung), ausgeführt als
Tropfschmierung, Ölnebelschmierung oder Öl-Luft-Schmierung, ist es möglich, die Öl-
menge genau zu dosieren.
Die Aufgabe der Dichtung ist es dann, das Schmierfett oder -öl im Lager zu halten und
andererseits zu verhindern, dass Verunreinigungen ins Lager gelangen. Die Dichtwir-
kung hat einen erheblichen Einfluss auf die Gebrauchsdauer der Lagerung.
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• Berührungsfreie Dichtungen
Bei berührungsfreien Dichtungen entsteht außer der Schmierstoffreibung keine weite-
re Reibung. Diese Dichtungen haben eine lange Lebensdauer und eignen sich auch bei
sehr hohen Drehzahlen.
a – Spaltdichtung
b – Labyrinthdichtung
c – Lager mit Deckscheiben
• Berührende Dichtungen
Berührende Dichtungen liegen unter einer Anpresskraft an der metallischen Lauffläche
an. Je nach der Anpresskraft, dem Schmierungszustand und der Rauheit der Lauffläche
sowie der Gleitgeschwindigkeit ist die Reibung unterschiedlich hoch.
Filzringe bewähren sich vor allem bei Fettschmierung. Zur Abdichtung bei Ölschmie-
rung werden vor allem Radial-Wellendichtringe eingesetzt. Diese sehr effektive Dicht-
ung verlangt aber eine besondere Lauffläche mit niedriger Rauhigkeit (R z ≈ 1 – 4), so-
wie eine sorgfältige Montage über eine Montagehülse oder -fase (ca. 15 – 20°).
a – Filzringdichtung
b – Radialwellendichtring
c – V-Ring
d – Lager mit Dichtscheibe