Einreihige Zylinderrollenlager: Belastbarkeit, Typen und Auswahl

Einreihige Zylinderrollenlager sind die erste Wahl, wenn eine rotierende Welle hohe radiale Belastungen tragen muss, ohne viel axialen Platz zu beanspruchen. Sie verwenden eine Reihe zylindrischer Rollen in Linienkontakt mit den Laufbahnen, was ihnen im Vergleich zu Kugellagern gleicher Größe eine hohe radiale Tragzahl und eine hohe Steifigkeit verleiht. Der Kompromiss ist ebenso klar: Die meisten Konstruktionen tragen nur eine geringe oder keine axiale Belastung und verzeihen Fehlausrichtungen weniger. Wenn Ihre Anwendung von Radialkräften dominiert wird – Getriebe, Elektromotoren, Brecher, Förderbänder oder Industriepumpen – ist ein einreihiges Zylinderrollenlager oft der effizienteste Ausgangspunkt. In diesem Leitfaden wird erklärt, wie sie aufgebaut sind, wie man das richtige Rippendesign und Spiel wählt und wo sie im Vergleich zu Rillenkugellagern passen.

Was ist ein einreihiges Zylinderrollenlager?

Ein einreihiges Zylinderrollenlager ist ein Radiallager mit einer Reihe kurzer Zylinderrollen, die zwischen einem Innenring und einem Außenring geführt werden. Die Rollen berühren die Laufbahnen entlang einer Linie und nicht an einem Punkt, sodass das Lager sehr hohe Radiallasten aufnehmen kann und einer Durchbiegung unter Last standhält. Die Bauweise ist meist zerlegbar: Der Innenring mit Rollen und Käfig lässt sich vom Außenring abnehmen, was die Montage und Inspektion vereinfacht. Standard-Grenzabmessungen folgen ISO 15 und DIN 616, sodass eine bestimmte Bohrung und ein bestimmter Außendurchmesser herstellerübergreifend ausgetauscht werden können, wenn das interne Design und die Toleranzklasse übereinstimmen.

Schlüsselkomponenten sind Innenring, Außenring, Zylinderrollen und Käfig. Je nach Ausführung können die Ringe eine oder zwei Rippen (Flansche) haben. Der Käfig sorgt dafür, dass die Rollen gleichmäßig verteilt sind und sich nicht verkanten. Da die Rollen zylindrisch sind, lässt das Lager nur eine begrenzte axiale Verschiebung zu, es sei denn, die Rippen sind so konfiguriert, dass sie die Welle fixieren. Diese Rippenkonfiguration ist der Hauptgrund dafür, dass es mehrere Varianten gibt.

Wie einreihige Zylinderrollenlager Lasten tragen

Einreihige Zylinderrollenlager tragen hohe Radiallasten, da der Linienkontakt die Spannung über eine größere Fläche verteilt als der Punktkontakt eines Kugellagers. Die statischen und dynamischen Tragzahlen sind typischerweise 1,5- bis 3-mal höher als bei einem Rillenkugellager ähnlicher Abmessungen, je nach Serie und Innengeometrie. Auch die radiale Steifigkeit ist höher, was dazu beiträgt, die Wellenposition bei Zahneingriffen und Präzisionsantrieben beizubehalten.

Die axiale Belastbarkeit hängt fast vollständig von der Rippenkonstruktion ab. Die folgende Tabelle fasst die gängigen einreihigen Varianten und deren Möglichkeiten zusammen.

Die Auswahl von N oder NU ist üblich, wenn die Welle axial schwimmen muss, beispielsweise in einem Getriebe, wo die Wärmeausdehnung andernfalls die Lager belasten würde. NJ und NUP werden dort eingesetzt, wo das Lager die Welle auch axial fixieren muss, die axiale Belastung aber dennoch gering sein soll. Bei reinen Axiallasten ist meist ein Axiallager oder ein Schräglager die bessere Wahl.

Käfigoptionen und Geschwindigkeitsbegrenzungen

Käfigmaterial und -design legen die praktische Geschwindigkeitsbegrenzung ebenso fest wie die Innengeometrie des Lagers. Gestanzte Stahlkäfige sind die Standardwahl für den allgemeinen industriellen Einsatz und bieten ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Kosten. Bearbeitete Messingkäfige werden für hohe Belastungen, hohe Temperaturen oder Anwendungen mit Stoßbelastungen bevorzugt, da sie Verformung und Verschleiß widerstehen. Polyamidkäfige (PA66) reduzieren Gewicht und Reibung bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen, sind jedoch durch Temperatur- und Schmiermittelverträglichkeit eingeschränkt. PEEK-Käfige werden dort eingesetzt, wo chemische Beständigkeit und hohe Temperaturen erforderlich sind.

Die Drehzahlgrenzen für einreihige Zylinderrollenlager liegen im Allgemeinen niedriger als für Rillenkugellager gleicher Größe, da durch den Linienkontakt mehr Wärme entsteht. Dank Ölschmierung, Präzisionskäfig und kontrolliertem Spiel können sie jedoch in Werkzeugmaschinenspindeln und Hochgeschwindigkeitsmotoren mit hohen Drehzahlen laufen. Die Geschwindigkeitsbewertung im Katalog ist nur ein Ausgangspunkt; Der tatsächliche Grenzwert hängt von der Schmiermethode, der Kühlung, der Belastung und der Ausrichtung ab. Fettschmierung eignet sich in der Regel für mittlere Drehzahlen und geschlossene oder wartungsfreie Anordnungen, während Ölumlauf- oder Öl-Luft-Schmierung für Hochgeschwindigkeits- oder Hochlastbetrieb eingesetzt wird.

Montage, Passungen und Innenspiel

Die richtige Passung und das richtige Spiel sind von entscheidender Bedeutung, da Zylinderrollenlager ein geringeres Innenspiel haben als Kugellager ähnlicher Größe und empfindlicher auf Störungen reagieren. Für einen rotierenden Innenring unter normaler Radiallast ist eine Wellenpassung von k5 oder m5 üblich; Bei schwereren Lasten oder Stoßbelastungen kann N6 erforderlich sein. Gehäusepassungen sind in der Regel H7 oder J7 für einen stationären Außenring, wobei K7 verwendet wird, wenn der Außenring fester sitzen muss. Dies sind lediglich Startwerte. Die tatsächliche Passung hängt von der Belastungsrichtung, der Temperatur, dem Wellenmaterial und davon ab, ob das Lager als Fest- oder Loslager verwendet wird.

Das interne Spiel kann aus CN (normal), C3 (größer als normal) oder C4 (größer als C3) ausgewählt werden. C3 wird häufig für Anwendungen spezifiziert, bei denen sich der Innenring schneller erwärmt als das Gehäuse, z. B. bei Elektromotoren oder Getrieben, da durch die Wärmeausdehnung Spielraum verbraucht wird. Ein zu geringer Abstand führt zu Überhitzung und vorzeitigem Ausfall; Zu viel Spiel verringert die Tragfähigkeit und kann die Vibration verstärken. Bei einer schwimmenden Lageranordnung müssen Spiel und Passung eine axiale Verschiebung ohne Reibverschleiß ermöglichen. Unser Abschnitt Technische Daten stellt Toleranz- und Passungsreferenztabellen bereit, die bei der Bestätigung der endgültigen Auswahl helfen.

Schmierung und Wartung

Die Schmierung bestimmt die Lebensdauer mehr als jeder andere Wartungsfaktor bei einreihigen Zylinderrollenlagern. Fett ist für mittlere Geschwindigkeiten und abgedichtete oder abgeschirmte Anordnungen geeignet, das Fett muss jedoch zur Betriebstemperatur und Belastung passen. Ölschmierung wird bei hohen Geschwindigkeiten, hoher Last oder hohen Temperaturen bevorzugt, da sie sowohl Wärme abführt als auch die Reibung verringert. In Ölkreislaufsystemen sind Durchflussrate und Ölreinheit ebenso wichtig wie die Viskosität. Ein häufiger Fehler besteht darin, ein Lagergehäuse zu stark mit Fett zu füllen. Die daraus resultierende Aufwühlung erhöht die Temperatur und kann die Fettlebensdauer verkürzen.

Achten Sie bei der Wartung auf diese Fehlerzeichen:

• Verfärbung oder Lack auf den Walzen, was auf Überhitzung oder Schmiermittelversagen hinweist.
• Schmieren oder Abrieb auf den Laufbahnen, häufig verursacht durch unzureichenden Ölfilm beim Anfahren oder bei hoher Belastung.
• Falsches Brinelling in Form von gleichmäßig verteilten Markierungen, die häufig bei Geräten im Leerlauf mit Vibration auftreten.
• Käfigverschleiß oder -bruch, häufig im Zusammenhang mit schlechter Ausrichtung, hoher Geschwindigkeit oder unzureichender Schmierung.
• Axiale Verschleißspuren an den Rippen weisen darauf hin, dass das Lager eine höhere axiale Belastung trägt, als die Rippenkonstruktion zulässt.

Überprüfen Sie bei jeder größeren Überholung die Käfig- und Rippenkontaktflächen. Wenn das Lager trennbar ist, entfernen Sie den Innenring und prüfen Sie die Rollenbahn auf ungleichmäßigen Verschleiß. Tauschen Sie das Lager aus, wenn das Spiel über den Herstellergrenzwert hinaus gewachsen ist oder wenn eine der Rollen Lochfraß oder Abplatzungen aufweist.

Einreihige Zylinderrollenlager vs. Rillenkugellager

Einreihige Zylinderrollenlager überzeugen durch radiale Belastbarkeit und Steifigkeit, während Rillenkugellager durch axiale Belastbarkeit, Geschwindigkeit und Fehlausrichtungstoleranz überzeugen. Wenn die Anwendung hohe Radiallasten mit moderaten Axiallasten kombiniert, ist ein Zylinderrollenlager plus separates Axiallager oft die beste Anordnung. Wenn die radiale Belastung mäßig ist und die Welle auch axiale Belastungen in beide Richtungen aufnehmen muss, ist ein Rillenkugellager meist einfacher und wirtschaftlicher.

Für geringere radiale Belastungen bieten unsere Rillenkugellager der Serie 62 eine kompakte Alternative mit mäßiger axialer Belastbarkeit.

Lieferanten für Rillenkugellager der Serie 62 Lagerringe und Stahlkugeln der Marken TTBC und HMD bestehen aus GCr15, und je nach tatsächlichem Kundenbedarf können auch unterschiedliche Materialien verwendet werden; Der Käfig besteht normalerweise aus... Produkt anzeigen →

Für höhere Radiallasten im Kugellagerformat bietet die Serie 63 höhere Tragzahlen bei gleicher Bohrungsgröße. Dies ist kein Ersatz für Zylinderrollenlager in Positionen mit hoher Radiallast, sie sind jedoch häufig die richtige Wahl für Lüfterwellen, kleine Untersetzungsgetriebe und allgemeine Maschinen, bei denen es auf Kosten und Einfachheit ankommt.

Rillenkugellager der Serie 63 für allgemeine Maschinen Hocher-load ball bearings in the same bore size, suited to fan shafts, small reducers, and general machinery where cost and simplicity matter. Produkt anzeigen →

Checkliste für Bewerbungen und Auswahl

Einreihige Zylinderrollenlager kommen häufig in Industriegetrieben, Elektromotoren, Brechern, Förderbändern, Pumpen, Kompressoren, Werkzeugmaschinenspindeln und Papiermaschinen vor. Sie sind besonders nützlich, wenn die Welle radial mit hoher Steifigkeit positioniert werden muss und die Wärmeausdehnung durch eine schwimmende Lagerposition ausgeglichen werden muss. Sie eignen sich weniger für Anwendungen mit erheblicher Wellenfehlausrichtung oder bei denen axiale Belastungen dominieren.

Verwenden Sie diese Checkliste, wenn Sie ein Lager für ein neues Design oder einen Ersatz auswählen:

• Definieren Sie die Größe und Richtung der Radiallast, einschließlich Stoßbelastungen und Arbeitszyklus.
• Bestätigen Sie, ob das Lager die Welle axial fixieren oder Spiel ermöglichen muss. Wählen Sie entsprechend N, NU, NJ oder NUP.
• Berechnen Sie die erforderliche Lebensdauer und vergleichen Sie diese mit der dynamischen Tragzahl bei tatsächlicher Geschwindigkeit.
• Überprüfen Sie die Geschwindigkeitsbegrenzung für den gewählten Käfig, die Schmiermethode und das Spiel.
• Geben Sie Wellen- und Gehäusepassungen basierend auf Last, Temperatur und rotierendem Ring an.
• Wählen Sie den Abstand CN, C3 oder C4 aus, nachdem Sie das thermische Wachstum und die Passungsüberschneidung abgeschätzt haben.
• Überprüfen Sie die Schmiermittelversorgung, die Ölreinheit und den Wartungszugang.
• Überprüfen Sie die Fehlausrichtungstoleranz und ziehen Sie selbstausrichtende Alternativen in Betracht, wenn die Wellendurchbiegung hoch ist.

Yuyao Kangtian Bearing Co., Ltd. produziert seit 1993 Lager in Yuyao, Ningbo. Das Unternehmen betreibt zwei hundertprozentige Fabriken auf einem 31.000 m² großen Gelände und produziert rund 30 Millionen Lagersätze pro Jahr. Zu den Kernprodukten zählen Rillenkugellager der Serien 60, 62, 63, 67, 68, 69, MR, Flansch, Zoll und Sonderausführungen sowie CNC-bearbeitete Teile. Bei Projekten, die ein einreihiges Zylinderrollenlager benötigen, kann das Ingenieurteam den Lastfall prüfen und empfehlen, ob eine Rillenkugellageralternative oder eine kundenspezifische Lösung besser geeignet ist. Senden Sie Ihre Zeichnung und Ihren Arbeitszyklus über unser Service-Seite .

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen N-, NU-, NJ- und NUP-Zylinderrollenlagern?

N- und NU-Lager ermöglichen eine axiale Verschiebung in beide Richtungen und sind daher für schwimmende Positionen geeignet. NJ-Lager lagern die Welle in einer Richtung, NUP-Lager lagern sie in beiden Richtungen. Der Unterschied besteht in der Rippenanordnung am Innen- und Außenring.

Können einreihige Zylinderrollenlager axiale Belastungen aufnehmen?

Nur begrenzte Axiallast und nur bei Ausführungen mit Rippen wie NJ oder NUP. Die Hauptlastrichtung ist radial. Für ständige axiale Belastungen verwenden Sie ein Axiallager oder ein Schräglager.

Warum sind Zylinderrollenlager zerlegbar?

Der Innenring, die Rollen und der Käfig können vom Außenring getrennt werden. Dies erleichtert die Montage, ermöglicht die Inspektion der Rollenbahn und vereinfacht den Austausch bei beengten Platzverhältnissen.

Was ist die maximale Drehzahl eines einreihigen Zylinderrollenlagers?

Dies hängt vom Käfigmaterial, der Schmierung, dem Spiel und der Belastung ab. Fettschmierung eignet sich für mittlere Geschwindigkeiten, während Ölumlauf- oder Öl-Luft-Schmierung höhere Geschwindigkeiten unterstützt. Überprüfen Sie immer die Geschwindigkeitsbewertung des Herstellers auf die genaue Teilenummer.

Sollte ich die CN- oder C3-Freigabe wählen?

Wählen Sie CN für normale Betriebsbedingungen mit mäßigem Temperaturanstieg. Wählen Sie C3, wenn der Innenring heißer läuft als das Gehäuse oder wenn Presspassungen das Innenspiel verringern. C4 wird für starke Temperaturgradienten oder Hochgeschwindigkeitsanwendungen verwendet.