Wie wählt man die richtige Vorspannung aus, wenn Lager der Serien 52/53 in mechanischen Geräten verwendet werden?

Zweireihige Schrägkugellager der Serie 52/53 werden häufig in mechanischen Geräten eingesetzt, da sie gleichzeitig radiale und axiale Belastungen aufnehmen können, eine hohe Steifigkeit aufweisen und wenig Platz beanspruchen. Um ihre Leistung jedoch voll zur Geltung zu bringen, ist die richtige Auswahl und Anwendung der Vorspannung ein entscheidender Faktor. Die Vorspannung beeinflusst nicht nur die Laufgenauigkeit des Lagers, sondern bestimmt auch dessen Lebensdauer und die Stabilität der Anlage. Im Folgenden werden die Rolle der Vorspannung, Einflussfaktoren und Auswahlmethoden erörtert.

1. Die Rolle der Vorspannung
Vorspannung ist die Kraft, die die Wälzkörper im Lager durch Aufbringen einer bestimmten Axiallast in ordnungsgemäßem Kontakt mit der Laufbahn hält. Eine angemessene Vorspannung ist für die Leistung der Lager der Serien 52/53 von großer Bedeutung:

Verbessern Sie die Laufgenauigkeit: Durch die Vorspannung wird das Innenspiel des Lagers eliminiert und die Steifigkeit erhöht, wodurch die Laufgenauigkeit der Ausrüstung verbessert wird, insbesondere bei mechanischen Geräten, die eine hochpräzise Positionierung erfordern.

Verbessern Sie die Tragfähigkeit: Durch die Einstellung der Vorspannung kann das Lager die Last gleichmäßiger verteilen und einen vorzeitigen Ausfall aufgrund übermäßiger lokaler Belastung vermeiden.
Unterdrückung von Vibrationen und Geräuschen: Eine entsprechende Vorspannung kann die Relativbewegung zwischen den Wälzkörpern und der Laufbahn reduzieren und Vibrationen und Geräusche während des Gerätebetriebs reduzieren.
Rotationsschlupf verhindern: Bei Hochgeschwindigkeitsgeräten kann eine geeignete Vorspannung einen Schlupf der Wälzkörper verhindern und den normalen Betrieb des Lagers sicherstellen.
2. Hauptfaktoren, die die Auswahl der Vorspannung beeinflussen
Die Auswahl der geeigneten Vorspannung erfordert eine umfassende Berücksichtigung der Arbeitsbedingungen, der Lagerstruktur und der Betriebsumgebung der Ausrüstung. Im Folgenden sind mehrere Schlüsselfaktoren aufgeführt:

Lastbedingungen:

Leichte Lastbedingungen: Geeignet für geringere Vorspannung, um Reibung und Hitze zu reduzieren.

Schwere Lastbedingungen: Erfordert eine höhere Vorspannung, um die Steifigkeit zu verbessern und eine Verformung des Lagers zu verhindern.

Geschwindigkeitsanforderungen:
Hochgeschwindigkeitsrotierende Geräte müssen die Vorspannung moderat reduzieren, um Reibung und Hitze zu reduzieren; Niedriggeschwindigkeits- oder intermittierende Geräte können die Vorspannung entsprechend erhöhen, um die Positionierung zu verbessern.

Lagerpaarungsmethode:

Face-to-Face-Einbau (DB-Typ): Geeignet für die Aufnahme großer Radiallasten und Kippmomente, die Vorspannung darf jedoch nicht zu hoch sein, um eine Erhöhung der Reibung zu vermeiden.

Rücken-an-Rücken-Installation (DF-Typ): Hohe Steifigkeit, geeignet für Szenarien, die eine hohe axiale Positionierungsgenauigkeit erfordern.

Tandeminstallation (DT-Typ): Die Vorspannung muss mit anderen Lagern übereinstimmen, um die Belastung des Gesamtsystems auszugleichen.

Temperatureinfluss:
Ein Temperaturanstieg führt dazu, dass sich das Lager ausdehnt, wodurch sich die Größe der Vorspannung ändert. Um die Stabilität der Vorspannung sicherzustellen, müssen Maßnahmen zur Temperaturkompensation in Betracht gezogen werden.

Materialien und Schmierbedingungen:
Lager aus unterschiedlichen Materialien haben unterschiedliche Toleranzen für die Vorspannung, und der Schmierzustand (z. B. Fettschmierung oder Ölschmierung) beeinflusst auch die Reibung und Wärmeentwicklung und bestimmt so den Bereich der Vorspannung.

3. Auswahl und Anwendung der Vorspannung
Zu den Methoden zur angemessenen Auswahl und Anwendung der Vorspannung gehören hauptsächlich die folgenden:

Berechnungsmethode zur Auswahl der Vorspannung:
Entsprechend den Belastungs-, Geschwindigkeits- und Lebensdaueranforderungen der Ausrüstung wird der empfohlene Vorspannungswert anhand der Lagerkonstruktionsformel berechnet. Die Formel muss Parameter wie die Anzahl der Wälzkörper, den Kontaktwinkel und die Lastverteilung berücksichtigen.

Anpassungsmethode:

Mechanische Einstellung: Die Axialkraft wird über Muttern, Unterlegscheiben oder Federstrukturen ausgeübt, um eine Vorspannung zu erreichen. Diese Methode eignet sich für mehrfache Anpassungen und großen Einbauraum.
Einstellung der Temperaturdifferenz: Die Wärmeausdehnungs- und Kältekontraktionseigenschaften des Lagers während der Installation werden zur Steuerung der Temperaturdifferenz der Baugruppe verwendet, um die Einstellung der Vorspannung zu erreichen.
Messung und Überprüfung der Vorspannung:
Nach dem Aufbringen der Vorspannung muss diese mit Messwerkzeugen überprüft werden. Zu den gängigen Methoden gehören:

Methode zur Spielmessung: Verwenden Sie eine Fühlerlehre oder einen Laser-Entfernungsmesser, um zu messen, ob das Lagerspiel den Konstruktionsanforderungen entspricht.
Methode zur Drehmomentmessung: Bestätigen Sie indirekt die Größe der Vorspannung, indem Sie das Start- oder Laufdrehmoment messen, das für die Drehung des Lagers erforderlich ist.
Methode der axialen Verschiebung: Beobachten Sie, ob die axiale Verschiebung nach der Vorspannung dem Konstruktionsstandard entspricht.
4. Vorsichtsmaßnahmen und Optimierungsvorschläge
Beim Aufbringen und Einstellen der Vorspannung von Lagern der Serien 52/53 sind außerdem folgende Punkte zu beachten:

Vermeiden Sie eine übermäßige Vorspannung: Eine zu hohe Vorspannung kann zu einem übermäßigen Kontaktdruck zwischen dem Wälzkörper und der Laufbahn führen, Reibung und Hitze erhöhen und den Lagerverschleiß beschleunigen.
Dynamische Anpassungsfähigkeit: Bei Geräten mit großen Last- und Temperaturschwankungen sollten Sie die Einführung elastischer Elemente (z. B. Tellerfedern) in Betracht ziehen, um eine dynamische Anpassung zu erreichen.
Schmierungsoptimierung: Sorgen Sie für gute Schmierbedingungen, um die durch die Vorspannung verursachte zusätzliche Reibungswärme zu reduzieren.
Regelmäßige Inspektion: Während des Betriebs ist es notwendig, die Vibrationen, Geräusche und den Temperaturanstieg des Lagers regelmäßig zu überwachen und die Vorspannung rechtzeitig anzupassen, um die Lagerlebensdauer zu verlängern.