Berührungslose Dichtungen für Lager: Typen, Geschwindigkeitsbegrenzungen und Auswahlhilfe

Ein 15-kW-Motor mit 6.000 U/min sollte nicht alle acht Monate die Lippendichtungen zerstören. Wenn dies der Fall ist, tut die Dichtung genau das, wozu sie entwickelt wurde: Sie drückt eine Gummilippe gegen eine rotierende Oberfläche, und die durch diese Reibung entstehende Hitze macht ihr den Garaus. Der Austausch dieser Lippendichtung durch eine berührungslose Dichtung löst das Problem oft in einem einzigen Schritt, da die Dichtung nichts mehr berührt. Berührungslose Dichtungen geben im Gegenzug für geringere Reibung, niedrigere Betriebstemperatur, eine höhere Geschwindigkeitsobergrenze und eine längere Fettlebensdauer einen geringen Schutz vor Verschmutzung auf. Für saubere, schnelle oder heiße Geräte ist dieser Austausch normalerweise der richtige.

Was zählt als berührungslose Dichtung?

Eine berührungslose Dichtung hält Schmiermittel im Inneren und Verunreinigungen fern, ohne dass es während des normalen Betriebs zu einer Reibung zwischen den rotierenden und stationären Teilen kommt. Bei Lagerarbeiten treffen Sie auf vier gängige Varianten:

• Abschirmung aus gepresstem Stahl, angezeigt als Suffix ZZ auf einer Lagerteilenummer
• Labyrinthdichtung, die als Windungspfad in einen Ring oder ein Gehäuse eingearbeitet ist
• V-Dichtung oder Spaltdichtung, die eng an einer Schulter anliegt, ohne darauf zu drücken
• Hybriddesigns, die einen Labyrinthpfad mit einem Lichtabweiser oder einem Filzelement kombinieren

Der gepresste Stahlschutz ist der einfachste und kostengünstigste der Gruppe und kommt gut mit grobem Staub, Fettrückständen und hoher Geschwindigkeit zurecht. Ein Labyrinth ist die stärkste Option in der Gruppe, wenn es über genügend Innenwindungen und einen Abflussweg verfügt, aber es erfordert auch sorgfältigste Konstruktionsarbeit und genaueste Bearbeitung.

Was Sie gewinnen, ist messbar. Das Reibungsdrehmoment bleibt niedrig und bleibt über die gesamte Lebensdauer des Lagers stabil, die Wärmeentwicklung sinkt, die Grenzgeschwindigkeit steigt und die Fettlebensdauer verbessert sich, da das Grundöl nicht durch Dichtungsreibung verkocht. Es gibt auch keine in die Welle oder Hülse eingeschnittene Verschleißnut, was wichtig ist, wenn die Welle teuer oder schwer auszutauschen ist.

Was Sie aufgeben, ist ebenso klar. Der Spalt, der die Reibung beseitigt, ist auch ein Weg. Feiner Staub, Kühlmittelnebel, Abwaschwasser und Untertauchen gelangen durch eine einfache, berührungslose Dichtung, sodass bei starker Verschmutzung, Reinigungszyklen in Lebensmittelanlagen und Betrieb unter Wasser normalerweise eine Kontaktdichtung, eine sekundäre Barriere oder eine Spülung erforderlich ist.

Vergleich der Dichtungstypen am gleichen Lager

In der folgenden Tabelle werden die gängigen Optionen nach denselben Kriterien aufgeführt, sodass der Kompromiss zwischen Reibung und Schutz sichtbar und nicht vermutet ist.

Wie eine berührungslose Dichtung tatsächlich Schmutz fernhält

Der Schutz bei einer berührungslosen Dichtung erfolgt durch den Pfad und nicht durch eine Barriere. Das Verständnis von drei Faktoren erklärt die meisten Ergebnisse in der realen Welt.

Labyrinthgeometrie und Teilchenimpuls

Ein Labyrinth zwingt Luft und Partikel dazu, mehrmals ihre Richtung zu ändern. Bei jeder Umdrehung sinkt der Druck und die Partikel bleiben in einer Rille zurück, sodass die Verschmutzung weiter und mit weniger Energie wandern muss, um das Lager zu erreichen. Auf einem rotierenden Ring werden Partikel durch die Zentrifugalkraft nach außen geschleudert, bevor sie den innersten Spalt erreichen. Ein einzelner gerader Spalt schneidet deutlich schlechter ab als ein Weg mit drei oder vier Richtungswechseln, weshalb sich zwei Dichtungen gleicher Nenngröße im Betrieb völlig unterschiedlich verhalten können.

Clearance und thermisches Wachstum

Der Abstand entscheidet darüber, ob eine berührungslose Dichtung funktioniert oder ausfällt. Radialspalte im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm pro Seite sind bei kleinen und mittelgroßen Lagern typisch und müssen neu berechnet werden, wenn das Gehäuse aus Aluminium und die Welle aus Stahl besteht, wenn die Betriebstemperatur um mehr als etwa 60 Grad Celsius von der Montagetemperatur abweicht oder wenn die Welle merkliche Unrundheit aufweist. Ein Spalt, der sich bei Betriebstemperatur schließt, wird zu einer reibenden Dichtung ohne alle Vorteile und mit dem gesamten Verschleiß.

Ausrichtung, Abflüsse und Fettabsaugung

Die meisten berührungslosen Designs sind gerichtet. Der rotierende Ablenker sollte der Verschmutzungsquelle zugewandt sein, damit Partikel vom Lager weggeschleudert werden, und die stationäre Nut sollte auf der sauberen Seite liegen. Ein Abflussloch am tiefsten Punkt des Gehäuses lässt Wasser und Kondenswasser abfließen, anstatt sich im Spalt zu sammeln. Auch eine leichte Fettspülung hilft, da eine kleine Menge Fett, die durch den Spalt austritt, Partikel mit sich führt und den Weg von innen abdichtet.

Wo berührungslose Dichtungen am besten passen

Diese Anwendungen enttäuschen selten:

• Elektromotoren und Ventilatoren, bei denen die Drehzahl konstant ist und die Umgebung sauber oder leicht staubig ist
• Hochgeschwindigkeitsspindeln und Werkzeugmaschinenantriebe, bei denen Reibungswärme die Genauigkeit einschränkt
• Getriebe und Pumpengehäuse mit Ölspritzern, bei denen ein Abflussweg hergestellt werden kann
• Robotergelenke und Linearführungssysteme, bei denen eine lange Fettlebensdauer wichtiger ist als eine enge Barriere
• Industrielle Automatisierung, die in einer kontrollierten Werkstatt mit gefilterter Luft betrieben wird

Diese Anwendungen benötigen normalerweise etwas mehr:

• Gießerei, Bergbau und Zuschlagstofftransport, wo abrasiver Staub in großen Mengen vorhanden ist
• Lebensmittellinien mit täglicher Reinigung und ätzenden Reinigungsmitteln
• Untergetauchte Pumpen und ständig nasse Maschinen
• Sehr feiner leitfähiger Staub wie Graphit oder Metallpulver, der einen schmalen Spalt überbrücken kann

Kleine und mittlere Rillenkugellager sind das Arbeitstier in den meisten der oben genannten sauberen Anwendungen, von Lüftermotoren bis hin zu Pumpenantrieben, und das Dichtungssuffix entscheidet darüber, wie sie sich in jeder einzelnen Anwendung verhalten.

Kleine und mittlere Rillenkugellager Sehen Sie sich Rillenkugellager für Lüftermotoren, Pumpenantriebe und ähnliche Reinraumgeräte an, bei denen das Dichtungssuffix die Leistung bestimmt. Produkt anzeigen →

Auswahlkriterien, die über das Ergebnis entscheiden

Gehen Sie diese Punkte der Reihe nach durch, denn jeder einzelne schränkt die Optionen für den nächsten ein:

• Geschwindigkeit. Vergleichen Sie die erforderliche Drehzahl mit der Grenzdrehzahl für die gewählte Dichtungsmethode, nicht nur für das Lager
• Temperaturbereich und Temperaturunterschied, einschließlich des Unterschieds zwischen Montage- und Betriebsbedingungen
• Art und Partikelgröße der Verunreinigung, da sich feines Pulver ganz anders verhält als grober Sand oder Flüssigkeitsspritzer
• Schmiermethode, da das Fettaustrittsverhalten von der Füllmenge und der Grundölviskosität abhängt
• Verfügbarer axialer und radialer Raum für ein Labyrinth mit genügend Windungen
• Wartungszugang, da eine Dichtung, die nicht überprüft werden kann, als Ganzes ausgetauscht wird

Wenn Geschwindigkeit und kombinierte radiale und axiale Belastungen zusammen auftreten, werden zweireihige Schrägkugellager der Serien 52 und 53 häufig mit berührungslosen Abschirmungen spezifiziert, da die Reibungswärme bei Geschwindigkeit mehr kostet als durch die zusätzliche Dichtigkeit erkauft wird.

Zweireihige Schrägkugellager der Serien 52 und 53 Erwägen Sie zweireihige Schrägkugellager der Serien 52 und 53 für kombinierte radiale und axiale Belastungen bei hoher Drehzahl, bei denen berührungslose Abschirmungen die Reibungswärme reduzieren. Produkt anzeigen →

Lückenschonende Installation und Handhabung

Da der Spalt konstruktionsbedingt klein ist, ist die Montagepflege wichtiger als bei einer Lippendichtung:

1. Messen Sie den tatsächlichen Spalt nach der Montage, nicht nur anhand der Zeichnung, und überprüfen Sie ihn nach dem ersten Durchgang noch einmal an einem warmen Gerät
2. Halten Sie die Dichtungsnut frei von überschüssigem Fett, bevor Sie das Gehäuse schließen, da ein verstopfter Weg zum Reiben führt
3. Drücken Sie auf den zu montierenden Ring und niemals durch den Schutzschild oder den Labyrinthring
4. Überprüfen Sie den Rundlauf und den Wellenschlag, da sich ein am Umfang ungleichmäßiger Spalt zuerst auf einer Seite schließt
5. Überprüfen Sie die Ausrichtung des Abflusses und des Deflektors, bevor das Gehäuse festgeschraubt wird
6. Nach den ersten Betriebsstunden auf Scheuerstellen prüfen, eine Korrektur ist immer noch kostengünstig

Fehlermodi und was sie Ihnen sagen

Die meisten Probleme mit berührungslosen Dichtungen zeigen sich auf eine kleine Anzahl erkennbarer Arten.

Passende Dichtung zur Lagerserie

Das Suffix einer Teilenummer ist eine Kurzanleitung zum Dichtungsprinzip. ZZ bedeutet eine kontaktlose Abschirmung aus gepresstem Stahl und 2RS bedeutet eine berührende Gummilippendichtung. Zweireihige Schrägkugellager der Serien 30 und 38 werden in beiden Formen geliefert, sodass das gleiche Lager je nach dem bei der Auftragseingabe gewählten Suffix als saubere Hochgeschwindigkeitseinheit oder als schmutzigere Niedriggeschwindigkeitseinheit dienen kann. Rillenkugellager folgen der gleichen Logik, mit Abschirmungen für Motoren und Lüfter und Lippendichtungen für nasse oder staubige Einsätze.

Zweireihige Schrägkugellager der Serien 30 und 38 Vergleichen Sie die berührungslosen ZZ-Abschirmungen und die berührenden 2RS-Dichtungen, um Geschwindigkeitsbegrenzungen gegen Staub- und Feuchtigkeitsschutz in diesen Lagern der Serien 30 und 38 auszugleichen. Produkt anzeigen →

Wenn die Wahl zwischen einer höheren Geschwindigkeitsbegrenzung und einer strengeren Abdichtung noch unklar ist, hilft dieser Hinweis weiter Dichtungstyp und Drehzahlauswahl für 3802-Lager geht die gleiche Entscheidung anhand eines ausgearbeiteten Beispiels durch.

Eine kurze Checkliste vor der Spezifizierung

1. Bestätigen Sie die Verunreinigung und entscheiden Sie, ob eine Lücke überhaupt akzeptabel ist
2. Berechnen Sie das Spiel bei Betriebstemperatur, nicht bei Raumtemperatur
3. Überprüfen Sie die Grenzgeschwindigkeit für die Siegelmethode, die Sie verwenden möchten
4. Entwerfen Sie den Abfluss und die Ausrichtung des Deflektors von Anfang an im Gehäuse
5. Planen Sie einen Fettspülweg und ein realistisches Nachschmierintervall
6. Überprüfen Sie die erste Einheit nach einem kurzen Lauf und notieren Sie den gemessenen Spalt

Berührungslose Dichtungen sind keine universelle Lösung, aber sie sind viel häufiger die bessere Lösung als sie verwendet werden. Sorgen Sie für den richtigen Abstand, halten Sie den Weg sauber und richten Sie den Deflektor auf den Schmutz aus. Eine abgeschirmte oder labyrinthartige Konstruktion überdauert mehrere Sätze von Kontaktdichtungen in derselben Position. Wenn Sie an einem bestimmten Gehäuse oder Lastfall arbeiten, können Sie sich das gesamte Sortiment von a ansehen Lagerhersteller in Cixi, Ningbo das sowohl versiegelte als auch abgeschirmte Versionen derselben Serie baut.