Wozu dienen zweireihige Kugellager?

Zweireihige Kugellager werden in Anwendungen verwendet, die Folgendes erfordern höhere radiale Belastbarkeit, größere axiale Steifigkeit und die Fähigkeit, kombinierte radiale und axiale Belastungen in einem kompakten axialen Raum zu bewältigen – Anforderungen, die ein einreihiges Lager nicht vollständig erfüllen kann. Die beiden nebeneinander in einem einzigen Außenring angeordneten Kugelreihen verdoppeln effektiv die radiale Belastbarkeit im Vergleich zu einem entsprechenden einreihigen Lager und sorgen gleichzeitig für eine erhebliche axiale Steifigkeit. Zu den üblichen Anwendungen gehören Elektromotoren, Werkzeugmaschinenspindeln, Radnaben von Kraftfahrzeugen, Getriebe, landwirtschaftliche Maschinen und Fördersysteme – überall dort, wo Lastintensität, Wellensteifigkeit oder kombinierte Belastungsanforderungen das übersteigen, was eine einreihige Konstruktion bieten kann.

Elektromotoren und Generatorwellen

Zweireihige Kugellager werden häufig auf der Nichtantriebsseite von Elektromotoren eingesetzt – insbesondere bei mittleren und großen Baugrößen –, wo das Lager das Radialgewicht der Rotorwelle in Kombination mit den durch Rotorunwucht und thermische Wellendehnung erzeugten Axialkräften bewältigen muss. Ein zweireihiges Rillenkugellager am Nicht-Antriebsende sorgt für die erforderliche axiale Position, um das Wellenspiel zu steuern und gleichzeitig eine gleichmäßige, reibungsarme Drehung bei Motordrehzahlen sicherzustellen, die üblicherweise zwischen 1.500 und 6.000 U/min liegen.

Bei Anwendungen wie HVAC-Lüftern, Pumpen und Kompressoren, bei denen der Motor kontinuierlich läuft und der Lageraustausch kostspielig ist, reduziert die längere Lebensdauer durch die höhere Lastverteilung eines zweireihigen Lagers die Wartungsintervalle und die Gesamtbetriebskosten.

Werkzeugmaschinenspindeln und Präzisionsbearbeitungsgeräte

Bei Werkzeugmaschinenspindelanwendungen – Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Schleifspindeln und Bearbeitungszentren – sind zweireihige Schrägkugellager die Standardlösung für die Spindelrückseite (nichtschneidendes Ende). Das zweireihige Design bietet:

• Hohe Steifigkeit gegenüber Axialkräften durch hin- und hergehenden Werkzeugeingriff und thermisches Wachstum der Spindel
• Kompakte axiale Grundfläche, die den Spindelüberhang minimiert und das Verhältnis von Steifigkeit zu Raum maximiert
• Vorgespannter Betrieb, der Spiel eliminiert und die Maßgenauigkeit der bearbeiteten Teile aufrechterhält

Bei Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungszentren werden zweireihige Zylinderrollenlager an der hinteren Spindelposition oft mit zweireihigen Schrägkugellagern an der Vorderseite kombiniert – diese Tandemanordnung bewältigt sowohl die radialen Schnittkräfte als auch die axialen Positionierungslasten, die beim Spindelbetrieb entstehen.

Radnaben und Achsschenkel für Kraftfahrzeuge

Die moderne Radnabenlagereinheit für Kraftfahrzeuge – die Komponente, die das Rad mit dem Aufhängungsträger verbindet – besteht aus zweireihigen Schrägkugellagern, die in einer X-Anordnung (Rücken an Rücken oder gegenüberliegend) angeordnet sind. Diese Geometrie wurde speziell gewählt, weil Fahrzeugradlager gleichzeitig Folgendes bewältigen müssen:

• Radiale Belastungen vom Fahrzeuggewicht und den Straßenoberflächenkräften
• Bidirektionale Axiallasten von Seitenführungskräften, die je nach Kurve ihre Richtung ändern
• Momentlasten vom Hebelarm zwischen der Radaufstandsfläche und der Lagermitte

Kein einreihiges Lager kann diese Belastungskombination über die typische Radlagerlebensdauer von 150.000–250.000 km zuverlässig bewältigen. Die abgedichtete, vorgefettete zweireihige Nabeneinheit macht eine Schmierung vor Ort überflüssig und bietet eine wartungsfreie Lösung für die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs.

Getriebe und Kraftübertragung

In Industrie- und Automobilgetrieben werden zweireihige Kugellager auf Getriebewellen verwendet, die einer hohen radialen Belastung durch Zahneingriffskräfte in Kombination mit axialem Schub durch Schrägverzahnung ausgesetzt sind. Zweireihige Rillenkugellager können die kombinierte Belastung in einer einzigen kompakten Einheit bewältigen – besonders wertvoll bei Getriebekonstruktionen, bei denen der axiale Raum zwischen den Getriebestufen begrenzt ist und der Einbau von zwei separaten einreihigen Lagern nicht möglich ist.

Landwirtschaftliche Getriebe – die in Traktoren, Mähdreschern und Bodenbearbeitungsgeräten zum Einsatz kommen – sind wegen der sehr unterschiedlichen Belastungsbedingungen stark auf zweireihige Kugellager angewiesen: Die Lager müssen Stoßbelastungen durch Auftreffen auf Steine ​​und harten Boden, anhaltend hohe Radiallasten während des Betriebs und große Temperaturwechsel von Kaltstarts bis hin zu heißen Betriebsbedingungen bewältigen.

Fördersysteme und Materialtransportgeräte

In Förderbandantrieben, Umlenkrollen und Sortieranlagen, zweireihige Kugellager werden in Spannrollen und Antriebstrommeln verwendet, die einer kontinuierlichen hohen radialen Belastung durch Riemenspannung in Kombination mit einer Fehlausrichtung aufgrund von Wärmeausdehnung und Rahmendurchbiegung ausgesetzt sind. Selbstausrichtende zweireihige Kugellager werden aufgrund ihrer Toleranz besonders in Förderanwendungen geschätzt Wellenversatz von bis zu 2–3 Grad ohne innere Spannungen oder Kantenbelastungen auf den Lagerlaufbahnen zu erzeugen – ein entscheidendes Merkmal bei langen Fördersystemen, bei denen eine perfekte Wellenausrichtung über mehrere Stützrahmen hinweg unpraktisch ist.

Anwendungszusammenfassung nach Branche