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Hallo zusammen,

habe eine Konstruktion erstellt, in der eine Welle mit zwei Kegelrollenlagern in O-Anordnung gelagert ist. Die Welle muss ein recht großes Drehmoment übertragen und mit dem Angst-Faktor (auch Sicherheit genannt) komme ich auf einen Wellendurchmesser von 85 mm. Naja, eigentlich kommt bei der Berechnung der Welle ein etwas kleinerer Durchmesser heraus, aber ich habe Spannsätze am Lager, die auf eine 85er Welle passen. Deshalb habe ich die Welle großzügig aufgerundet auf 85 mm. Aber seis drum.

Jetzt ist es so, dass ich die Kegelrollenlager vorspannen muss. Das sieht so aus: Der eine Lagerinnenring wird mit einer Stellmutter gegen einen Wellenbund gedrückt. Auf der anderen Seite der Welle habe ich ebenfalls eine Stellmutter, mit der ich die Vorspannung einstellen kann (an dieser Stelle hat die Welle natürlich keinen Bund). Nun zu meinem Problem: Ich brauche für die Kollegen in der Fertigung natürlich ein Drehmoment für die Montage.

Folgende Vorgehensweise schwebte mir vor: Ermittlung des Anzugsmomentes ist sehr gut in der Montageanleitung der Stellmutter beschrieben. Berechnungsformeln und -faktoren, die dazu nötig sind, sind auch in Form von verschiedenen Tabellen vorhanden, soweit also kein Problem. Die einzige unbekannte in dieser Gleichung ist die erforderliche Vorspannkraft.

Nun habe ich in den Lagerkatalog geschaut. Dort gibt es ein Kapitel für die Ermittlung der Vorspannung. Es wird geschrieben, dass die Vorspannung dazu dient, eine Mindesbelastung der Lager sicherzustellen. So weit so gut, ich werde auf das Kapitel "erforderliche Mindestbelastung" verwiesen. Ich schlage das Kapitel auf und lese: Mindestbelastung Frm = 0,02 x C (C = dynamische Tragzahl nach Tabelle). So weit kein Problem, aber ich habe die Mindest-Radialbelastung errechnet, und möchte aber eigentlich die benötigte Vorspannkraft in Achsrichtung errechnen.

Da sich der Lagerkatalog nun darüber ausschweigt (oder ich habe es nur nicht gefunden), wie ich nun von der errechneten Mindest-Radialbelastung auf die benötigte Vorspannkraft in Achsrichtung des Lagers kommt, möchte ich nun euch um eure Mithilfe bitten. Kann mir bitte jemand Hinweise geben, wie ich auf die erforderliche Vorspannkraft komme?

Vielen Dank schon mal an alle, die das hier bis zu Ende gelesen haben 

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Gruß 

Markus

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Hallo Markus,

Die Kegelrollenlagerungen die mir so untergekommen sind bisher hatten im frisch montierten Zustand keine Vorspannung, sondern ein Spiel.
Hintergedanke dabei:
Im Betriebszustand (also incl. aller Erwärmungen) müssen immer noch einwandfreie Laufbedingungen für das Lager gegeben sein.
Wenn schon im kalten Zustand eine Vorspannung herrscht und sich z.B. Lager und Welle im Betrieb erwärmen, dehnen sich Diese gegenüber dem Gehäuse aus und aus der geringen Vorspannung wird eine unzulässig hohe Vorspannung die das Lager vorzeitig versagen lässt.

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mfg - Leo

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Hallo, Leo,

zunächst vielen Dank für deine Antwort. Ich kann deine Bedenken verstehen. Ich versuche mal zu erklären, warum ich die Lager vorspannen will:

Ich habe relativ hohe Beschleunigungen (aber keine hohen Drehzahlen), die auftreten können, verbunden mit ziemlich schnellen Lastwechseln und möchte nicht, dass meine Konstruktion zum Brummen anfängt. Ich vermute, dass aber genau das passiert, wenn ich meine Lager nicht vorspanne.

Zu den Spannungen in Folge der Wärmedehnung: Ich nehme mal an, du meinst die Wärmedehnung der Lager in radialier Richtung, die mir meine Vorspannung (und damit auch die Spannungen im Lager) erhöht und zu erhöhtem Verschleiß bzw. zum Ausfall führen kann. Bei X-Anordnung gebe ich dir grundsätzlich Recht. Bei O-Anordnung, die auch bei mir vorliegt, nur bedingt.

Zunächst wird die Vorspannung durch radiale Lagerdehnung erhöht. Durch Längenausdehnung der Welle wird die Vorspannung bei O-Anordnung wieder verringert. So weit die Theorie. Natürlich hängt das alles von den Lagerdurchmessern, den Lagerabständen, den jeweiligen Längenausdehnungskoeffizienten etc. ab. Auch die Wärmeabgabe der Lager an die Umgebung bzw. ans Lagergehäuse spielt eine beträchtliche Rolle. Alle Einflussfaktoren zu berücksichtigen ist erst mal ziemlich schwierig. Von daher wirds wohl auf einen Versuch hinauslaufen.

Wobei ich mir bei einer Sache absolut sicher bin: Ohne Vorspannung der Lager wirds nicht gehen. Wir hatten mal eine ähnliche Konstruktion, dort waren keine Kegelrollenlager verbaut. Welche Lager es genau waren, weiß ich jetzt nicht, jedenfalls hatten die Dinger eine radiale und axiale Lagerluft (aber nicht das standardmäßige C3-Zeugs, sondern schon eine reduzierte Lagerluft). Und da war es ein ziemliches Gebrummel bei der Inbetriebnahme. Gut, dass die Konstruktion nur eine Versuchskonstruktion zum Lernen war und nicht an einen Kunden ausgeliefert werden musste. Meine momentane Konstruktion ist übrigens auch "nur" ein Versuchsaufbau für unsere Testabteilung. Aber es soll ja was gutes dabei rauskommen.

Ich hoffe, ich konnte dir verständlich erklären, warum ich meine Lager vorspannen möchte. Wenn du noch Anregungen / Tipps für mich hast, wäre ich sehr dankbar.

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Gruß 

Markus

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Hi,
Wie waer's denn z.B. mit Timken Serie TSHR, die fuer hydraulische oder pneumatische Vorspannung ausgelegt sind? Dann kann man doch die o.a. Probleme vermeiden.
Gruss

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Zitat:

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Original erstellt von Markus_30:
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Ich hoffe, ich konnte dir verständlich erklären, warum ich meine Lager vorspannen möchte...

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Ja, einigermassen.
Du scheinst schon recht tief drin zu stecken mit Deinen gedanken, das hab' ich aus Deinem ersten Posting so nicht herausgelesen.
Vorschlag:
Lager mit Tellerfedern vorspannen, dann ist die Vorspannung ziemlich unabhängig von Wärmedehnung, minimale Montageungenauigkeiten, usw. unbeeinflusst konstant.
Dabei würde ich gerade soviel axiale Vorspannung aufbringen, dass die maximale radiale Belastung sicher gehalten wird (Kegelwinkel usw.).

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mfg - Leo

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Hallo, Leo,

 

Zitat:

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Original erstellt von Leo Laimer:
Lager mit Tellerfedern vorspannen, dann ist die Vorspannung ziemlich unabhängig von Wärmedehnung, minimale Montageungenauigkeiten, usw. unbeeinflusst konstant.
Dabei würde ich gerade soviel axiale Vorspannung aufbringen, dass die maximale radiale Belastung sicher gehalten wird (Kegelwinkel usw.).

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Das mit den Tellerfedern, das hat was. Die werde ich mal mit einbauen. Danke für den Tip. Aber das Urpsrungs-Problem habe ich dann immer noch: Wie rechne ich von der minimalen radialen Belastung (diese habe ich ja schon gemäß Lagerkatalog ermittelt) auf die axiale Vorspannkraft um? Diese Kraft brauche ich ja nach wie vor, um mein Anzugsdrehmoment für die Stellmutter zu ermitteln... Hast du da vielleicht noch einen Tip für mich, wie das geht?

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Gruß  

Markus

[Diese Nachricht wurde von Markus_30 am 14. Mrz. 2009 editiert.]

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Dazu gibt's ja die Angaben über den Druckwinkel (Lagerkatalog) - über diesen kannst Du eine Axialkomponente bestimmen. Anziehen über Drehmoment bei Vorspannung über Tellerfedern halte ich für sehr ungenau - besser wäre, Anzugsweg (Federrate heranziehen) zu bestimmen und diesen in Verbindung mit der Gewindesteigung in einen Drehwinkel umzurechnen. Damit würde die Einabuanweisung vorschreiben "anziehen, bis Druckscheibe anliegt, dann xxx Grad weiter anziehen und sichern".
Peter

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@Markus:
In dem Zusammenhang wäre dann die max. Radialbelastung relevant, nicht die minimale.
Bei max. Radialbelastung tritt eine Axialkomponente auf, die von der Tellefeder sicher gegengehalten werden muss (sonst würde ja das Lagerpaar aufklaffen).

@Peter:
Ja, ganz genau so wie Du beschreibst

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mfg - Leo

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