Gelenklager sind einbaufertige Lagerelemente. Sie bestehen aus einem sphärischem Innenring und einem Außenring, die gegeneinander beweglich sind. Sie gewährleisten räumliche Einstellbewegungen zwischen Welle und Gehäuse; ermöglichen Schwenkbewegungen, Kippbewegungen bis zu einem bestimmten Kippwinkel und Umlaufbewegungen bei relativ niedrigen Gleitgeschwindigkeiten und gleichen Schiefstellungen aus. In Verbindung mit einem Gehäuse entsteht eine einbaufertige Einheit, die man als Gelenkkopf bezeichnet.
Im Gegensatz zu Wälzlagern und Kugellagern haben Gelenklager keine Wälzkörper, sondern übertragen statische und dynamische Belastungen (auch Wechselbelastungen) direkt über die Gleitfläche auf die Maschinenelemente. Gelenklager sind somit Gleitlager. Als Gleitpaarung zwischen Innenring und Außenring wird Stahl/Bronze, Stahl/Stahl oder Stahl/PTFE eingesetzt. Die Gleitpaarungen Stahl/Bronze und Stahl/Stahl benötigen einen Schmierstofffilm/ Schmierung und sind deshalb wartungspflichtig, d.h. sie müssen regelmäßig nachgeschmiert werden. Wartungspflichtige Gelenklager sind geeignet bei wechselnden Belastungen, bei mittleren bis großen Schwenkbewegungen und bei mittleren Gleitgeschwindigkeiten. Die Gleitpaarung Stahl/PTFE-Gleitschichtfolie ist wartungsfrei und bedarf keinerlei Wartung. Sie wird bevorzugt bei einseitigen Belastungen und bei kleinen bis mittleren Stoßbelastungen eingesetzt. Der vorgegebene maximale Kippwinkel darf nicht überschritten werden.
Unsere Gelenklager gibt es in den unterschiedlichsten Varianten und Ausführungen z.B. Bauart S mit verbreitertem Außenring und in den Maßreihen K, E, G und W. Ganz gleich ob wartungsfrei (mit PTFE Gleitschichtfolie) oder wartungspflichtig (nachschmierbar), ob aus Edelstahl (Niro), Wälzlagerstahl, Automatenstahl oder aus hochvergüteten Werkstoffen, wahlweise mit Abdichtung, klassisch mit Gleitlagerung ASKUBAL oder besonders mit Wälzlagerung ASKUROL - auf unser Gelenklager können Sie sich verlassen.
Ein Sonderfall sind die wälzgelagerten Gelenklager, deren Funktion ist vergleichbar mit Pendelkugellagern bzw. Tonnenlagern. Die Abmessungen entsprechen der Gelenklager-Norm, die Tragzahlen sind abgeleitet aus den Normen der Wälzlager. Sie werden bevorzugt bei wechselnden Belastungen, großen Schwenkbewegungen bei mittleren bis hohen Drehzahlen sowie bei Vollumdrehungen bei mittleren bis hohen Drehzahlen eingesetzt. Auch diese Gelenklager werden mit einem Gehäuse zu einem Gelenkkopf.
Gelenklager eine Sonderform der Gleitlager unterliegen der Norm DIN ISO 12240-1. In der Norm werden Maßreihen, Abmessungen, Toleranzen und die radiale Lagerluft festgelegt. Die Norm ist sehr weit gefasst, so dass eine Vielzahl von Gleitpaarungen, Werkstoffen, Oberflächenbehandlungen etc. möglich sind. Die Bezeichnungen, die Tragzahlen sowie die Gebrauchsdauerberechnungen unterliegen nicht der Norm und unterscheiden sich von Hersteller zu Hersteller. Das erschwert auf den ersten Blick die Austauschbarkeit zwischen den einzelnen Wettbewerbern, aber in den meisten Fällen kann ein Alternativprodukt gefunden werden.
Die Einsatzbereiche sind vielfältig und reichen von A wie Anlagenbau über Bäckereimaschinen, Fördertechnik, Landmaschinen, Lebensmitteltechnik, Textilmaschinen, Robotik, Straßenbau, Fahrzeugbau, Schienenfahrzeuge, Medizintechnik und vieles andere mehr bis Z wie Zuführtechnik.
Für kundenindividuelle Einsatzbereiche entwickeln wir mit Ihnen zusammen Ihr Gelenklager, Ihr Koppelgelenk oder was immer Sie benötigen und wie auch immer Sie es taufen. Sprechen Sie uns an - wir sind Ihr Partner auch für schwierige Einsatzfälle. Profitieren Sie von der Qualität und Zuverlässigkeit unserer ASKUBAL Gelenklager aus eigener Fertigung Made in Germany.
Technische Grundlagen Gelenklager
Gelenklager sind einbaufertige Lagerelemente auf Gleitlagerbasis. Sie bestehen aus einem sphärischem Innenring und einem Außenring. Ihre sphärischen Gleitflächen ermöglichen Schwenk-, Kipp und Umlaufbewegungen ohne Kantenpressungen. Konstruktiv notwendige Schiefstellungen werden ermöglicht und fertigungsbedingte Fluchtungsfehler können ausgeglichen werden.
Bestimmung der Gelenklagergröße
Bei der Auswahl und Bestimmung der Gelenklagergröße geht man von der Tragfähigkeit, den auftretenden Belastungen sowie den Anforderungen an die Gebrauchsdauer und die Betriebssicherheit aus. Die Tragfähigkeit der Gelenklager wird durch die in den Maßtabellen angegebenen Tragzahlen ausgedrückt, diese dienen als maßgebende Kenn- und Rechenwerte. Tragzahlen verschiedener Hersteller sind nicht ohne weiteres miteinander vergleichbar, da für Gelenklager keine einheitlich genormte Definition der Tragzahlen festgelegt ist.
Betriebstemperatur
Ohne Einschränkung sind unsere Gelenklager im Betriebstemperaturbereich von -10°C bis +80°C einsetzbar. Bei Gelenklagern mit RS-Abdichtung sowie unserer wälzgelagerten Ausführung sind die Temperatureinsatzbereiche der technischen Typenbeschreibung zu entnehmen.
Tragzahlen
Gleitgelagerte Gelenklager
Statische Tragzahl C0, gleitgelagert:
Sie entspricht derjenigen radial wirkenden statischen Belastung, die ein Gelenklager im Stillstand (Belastung ohne Dreh-, Schwenk- oder Kippbewegung) maximal aufnehmen kann, ohne dass die Gleitflächen zerstört werden. Vorausgesetzt ist, normale Raum- und Betriebstemperatur und die umgebenden Bauteile ausreichend stabil sind, um Verformungen des Lagers auszuschließen.
Dynamische Tragzahl C, gleitgelagert:
Dynamische Tragzahlen dienen als Rechenwerte bei der rechnerischen Abschätzung der Gebrauchsdauer von dynamisch beanspruchten Gelenklagern. Sie geben selbst noch keinen Aufschluss über die effektive dynamische Belastbarkeit des Gelenklagers. Dazu müssen die zusätzlichen Einflussfaktoren wie Belastungsart, Schwenk- oder Kippwinkel, Geschwindigkeitsverlauf, max. zulässige Lagerluft bzw. Lagerreibung, Schmierbedingungen, Temperatur usw. mitberücksichtigt werden.
Wälzgelagerte Gelenklager
Eine Besonderheit stellen unsere Gelenklager und Gelenkköpfe mit integriertem Wälzlager (kugel- oder tonnenrollengelagert) dar. Die Funktion der Lager ist vergleichbar mit Pendelkugellagern bzw. Tonnenlagern. Die Tragzahlen der wälzgelagerten Gelenklager sind abgeleitet aus den Normen für Wälzlager.
Statische Tragzahl C0, wälzgelagert:
Bei den Gelenklagern entspricht die statische Tragzahl der Belastung, bei der die gesamte bleibende Verformung von Wälzkörpern und Laufbahnen 0,0001 des Wälzkörperdurchmessers beträgt.
Dynamische Tragzahl C, wälzgelagert:
Bei den Gelenklagern entspricht die dynamische Tragzahl der Belastung, bei der 90% einer größeren Menge gleicher Lager 1 Million Umdrehungen erreichen, bevor sie durch Ermüdung der Rollflächen ausfallen.
Wegweiser zur Gelenklagerauswahl
Für die Wahl der Lagergröße sind neben der Höhe der Belastung auch die Belastungsrichtung sowie die Art der Belastung mitentscheidend.
Belastungsrichtungen werden wie folgt unterschieden:
Belastbarkeit Gelenklager
Im Vergleich zum Gelenkkopfgehäuse weist das eingebaute Gelenklager eine höhere statische Belastbarkeit auf wie es im Vergleich mit der statischen Tragzahl zwischen Gelenkköpfen und den entsprechenden Gelenklagern ersichtlich wird.
Dynamische Belastung
Bei dynamischer Belastung ist die Überprüfung der dynamischen Belastbarkeit des eingebauten Gelenklagers mit Hilfe der Gebrauchsdauerberechnung notwendig.
Auswahl Lagertyp
Folgende Lagertypen stehen zur Auswahl:
In Zusammenarbeit mit Ihnen werden wir Sie bei der Auswahl bestmöglich unterstützen.
Toleranzen
Gelenklager-Außenring
Gelenklager- Innenring
*) Die Toleranzangaben für den Außendurchmesser haben nur für den nicht gesprengten bzw. ungeteilten Außenring Gültigkeit. Infolge des Sprengens entsteht eine geringfügige Unrundheit am Außenring. Nach dem Einbau in eine formgenaue Gehäusebohrung wird jedoch die ursprüngliche Rundheit wieder hergestellt.
Lagerluft
Unter Lagerluft versteht man die radiale und axiale Bewegungsfreiheit des Innenringes.
Die Axialluft kann grundsätzlich ein Mehrfaches der Radialluft betragen.
Radiale Lagerluftwerte für gleitgelagerte Gelenklager
*) nur auf Anfrage
Radiale Lagerluftwerte für wälzgelagerte Gelenklager
*) nur auf Anfrage
Konstruktionshinweise
Kippwinkelbegrenzung
Bei allen Gelenklagern ist zu beachten, dass der in den jeweiligen Maßtabellen angegebene maximale Kippwinkel weder bei der Montage noch während des Betriebs überschritten wird, da es sonst zur Schädigung des Lagers bzw. der Dicht- und Deckscheiben kommt.
Die Konstruktion muss so ausgeführt sein, dass eine Bewegung des Gelenklagers über den angegebenen Winkel hinaus wirksam verhindert wird. Gleichzeitig dürfen hierbei aber keine wesentlichen Kräfte auf das Gelenklager wirken. Außerdem muss gewährleistet sein, dass für die Abdichtung (insbesondere bei RS-Typen) stets genügend Freiraum vorhanden ist, damit keine Berührung mit den umgebenen Bauteilen stattfinden kann (Abb. b.).
Einbau
Alle Gelenklager sind einbaufertige Lagerelemente mit hoher Genauigkeit. Daher muss eine sorgfältige Aufbewahrung und einen fachgerechten Einbau geachtet werden. Folgende Punkte sind hierbei zu berücksichtigen:
- Die Gelenklager müssen bis kurz vor dem Einbau in der Orginalverpackung verbleiben, damit die Wirksamkeit der Konservierung erhalten bleibt. Es ist während der Montage darauf zu achten, dass unter keinen Umständen Fremdkörper in die Laufbahnen gelangen.
- Die zum Einbau bzw. Ausbau erforderlichen Kräfte dürfen nicht über die Kugelform bzw. Wälzkörper auf die Gleitflächen oder Laufbahnen des Lageraußenringes übertragen werden.
- Voraussetzung für einen störungsfreien Betrieb der Gelenklager ist es, dass die Gleitbewegung bzw. Abrollbewegung zwischen den Gleitflächen oder Laufbahnen von Lagerinnenring und Lageraußenring stattfindet. Gleitbewegungen auf der Anschlusswelle oder im Anschlussgehäuse führen zu Beschädigungen bzw. zu frühzeitigen Ausfällen. Daher ist eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Anschlussgehäuse und Lageraußenring sowie zwischen Lagerinnenring und Anschlusswelle unbedingt erforderlich. Dies ist sowohl mit festen Passungen zu erreichen als auch durch axiale Verspannung der Lagerringe. Allerdings haben feste Passungen auch eine Veränderung der Lagerluft zur Folge. Ein Übermaß zwischen Anschlussgehäuse und Lageraußenring bewirkt eine Einschnürung des Außenringes. Ein Übermaß zwischen Anschlusswelle und Innenring eine Aufweitung des Innenringes. Um diese Veränderungen in ein möglichst ausgeglichenes Verhältnis zu bringen, haben sich nachfolgende Passungen bewährt:
Die nachfolgenden Passungen sind eine Empfehlung, die im Einzelfall abweichen können!
Es ist allerdings auch bei diesen Passungen auf eine kraftschlüssige Verbindung zu achten, d.h. dass in vielen Fällen das Passungsübermaß nicht ausreicht und daher eine axiale Verspannung der Lagerringe notwendig wird. Damit eine einwandfreie Lagerbefestigung gewährleistet ist, sollten folgende Grenzwerte für den Einbau berücksichtigt werden:
Schmierung und Wartung
Bei allen Gelenklagern mit metallischen Gleitpaarungen ist eine regelmäßige Nachschmierung entscheidend für die Gebrauchsdauer. Nur bei sehr geringer Beanspruchung kann eine einmalige Anfangsschmierung ausreichend sein. Die Wirksamkeit der Nachschmierung ist hauptsächlich abhängig von Belastung, Belastungsart (statisch konstant, schwellend, wechselnd), Schwenkwinkel und Gleitgeschwindigkeit. Zahlreiche Versuche auf unseren Prüfständen zeigen, dass sich kleine Schwenkwinkel sowie geringe als zu hohe Gleitgeschwindigkeiten ungünstig auf die Schmierfilmbildung auswirken. Ähnlich negativ verhält sich eine konstante Lastrichtung gegenüber einer wechselnden Lastrichtung. Zur Erzielung einer optimalen gleichmäßigen Schmierstoffverteilung sollte sowohl die Nachschmierung als auch die Anfangsschmierung am unbelasteten Gelenklager erfolgen.
Hinweis
Unsere gleitgelagerten Standard-Gelenklager sind bei der Auslieferung nur mit einer korrosionsschützenden Konservierung versehen, um eine Unverträglichkeit bei Verwendung von verschiedenen Schmierstoffen zwischen ASK und Anwender zu vermeiden. Daher ist es notwendig, dass wartungspflichtige Gelenklager Gelenkköpfe vor Inbetriebnahme bzw. nach dem Einbau eine Anfangsschmierung erhalten. Empfehlenswert ist es, nach einer Einlaufzeit von ca. 1 Stunde eine erste Nachschmierung vorzunehmen. In jedem Fall sollte das Gelenklager beim Nachschmieren unbelastet sein, damit sich der Schmierstoff ungehindert verteilen kann. Die Schmierung sollte so lange erfolgen, bis Schmierstoff zwischen Lageraußenring und Innenring austritt.
Bei Nachschmierung über eine Zentralschmieranlage ist insbesondere bei den abgedichteten Ausführungen auf die Dosierung zu achten. Diese könnten durch zu hohen Druck oder durch eine zu hohe Dosierung gelöst werden.
Gleitpaarung Stahl auf Bronze:
Für diese Gleitpaarung empfehlen wir korrosionsschützende druckfeste Fette auf Lithium-Basis oder Lithiumkomplex-Metallseifenfette. Der Temperaturanwendungsbereich sollte zwischen -20°C und +110 °C liegen. Bei Belastungsbedingungen im oberen Grenzbereich kann eine Reibungsverringerung und Gebrauchsdauerverlängerung durch den Einsatz von Festschmierstoffen erreicht werden.
Gleitpaarung Stahl auf Stahl:
Für diese Gleitpaarung empfehlen wir ebenfalls korrosionsschützende druckfeste Fette auf Lithium-Seifenbasis mit höherer Grundölviskosität und Molybändisulfid - Zusätzen.
Gleitpaarung Stahl auf PTFE:
Diese Gleitpaarung zeichnet sich durch eine geringe Reibung aus. Die Gleitfolie besteht aus einem Werkstoff, der eine Schmierung überflüssig macht, daher also den wartungsfreien Betrieb ermöglicht.
Wälzlagerung:
Gelenklager erhalten eine Anfangsschmierung mit einem Lithiumseifenfett.
Gebrauchsdauer und Gebrauchsdauerberechnung
Informationen zur Gebrauchsdauer erhalten Sie hier.
Eine beispielhafte Gebrauchsdauerberechnung für Gelenklager mit Gleitlagerung der Maßreihe K erhalten Sie hier.
Eine beispielhafte Gebrauchsdauerberechnung für Gelenklager mit Wälzlagerung erhalten Sie hier.