Wissenstransfer bei ASKUBAL

Infos und Daten rund um unser Produktportfolio.


ASK Welle-Nabe-Verbindung

ASK Welle- Nabeverbindungen sind Maschinenelemente mit denen Naben auf Wellen befestigt werden können. Die Kräfte und Momente werden kraftschlüssig übertragen. Die Verbindungen sind lösbar und können axiale Kräfte und Drehmomente übertragen. Die erforderliche Klemmkraft wird durch axiales Verschieben konischer Ringe im Spalt zwischen Welle und Nabe erzeugt.

Die Höhe der übertragbaren Kräfte hängt unter anderem ab von der zulässigen Flächenpressung, dem Reibwert und dem Anzugsmoment der Spannschrauben.

Baureihe 110
Baureihe 130
Baureihe 131
Baureihe 132
Baureihe 133
Baureihe 134
Baureihe 200
Baureihe 300


Der Unterschied zwischen den Bauformen sind die Anlagefläche für die Nabe (ASK 131, 133 und 134) und die erforderliche  Größe des Ringspaltes zwischen Welle und Nabe. Die Kräfte / Drehmomente die übertragen werden können, hängen von der Reibfläche und der Anzahl und Größe der Spannschrauben ab.

Auslegung

In den Datenblättern werden für jede Verbindung die Anzugsmomente der Schrauben und die daraus resultierende, maximale axiale Kraft oder das maximal übertragbare Drehmoment angegeben.

Die angegebenen Werte berechnen sich aus der durch die Schraubenvorspannung resultierenden Flächenpressung. Diese in Kombination mit den Reibwerten, ergeben eine maximale Kraft die übertragen werden kann. Die maximale axiale Kraft kann nur dann übertragen warden, wenn das Drehmoment = 0 ist und das maximale Drehmoment wird bei axialer Kraft = 0 übertragen.

Bei Kombinationen von axialer Kraft und Drehmoment, muss die sich daraus resultierende Kraft berechnet warden. Diese muss kleiner sein als die maximal übertragbare Reibkraft. Die maximal übertragbare Reibkraft ergibt sich aus der Flächenpressung und den Reibwerten.

Die Angaben für die maximale axiale Kraft oder das maximale Drehmoment gelten für ideale Bedingungen. Im Betrieb müssen die Kräfte deutlich darunter liegen. Unter anderem müssen durch entsprechende Sicherheitsabschläge die folgenden Betreibsbedingungen berücksichtigt werden:

  • Anfahrmomente
  • Stöße
  • Erschütterungen Vibrationen
  • Setzung / Glättung der Oberfläche
  • wechselnde Lastrichtung

Die Vorspannkraft der Schrauben kann durch Setzung nachlassen, es empfiehlt sich daher in jedem Fall eine regelmäßige Kontrolle der Anzugsmomente vorzunehmen.

Funktion

Gelenklager sind einbaufertige Lagerelemente auf Gleitlagerbasis, sie übertragen statische und dynamische Belastungen sie gewährleisten räumliche Einstellbewegungen zwischen Welle und Gehäuse (Pendelgleitlager). Sie ermöglichen Schwenk-, Kipp- und Umlaufbewegungen bei relativ niedrigen Gleitgeschwindigkeiten.
Die Vorteile sind das Fertigungsbedingte Fluchtungsfehler ausgeglichen werden können,
Konstruktionsbedingte Schiefstellungen werden ermöglicht. Die Kantenpressung und dadurch übermäßige Bauteilbeanspruchung entfällt und größere Fertigungstoleranzen werden ermöglicht.

Anwendungsbereiche

Gelenklager werden in den unterschiedlichsten Bereichen eigesetzt, wie z.B.:

  • Pneumatik und Hydraulik
  • Maschinenbau
  • Schienenfahrzeuge
  • Motorrad und Fahrzeugbau
  • Luft- und Raumfahrttechnik
  • Medizintechnik

Mehr zu den allgemeinen Anwendungsfällen erfahren Sie in unserer Branchenübersicht.

Auswahlkriterien

Häufig stellt sich Frage, wann setzt man ein wartungspflichtiges Gelenklager und wann ein wartungsfreies ein.

Wartungspflichtige Gelenklager werden bevorzugt bei:

  • wechselnden Belastungen
  • mittleren bis großen Schwenkbewegungen
  • mittleren Gleitgeschwindigkeiten


Sie sind nur bedingt geeignet bei:

  • einseitigen Belastungen
  • langsamen Schwenkbewegungen

Wartungsfreie Gelenklager werden bevorzugt bei:

  • einseitigen Belastungen
  • kleinen bis mittleren Schwenkbewegungen

Sind nur bedingt geeignet bei:

  • wechselnde Belastungen
  • einseitige hohe Stoßbelastungen

Konstruktionsaufbau

Wartungspflichtig:
Gleitpaarung Stahl auf Bronze

Innenring:    
mit kugeliger Außenform ist aus gehärtetem Wälzlagerstahl.
Außenring:
mit hohlkugeliger Innenform ist aus einem weicheren Gleitwerkstoff mit integrierter radialer Schmiernut und Schmierbohrung.
Herstellung:
Kaltumformung des ursprünglich zylindrischen Außenrings um den gehärteten Innenring.

Gleitpaarung Stahl auf Stahl:

Innenring:
mit kugeliger Außenform ist aus gehärtetem Wälzlagerstahl.
Außenring:    
mit hohlkugeliger Innenform aus gehärtetem Wälzlagerstahl wird nach der Bearbeitung gesprengt.
Herstellung:
der Innenring wird in den gesprengten Außenring gedrückt.


Wartungsfrei:
Gleitpaarung Stahl auf PTFE-Metallgewebe


Innenring:
mit kugeliger Außenform ist aus gehärtetem Wälzlagerstahl.
Außenring:
mit hohlkugeliger Innenform ist aus einem weicheren Werkstoff mit integrierter Gleitfolie aus PTFE eingelagert in Metallgewebe.
Herstellung:
Kaltumformung des ursprünglich zylindrischen Außenrings inklusive der integrierten Gleitfolie um den gehärteten Innenring.

ASK Gehäuseeinheiten:

Die Gehäuseeinheiten bestehen aus einem abgedichteten Rillenkugellager und einem Gehäuse.

Das Gehäuse ist in verschiedenen Bauformen erhältlich. Das Kugellager (Spannlager) hat einen balligen Außenring. Die Aufnahme im Gehäuse ist dazu passende hohlkugelförmig. Das Kugellager sitzt fest im Gehäuse und kann mit hohem Kraftaufwand gekippt werden. Fluchtungsfehler können dadurch in gewissen Grenzen ausgeglichen werden.

 

Ausführungen:

mit Feststellschraube:

UC200
UC300
MUC200
K000
B200

 

mit Exzenterring:

KH200+ER
KH300+ER
MU000+ER
U000+ER

 

mit Spannhülse:

K200+H
UK300+H

 

Die Bauformen unterscheiden sich durch den inneren Aufbau. Typen der Baureihe 200 sind Standard-Ausführungen und entsprechen in vielen Abmessungen den Rillenkugellagern der Baureihe 62. Die Typen der Baureihe 300 sind für hohe Lasten ausgelegt und entsprechen eher Rillenkugellagern der Baureihe 63. Bei geringen Lasten können Typen der Baureihe 000 verwendet werden.

Die Baureihen 200, 300 und 000 gibt es mit unterschiedlichen Befestigunssystemen für die Welle.
Der Standard ist die Ausführung mit Feststellschraube. Die Befestigung mit Spannhülse oder mit Exzenterring werden gewählt, um Abdrücke der Feststellschraube auf der Welle zu vermeiden.

Abdichtung

Die Rillenkugellager sind mit einer öl- und hitzebeständigen Gummiabdichtung abgedichtet. Äußere Schleuderringe aus Stahlblech bei den UC- und UK-Lagern sind am Innenring des Lagers befestigt und verhindern so wirkungsvoll das Eindringen von Schmutz. Die mit Stahlblech verstärkte Gummidichtung ist am Außenring des Lagers befestigt und schleift auf dem Innenring. Die Kombination dieser zwei Dichtungselemente hält Schmutz und Feuchtigkeit von außen fern, hält das Fett im Lager zurück und gewährleistet so einen einwandfreien Lauf. Für den Betrieb unter extrem schwierigen Bedingungen wie in Mühlen, Gießereien etc. können die Gehäuseeinheiten als Sonderausstattung mit zusätzlichen Deckeln versehen werden.

Material der Spannlager

Außen-, Innenringe und Kugeln sind aus Kugellagerstahl
Standard: JIS SUJ2 (DIN 100CR6)
Niro: JIS SUC440C (DIN X105CrMo17).

Bauformen der Gehäuse

Stehlager:

P
PA
PH

Stehlager haben eine bearbeitete Standfläche. Sie werden auf einer ebenen Fläche aufgeschraubt.

Flanschlager:

F
FC
FS
FL

Flanschlager werden meist auf Öffnungen in der Grundkonstruktion geschraubt. Sie lagern Wellen die Gehäusewände durchdringen.
Manche Ausführungen mit Zusatzzeichen C (Bsp.: FC), haben einen bearbeiteten Zentrieransatz, mit dem eine genaue Zentrierung zur Bohrung in der Gehäusewand möglich ist.

Sonderformen:

CT
CC

Materialien der Gehäuse

Standard: Grauguss JIS FC200
Niro: JIS SUS304
Kunststoff: PBT Thermoplast
Silberserie: Zinkdruckguss

Gehäuse aus Stahlblech:

PP
PF
PFL

Diese Bauformen werden für Anwendungen mit geringen Lasten eingesetzt.

 

 

Werkstoffkombinationen von Gehäuse und Spannlager

UC200 UC300 UK200+H UK300+H B200 KH200+ER KH300+ER MUC200 K000 U000+ER MU00+ER
P SUJ2/FC200
SUJ2/PBT
SUC440C/SUS304
SUJ2/FC200
SUC440C/SUS304
auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage SUC440C/SUS304 SUJ2/Alloy SUJ2/Alloy SUC440C/Alloy
PH SUJ2/FC200 auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage
PA SUJ2/FC200
SUJ2/PBT
auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage
PW SUJ2/FC200 auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage
F SUJ2/FC200
SUJ2/PBT
SUC440C/SUS304
SUJ200/FC200 auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage SUC440C/SUS304
FC SUJ2/FC200 auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage
FS SUJ2/FC200
FL SUJ2/FC200
SUJ2/PBT
SUC440C/SUS304
auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage SUC440C/SUS304 SUJ2/Alloy SUJ2/Alloy SUC440C/Alloy
CT SUJ2/FC200
SUJ2/PBT
SUC440C/SUS304
SUJ200/FC200 auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage SUC440C/SUS304
CC SUJ2/FC200 auf Anfrage auf Anfrage auf Anfrage
PP SUJ200/galv. steel
PF SUJ200/galv. steel
PFL SUJ200/galv. steel

 

Radialluft für Lager:

Toleranzen

Bohrungsdurchmesser d [mm] Lager mit zylindrischer Bohrung [mm/1000] Lager mit konischer Bohrung [mm/1000]
über einschl. min max minmax
10 18 11 25 1833
18 24 13 28 2036
24 30 13 28 2341
30 40 15 33 2846
40 50 18 36 3051
50 65 23 43 3861
65 80 25 51 4671
80 100 30 58 5384
100 120 36 66 6197
120 140 41 81 71114

 

 

1. Kurvenrollen
Kurvenrollen bestehen aus dickwandigen Außenringen mit profilierter Mantelfläche, massiven Bolzen mit Befestigungsgewinde, Anlaufscheiben und Nadelkränzen bzw. vollrolligen oder vollnadeligen ein- oder zweireihigen Wälzkörpersätzen. Sie nehmen hohe radiale Belastungen sowie axiale Lasten aus geringeren Fluchtungsfehlern und Schräglauf auf und sind für Kurvengetriebe, Führungsbahnen, Förderanlagen usw. geeignet. Die Lager gibt es in mehreren Ausführungen mit und ohne Exzenter.

2. Stützrollen
Stützrollen sind ein- oder zweireihige Baueinheiten, die auf Achsen montiert werden. Sie bestehen aus dickwandigen Außenringen mit profilierter Mantelfläche und Nadelkränzen bzw. vollrolligen oder vollnadeligen Wälzkörpersätzen. Stützrollen nehmen hohe radiale Belastungen sowie Axiallasten aus geringen Fluchtungsfehlern und Schräglauf auf und sind für Kurvengetriebe, Führungsbahnen, Förderanlagen usw. geeignet. Die Lager gibt es offen oder abgedichtet.

3. Ausführungen
Kurvenrollen ballige Ausführung
KR: käfiggeführt
KRV: vollnadelig
PP: beidseitige Abdichtung
SK: Innensechskant

Stützrollen ballige Ausführung
NATR: käfiggeführt
NATV: vollnadelig
PP: beidseitige Abdichtung

4. Tragzahlen
Die Basistragzahlen bzw. die dynamischen Basistragzahlen sind in den ISO-Normen festgelegt. Demnach müssen 90% einer Anzahl gleicher Lager bei stillstehendem
Außenring eine theoretische Lebensdauer von 1 Million Umdrehungen erreichen (331/3 UpM auf 500 Stunden). Die Basistragzahl ist lediglich ein Anhaltspunkt; der Bezugswert von 1 Million Umdrehungen wurde für eine leichtere Berechnung gewählt. Die Maßtabellen enthalten die dynamischen (C) und statischen (Co) Basistragzahlen, berechnet nach den ISO Normen. Zusätzlich enthalten sind die dynamischen und statischen Tragzahlen gültig für den Einsatz von Kurven- und
Stützrollen als Laufrollen. Diese dynamischen und statischen Tragzahlen sind niedriger als die dynamischen und statischen Basistragzahlen (C und Co); da der Außenring in diesem
Anwendungsfall nicht unterstutzt wird, und das Lager einer zusätzlichen Biegebeanspruchung ausgesetzt wird. Die Lagerbelastung unter dynamischer Beanspruchung soll 50% der dynamischen Tragzahl (Einsatz als Laufrolle) nicht überschreiten.

5. Lebensdauer
Die nominale Lagerermüdungsdauer L10 kann nach der folgenden Formel berechnet werden:

C = dynamische Basistragzahl (Newtons)
P = radiale Belastung (Newtons)
n = Drehzahl (min )
L10 = Lebensdauer in Stunden
Die erforderliche dynamische Basistragzahl für eine gegebene Anwendung berechnet sich wie folgt:

6. Montage
Bei der Montage der ASK-Lager ist folgendes zu beachten:

• Das Gehäuse, das den Kurvenrollenbolzen aufnimmt, oder die Welle, auf der die Stutzrolle montiert wird, muss stark genug sein, um einer übermäßigen Verformung und Durchbiegung unter der zu erwartenden Belastung standzuhalten.
• Die Gehäuseplanseite muss flach und rechtwinklig zur Gehäusebohrung sein und einen Durchmesser aufweisen, der zumindest den Maßtabellen entspricht, damit die
Lageranlaufscheibe eine entsprechende Unterstützung erhält.
• Eine optimale Unterstützung wird dann erreicht, wenn die Fase 0,5 mm x 45 nicht übersteigt.
• Bei der Montage von Kurvenrollen in einer Maschine sollte das radiale Schmierloch im unbelasteten Teil der Laufbahn liegen.
• Der für die Montage erforderliche Druck sollte auf den festen, inneren Teil des integrierten Bolzens wirken und nicht auf den Rand der Anlagescheibe. Die Mutter der Kurvenrolle sollte so fest angezogen werden, dass die Anlaufscheibe sicher gestützt wird.
• Es ist darauf zu achten, dass die Befestigungsmutter nicht überdreht wird, da sonst im Bolzen übermäßige Spannungen entstehen können. Die Befestigungsmutter sollte nicht über die in der
Maßtabelle angegebenen maximalen Drehmomentswerte hinaus angezogen werden.
• Stützrollen sollten mit dem Schmierloch im unbelasteten Teil der Laufbahn und entsprechend den Wellendurchmessern gemäß den Tabellenwerten montiert werden.
• Wird ein engerer Lagersitz auf der Welle verlangt, so sollte diese einer J6-Passung nach ISO entsprechen.
• Bei Einsatz unter schwerer Belastung muss das Lager axial verklemmt und auf eine vergütete Welle mit einer Toleranz von J6 nach der ISO-Norm montiert werden.
• Kann das Lager nicht axial verklemmt werden, so ist auf eine enge axiale Passung in der Aufnahme, in der das Lager montiert wird, zu achten. Damit eine axiale Verschiebung der Anlaufscheiben unter Belastung vermieden wird.

7. Nachschmierung bei Kurvenrollen
Die Größen 13, 16 und 19 haben keine Nachschmiermöglichkeit. Größen 13 bis 19: Mutter
Die Ausführungen KR 22 und KR 26 haben eine Nachschmierbohrung auf der bundseitigen Stirnfläche. Größen 22 bis 32: Mutter, Blindstopfen, Schmiernippel
Die Ausführungen KR 30 und KR 32 haben eine durchgehende Schmierbohrung und einen zusätzlichen Innensechskant am Bolzenende.
Die Ausführung KRV hat ab der Größe 22 eine durchgehende Schmierbohrung und einen zusätzlichen Innensechskant am Bolzenende.
ASK- Kurvenrollen sind mit Schmierstoffen auf Lithium- Basis befettet. (z.B. Shell Alvania RL)

8. Nachschmiermöglichkeit bei Stützrollen
Stützrollen haben ein Schmierloch in der Bohrung des Innenringes, so dass die Nachschmierung bei Bedarf durch eine Querbohrung der Welle erfolgen kann.
ASK- Stützrollen sind mit Schmierstoffen auf Lithium- Basis befettet. (z.B. Shell Alvania RL)

9. Einsatz auf einer ebenen Laufbahn
Kurven- und Stützrollen sind die eine Komponente, einer aus zwei Elementen bestehenden Lagerkonstruktion. Die zweite Komponente ist die ebene Laufbahn oder die Kurvenscheibe, auf der die Lager sich bewegen. Deshalb muss eine passende Auswahl des Materials für Laufbahn bzw. Kurvenscheibe gewährleistet sein. Diese hat eine direkte Auswirkung auf die Lebensdauer und die Wirksamkeit der Kurvenrollenanwendung.
Werden die Lager als Führungsrollen eingesetzt, ist es oft schwierig für alle Maschinenteile, die gegen die Lager eingesetzt sind, eine hohe Härte und Zugfestigkeit zu erlangen. Im ökonomischen Interesse kann bei den meisten Einsatzfällen, bei denen die Maßhaltigkeit nicht extrem kritisch ist, ein relativ
weich strukturiertes Material eingesetzt werden. Eine Laufbahn aus kaltgehärtetem Eisen mit einem geringen Kohlenstoffanteil bietet bei einer geringen Abnutzung der Laufbahn durch das Lager, generell eine zufriedenstellende Funktion des Lagers. Beim Einsatz von Kurven- und Stützrollen (z. B. bei Hubgeräten) ist es üblich, Profilstahlschienen als Lagerlaufbahnen zu verwenden. Hier hat sich das Härten der Laufbahnoberfläche und eine geringe Laufbahnabnutzung bewährt, sofern keine übermäßigen Belastungen auftreten.

10. Einsatz auf einer Kurvenscheibe
Anwendungen auf einer Kurvenscheibe sind in vieler Hinsicht ähnlich zu Anwendungen auf einer ebenen Laufbahn mit Ausnahme der erhöhten Drehzahl infolge der Multiplikation von
Umdrehungen pro Minute der Kurvenscheibe mit dem Quotienten aus Außendurchmesser Kurvenscheibe zu Außendurchmesser des eingesetzten Lagers. Auf Grund der
erhöhten Drehzahl ist eine Ölschmierung zu bevorzugen. Sollte eine solche Schmiermöglichkeit nicht vorhanden sein, muss regelmäßig nachgefettet werden.
Beim Einsatz in Kurvenscheiben mit eingefrästem Nockenprofil besteht die Möglichkeit einer unterschiedlichen Rotation des Lageraußenrings, sowie einer hiervon abhängigen Belastungsumkehr. Dies kann zu einer übermäßigen Abnutzung der Kurvenscheibe oder des Lagers führen. Um dies
zu verhindern, muss die passende Härte für Kurvenscheibe und Lager eingesetzt, sowie für eine reichliche Schmierung gesorgt werden. In geschlossenen Anwendungen dieser Art muss die Steigung und das Gefälle der Kurvenscheibe genau beobachtet werden, da die auftreffende Belastungsumkehr
eine übermäßige Schockbelastung des Bolzens bzw. des Lagers auslösen kann. Die gleichen Vorsichtsmaßnahmen sollten bei gewöhnlichen kreisförmigen Kurvenscheiben angewendet werden. Momentane Belastungen infolge von schnellen Steigungen der Kurvenscheibe müssen sorgfältig berechnet und unter der maximalen Festigkeit des Bolzens oder des Lagers liegen.
Bei gewöhnlichen Kurvenscheibenkonstruktionen ist es möglich, das leistungsfähigste Material für beste Beständigkeit gegen Materialermüdung zu verwenden. Das zu erreichende Ziel ist eine hohe Harte und eine gute Abnutzungsbeständigkeit der Laufbahnoberflache. Die gleichen generellen
Vorsichtsmaßnahmen betreffend die Zugfestigkeit, wie aufgelistet unter “Einsatz auf einer ebenen Laufbahn”, sollten auch hier beachtet werden. Bei Anwendungen mit hohen marginalen
Lasten auf Kurvenscheibe oder Lager bitte den Hersteller kontaktieren.

11. Tragfähigkeit der Laufbahn
Die Tragfähigkeit der Laufbahnen aller Kurven- und Stützrollen wird bestimmt durch die Belastung, der eine Laufbahn mit gegebener Zugfestigkeit ständig ausgesetzt werden kann, ohne dass eine Deformierung derselben erfolgt. Daher sollte bei Ausführungen mit balligem Mantel sowie Laufbahnen aus Stahl  die Mindesthärte der Laufbahn HRC 40 (Zugfestigkeit 1242 Mpa) betragen. Ungeachtet der Laufbahntragfähigkeit sollte die Lagerbelastung unter dynamischer Beanspruchung 50% der dynamischen Tragzahl (Einsatz als Laufrolle), sowie die statische Belastung die maximale statische Tragzahl (Einsatz als Laufrolle) nicht überschreiten.

12. Toleranzen

Kurvenrollen Standardausführung

Balliger Mantel " Laufbahn-Ø D "
D (NOM.) über mm D (NOM.) einschl. mm Toleranz MAX. mm Toleranz MIN. mm
6 120 0 -0,05
Bolzendurchmesser "d"
D (NOM.) über mm D (NOM.) einschl. mm Toleranz MAX. mm Toleranz MIN. mm
2 6 0 -0,012
6 10 0 -0,015
10 18 0 -0,018
18 30 0 -0,021

Stützrollen Standardausführung

Balliger Mantel "Laufbahn-Ø D"
D (NOM.) über mm D (NOM.) einschl. mm Toleranz MAX. mm Toleranz MIN. mm
6 120 0 -0,05