Zylinderrollenlager

In der Welt der Maschinen und mechanischen Systeme spielen Zylinderrollenlager eine entscheidende Rolle. Ihr grundlegendes Funktionsprinzip beruht auf der Reduzierung von Reibung und der Übertragung von radialen Kräften, um eine optimale Leistung und Langlebigkeit der Maschinen sicherzustellen. Je nach Anwendungsanforderungen und Anzahl der Borden am Innen- und Außenring können Zylinderrollenlager in verschiedenen Ausführungen und Größen, als Los-, Fest- oder Stützlager eingesetzt werden. Ob in Getrieben, Motoren, Walzwerken oder anderen industriellen Maschinen - Zylinderrollenlager tragen maßgeblich zur Effizienz und Funktionalität mechanischer Systeme bei.

Was sind Zylinderrollenlager? 

Zylinderrollenlager sind spezielle Wälzlager, die für die Aufnahme von radialen Belastungen ausgelegt sind. Ihr Aufbau aus zylinderförmigen Rollenelementen zwischen den Innen- und Außenringen ermöglicht die effiziente Aufnahme hoher radialer Lasten bei minimaler Reibung sowie die Übertragung von Axialkräften in einer Richtung. Letzteres erfolgt zwar in einem erheblich geringeren Maß als bei herkömmlichen Axiallagern, macht die Zylinderrollenlager jedoch geeignet für Anwendungen, in denen sowohl radiale als auch axiale Belastungen auftreten. Im Vergleich zu Kugellagern, die Kräfte über Punktberührung übertragen, zeichnen sich Zylinderrollenlager durch die Übertragung von Kräften über Linienkontakt aus, dank größerer Auflagefläche. Hierdurch sind sie in der Lage, bei hoher Steifigkeit erheblich größere Radiallasten zu tragen.

Die Vielfalt an Ausführungen, darunter einreihige und zweireihige Varianten, bietet Lösungen für unterschiedliche Anforderungen, von hohen Drehzahlen bis zur Steigerung der Steifigkeit. Abgedichtete oder geteilte Modelle schützen vor Verunreinigungen und erleichtern die Instandhaltung, besonders in schwer zugänglichen Umgebungen.

Welche Zylinderrollenlager gibt es?

Zylinderrollenlager lassen sich nach verschiedenen Kriterien unterscheiden:

Nach ihrer Bauform:

• Einreihige Zylinderrollenlager: Einreihige Zylinderrollenlager bestehen aus massiven Innen- und Außenringen sowie (wahlweise) Käfigen, die mit zahlreichen Zylinderrollen ausgestattet sind. Die Außenringe können feste Borde haben oder bordlos sein, während die Innenringe ein oder zwei feste Borde oder keine Borde aufweisen können. Der Käfig verhindert das gegenseitige Berühren der Zylinderrollen beim Abwälzen. Zudem sind diese Lager zerlegbar, was den Einbau erleichtert und die Möglichkeit zur getrennten Montage von Außenring und Innenring bietet. Die endprofilierten Rollen tragen dazu bei, schädliche Kantenspannungen durch einen modifizierten Linienkontakt mit den Laufbahnen zu vermeiden. Einreihige Zylinderrollenlager stellen eine effiziente Lösung für Anwendungen mit hohen radialen Belastungen und höheren Drehzahlen dar, z. B. Werkzeugmaschinen, Elektromotoren und Getrieben.
• Zweireihige Zylinderrollenlager: Diese Lager haben zwei Reihen von Zylinderrollen, die durch einen gemeinsamen Außenring und zwei Innenringe unterstützt werden. Ähnlich wie bei einreihigen Zylinderrollenlagern verhindert ein Käfig, dass sich die Rollen während des Betriebs berühren. Diese Bauweise ermöglicht eine gleichmäßigere Lastverteilung und verbesserte radiale Belastbarkeit im Vergleich zu einreihigen Lagern.
• Vollrollige Zylinderrollenlager: Im Unterschied zu Lagern mit Käfig besitzen vollrollige Zylinderrollenlager keine Zwischenstrukturen. Durch ihre spezielle Bauweise können sie die maximal mögliche Anzahl von Walzkörpern aufnehmen, was ihnen eine höhere Radialbelastbarkeit und Steifigkeit verleiht. Gleichzeitig sind sie hierdurch insbesondere für raumsparende, kompakte Maschinen geeignet. Einreihige Modelle weisen eine einzige Reihe von Zylinderrollen auf, die zwischen den Innen- und Außenringen angeordnet ist, während zweireihige Modelle aus zwei Zylinderrollensätzen mit einem gemeinsamen Außenring und zwei Innenringen bestehen. Aufgrund ihrer Bauweise erweisen sich letztere als besonders effektiv in Situationen mit sehr hohen radialen Belastungen bei niedrigeren Drehzahlen. Sie sind jedoch nicht zwingend selbsthaltend auslegt, was bedeutet, dass eine Demontage zum Herausfallen der Walzköper führen kann.

Nach ihrer Ausführung:

• Loslager: Zylinderrollenlager können als Loslager verbaut werden. Ein Loslager ist darauf ausgelegt, Axialverschiebungen aufzunehmen und dabei radiale Belastungen zu tragen, um Abstandsunterschiede auf der Welle oder im Gehäuse, die durch Fertigungstoleranzen oder Erwärmung im Betrieb entstehen können, auszugleichen. Die Anpassungsfähigkeit ergibt sich durch die verschiebbare Position des Rollenkranzes auf der Laufbahn des bordlosen Lagerrings. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass nicht alle Zylinderrollenlager automatisch als Loslager wirken.
• Stützlager: Zylinderrollenlager kommen als Stützlager zum Einsatz, wenn es darum geht, sowohl radiale Kräfte als auch axiale Kräfte in einer Richtung aufzunehmen. Sie bieten eine hohe Steifigkeit in der Lagerung und gleichen im Unterschied zu anderen Lagertypen Axialverschiebungen der Welle gegenüber dem Gehäuse im Lager aus.
• Festlager: Zylinderrollenlager finden als Festlager Anwendung, wenn eine präzise axiale Führung der Welle erforderlich ist und hohe axiale Kräfte übertragen werden müssen. Bei Festlagern ist erforderlich, beide Lagerringe auf beiden Seiten axial zu fixieren. Lagerringe mit fester Passung werden in der Regel an einer Seite durch eine Wellen- oder Gehäuseschulter gestützt. Zumeist ist eine geeignete Sicherungsvorrichtung erforderlich, um den Ring zuverlässig zu fixieren. Insbesondere in Systemen mit mehreren Lagern wird in der Regel nur ein Festlager verwendet, um Axialverspannungen zu vermeiden. Die Auswahl der Lagerbauart als Festlager hängt von der Höhe der Axialkräfte ab.

 Nach ihrer Belastungsfähigkeit:

• Radiallager: Radiallager sind darauf ausgelegt, radiale Kräfte zu tragen, das heißt, sie können Belastungen senkrecht zur Rotationsachse aufnehmen. Sie kommen vor allem in Anwendungen vor, bei denen die Last hauptsächlich in horizontaler Richtung wirkt. Radial-Zylinderrollenlager zeichnen sich durch einen Linienkontakt zwischen den Wälzkörpern und der Laufbahn aus, was sie besonders belastbar macht. Um erhöhte Kantenspannungen zu vermeiden, sind die zylindrischen Wälzkörper oft mit einer logarithmischen Profilierung entlang ihrer Längsachse versehen, was sowohl die maximale Pressung und Kantenspannung als auch die Kipp- und Senkfestigkeit des Lagers beeinflusst.
• Axiallager: Axiallager dienen der Aufnahme von Axialkräften, d. h. von Belastungen entlang der Drehachse. Diese Lager eignen sich für Anwendungen, bei denen die Belastung hauptsächlich in vertikaler Richtung wirkt. Axial-Zylinderrollenlager sind für hohe Axialbelastungen und Stoßbelastungen bei niedrigen bis moderaten Drehzahlen konzipiert und bieten eine hohe Steifigkeit bei geringem axialen Platzbedarf. Diese zerlegbaren, nicht selbsthaltenden Lager bestehen aus Axial-Zylinderrollenkränzen, Gehäusescheiben und Wellenscheiben. Verfügbar in ein- und zweireihiger Ausführung finden sie Anwendung in verschiedenen industriellen Bereichen, darunter Werkzeugmaschinen, Krananlagen oder Brechanlagen. Sie sind jedoch nicht für radiale Belastungen ausgelegt.
• Kombinationslager: Kombinierte Zylinderrollenlager sind so konstruiert, dass sie sowohl radiale als auch axiale Kräfte aufnehmen können. Sie bieten eine unkomplizierte Montage und Handhabung, ermöglichen Platzersparnis und verbessern die Lagerhaltung im Vergleich zu separaten Lagern. Daher kommen sie bevorzugt in Anwendungen zum Einsatz, bei denen hohe Radial- und Axialkräfte wirken und gleichzeitig begrenzter Bauraum vorhanden ist.

 Weitere Arten von Zylinderrollenlagern:

• Zylinderrollenlager mit Keramikrollen: Keramik-Zylinderrollenlager kommen in stark beanspruchten Zylinderrollenlagern sowie Axial-Zylinderrollenlagern zum Einsatz. Sie bestehen aus keramischen Material gefertigten Lagerringen und Rollen. Im Vergleich zu Stahlrollen bieten Keramikzylinderrollen verschiedene Vorteile, darunter Leichtigkeit, hohe Härte für verbesserte Verschleißfestigkeit, geringere Reibung für ein ruhiges Laufverhalten und eine höhere Belastungsfähigkeit. Diese Lager sind besonders geeignet für Anwendungen, bei denen geringes Gewicht und Korrosionsbeständigkeit von Bedeutung sind. Dabei spielen konstante Abmessungen, Oberflächengüte, Rundheit und Rauheit der Keramikrollen eine entscheidende Rolle für ein stabiles und reibungsarmes Verhalten.
• Zylinderrollenlager mit gehärteten Rollen: Diese Lagervariante besteht aus Lagerringen und speziell gehärteten Rollen, wodurch sie robuster und widerstandsfähiger gegen Verschleiß und hohe Belastungen sind. In Maschinen und Geräten, die hohen dynamischen Kräften und anspruchsvollen Betriebsbedingungen ausgesetzt sind, kommen diese speziellen Lager mit gehärteten Rollen zum Einsatz. Hierzu zählen beispielsweise Walzwerke, Getriebe, Förderanlagen und Werkzeugmaschinen.
• Zylinderrollenlager mit Kunststoffkäfig: Kunststoffkäfige bestehen aus Materialien wie Polyamid oder Polyetheretherketon und zeichnen sich durch ihr Leichtgewicht, geringe Reibung, geräuscharmen Betrieb sowie ihre Korrosionsbeständigkeit aus. Kunststoffkäfige sind bei extrem hohen Temperaturen oder sehr hohen Belastungen möglicherweise weniger geeignet als Käfige aus Stahl oder Messing. Bei der Auswahl des Käfigmaterials sind Faktoren wie Betriebsgeschwindigkeit, Temperatur und die Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit entscheidend.
• Zylinderrollenlager mit Gleitlagerschale: Im Unterschied zu herkömmlichen Wälzlagern sind diese speziellen Zylinderrollenlager mit einer Gleitlagerschale anstatt mit traditionellen Rollen ausgestattet. Sie ermöglichen eine reibungsarme Bewegung zwischen dem Innen- und Außenring, was zu einer geräuscharmen und schmiermittelfreien Funktionsweise führt. Die Wartungsarbeiten können durch den Verzicht auf kontinuierliche Schmierung reduziert werden, was wiederum die Lebensdauer des Lagers verlängert. Gleichzeitig sind sie aufgrund ihrer schmiermittelfreien Funktionsweise insbesondere für Anwendungen geeignet, in denen ein erhöhter Einsatz von Schmiermitteln vermieden werden soll, z. B. in der lebensmittelverarbeitenden Industrie.

Wo werden Zylinderrollenlager eingesetzt? 

• Maschinenbau: Zylinderrollenlager sind im Maschinenbau weit verbreitet, insbesondere in Werkzeugmaschinen wie Dreh- und Fräsmaschinen. Hier spielen sie eine entscheidende Rolle bei der Lagerung von Spindelwellen und anderen rotierenden Komponenten, wobei ihre Präzision und Lasthandhabungsfähigkeiten die Bearbeitungsgenauigkeit sicherstellen.
• Automobilindustrie: Mit ihrer hohen Tragzahl und der Fähigkeit, hohe Drehzahlen zu bewältigen, spielen Zylinderrollenlager eine wichtige Rolle in verschiedenen Bereichen der Automobilindustrie, beispielsweise im Getriebe, wo sie hohe Lasten und Belastungen bewältigen und so zur reibungslosen Kraftübertragung beitragen. Des Weiteren dienen sie als Loslager in Elektromotoren, erleichtern durch ihre Trennbarkeit die Montage und Demontage und tragen zur Zuverlässigkeit dieser Systeme bei. In Schienenfahrzeugen kommen Zylinderrollenlager als Radsatzlager zum Einsatz, wo sie die Belastungen der Räder tragen und eine zuverlässige Bewegung gewährleisten.
• Schwerindustrie: In der Schwerindustrie kommen mehrreihige Zylinderrollenlager aufgrund ihrer größeren radialen Tragfähigkeit zum Einsatz, beispielsweise in Walzwerken oder Walzenbrechern. Die Drehzahleignung ist dabei jedoch gegenüber einreihigen Lagern reduziert. Durch ihre hohe radiale Belastbarkeit und Steifigkeit tragen sie zur Langlebigkeit und Effizienz von Getriebesystemen in verschiedenen Herstellungsprozessen bei.
• Energieerzeugung: Auch in der Energieerzeugung sind Zylinderrollenlager ein wesentlicher Bestandteil in verschiedenen Herstellungsprozessen. Sie gewährleisten eine effiziente Energieumwandlung, unterstützen rotierende Komponenten und bewältigen zuverlässig hohe Lasten.

Welche Vorteile haben Zylinderrollenlager?

• Hohe radiale Tragfähigkeit
• Geringe Reibung
• Betrieb bei hohen Geschwindigkeiten
• Gute Stoßbelastungsaufnahme
• Einfache Montage und Demontage
• Hohe Lebenserwartung
• Platzsparend
• Vielseitige Bauformen

Zylinderrollenlager – unverzichtbare Komponenten in industriellen Anwendungen 

Insgesamt zeigen die vielfältigen Ausführungen und Einsatzbereiche der Zylinderrollenlager ihre Bedeutung für die Industrie. Die hohe radiale Tragfähigkeit, geringe Reibung und vielseitigen Bauformen machen sie zu unverzichtbaren Komponenten unter anderem in Maschinenbau, Automobilindustrie, Schwerindustrie und Energieerzeugung. Ihr Einfluss erstreckt sich weit über ihre grundlegende Funktion als Wälzlager hinaus und prägt maßgeblich die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit zahlreicher industrieller Prozesse.

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