"Hauptrolle" Wälzlager-Klassiker neu in Szene gesetzt

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„Hauptrolle“
Wälzlager-Klassiker neu in Szene gesetzt
                             Dipl.-Ing. (FH) Heinz SchŠfers

INA-Sonderdruck aus ãKEMÒ
Heft Nr. 2, Februar 2001
Konradin-Verlag
Hauptrolle – Wälzlager-Klassiker neu in Szene gesetzt
Dipl.-Ing. (FH) Heinz Schäfers

Wenn hier von einer „Hauptrolle“                  Die Klassiker sind nadelgelagerte              Die ausführliche Untersuchung der
die Rede ist, dann hat das nicht                  Stütz- und Kurvenrollen (Bild 1), genormt      anwendungsbezogenen Ausfallursachen
unbedingt etwas mit dem Film-                     nach ISO/CD 7063, die sich seit Jahr-          von Laufrollen [1] lieferte die
geschäft zu tun.                                  zehnten im gesamten Maschinenbau               maßgeblichen Ansatzpunkte für die
                                                  bewähren. Laufrollen sind Wälzlager mit        technischen Verbesserungen:
Doch die neuen INA-Nadellauf-                     dickwandigen Außenringen, die auf
rollen haben diesen Namen nicht                                                                  • Kontakt Außenring / Gegenlaufbahn
                                                  Kurvenscheiben oder geraden Führungs-
ohne Grund bekommen. Denn in                                                                     • Tolerieren von Winkelfehlern
                                                  bahnen abrollen und dabei hohe Radial-
ihnen steckt die langjährige                      lasten übertragen.                             • Minimaler Fettverbrauch
Erfahrung der Entwicklungs-                                                                      • Einfache Montage und Wartung
ingenieure auf dem Gebiet der                                                                    Damit erhöht sich die Wirtschaftlichkeit
Stütz- und Kurvenrollen. Das hat                                                                 der neuen Nadellaufrollen entscheidend.
zu einer Reihe technischer Ver-
                                                                                  ➀
besserungen an diesem bewährten
Wälzlager-Klassiker geführt.
Und damit ist das neue Maschinen-                                                                               ➁
element für Nebenrollen viel zu
schade.

                                                                                                                                    ➂

                                                                                                           ➂

Bild 1   Nadelgelagerte Kurvenrolle
         ➀ optimiertes INA-Profil ➁ Kunststoff-Axialgleitscheibe ➂ beidseitiger Innensechskant

2
Verschleiß [g] nach 360.000 Überrollungen                                    Verschleiß [g] nach 8.000.000 Überrollungen

                   Außenring mit R = 500                                       0,020            Außenring mit R = 500
     0,3
                   optimiertes INA-Profil                                                       optimiertes INA-Profil
                                                                               0,015
     0,2
                                                                               0,010

     0,1
                                                                               0,005

         0                                                                            0

             Belastung    niedrig                  hoch                                   Belastung   niedrig                    hoch

Bild 3        Verschleiß der Gegenlaufbahn aus GGG-50.                       Bild 4        Verschleiß der Gegenlaufbahn aus 58 CrV4.
              Die Ergebnisse sind Mittelwerte aus mehreren Prüfläufen                      Die Ergebnisse sind Mittelwerte aus mehreren Prüfläufen
              mit je 360.000 Überrollungen ohne Verkippung                                 mit je 8.000.000 Überrollungen ohne Verkippung

1. Optimiertes INA Profil                            Versuche zeigen, dass diese Minderung                 malwert der Hertzschen Pressung des
                                                     einen herausragenden Einfluss auf das                 neuen Profils liegt auch bei verkipptem
Zu den technischen Verbesserungen                    Verschleißverhalten der Gegenlaufbahn                 Lauf unterhalb der Werte der anderen
zählt auch die neue Form der Außenring-              besitzt (Bilder 3 und 4). Einsparpotenziale           Profilformen (Bild 2 ➁). Hier ergeben sich
Mantelfläche – das optimierte INA-Profil.            liegen damit in der deutlich verlängerten             Möglichkeiten, in der Fertigung der
Dieses Profil auf der Mantelfläche der               Gebrauchsdauer von Rolle und Gegenlauf-               Anschlusskonstruktion beim Kunden
Stütz- und Kurvenrollen (Bild 1 ➀)                   bahn oder auch in der Möglichkeit, einen              Toleranzen zu erweitern und Kontroll-
verringert im Vergleich zu herkömmlichen             günstigeren Gegenlaufbahnwerkstoff bzw.               maßnahmen in der Montage einzusparen.
Profilformen die maximale Hertzsche                  andere Härteverfahren zu wählen.
Pressung zwischen Außenring-Mantel-                                                                        Die neue Profilform erhöht zusätzlich die
fläche und Gegenlaufbahn (Bild 2 ➀) [2].             Auch beim Tolerieren von Winkelfehlern                Steifigkeit der Nadellaufrolle. Das führt zu
                                                     verdient das optimierte INA-Profil ein-               höherer Präzision in den Bewegungs-
                                                     deutig die „Hauptrolle“. Denn der Maxi-               abläufen der Maschine.

                                                           Zylindrisches Profil               Profil R = 500             Optimiertes INA-Profil

   ➀ Gerader Lauf
   b = 0 mrad
   CW/P = 5

   ➁ Verkippter Lauf
   b = 3 mrad
   CW/P = 5

Bild 2       Einfluss der Profilform auf die Hertzsche Pressung
             Optimiertes INA-Profil im Vergleich zu herkömmlichen Profilformen ➀ Gerader Lauf ➁ Verkippter Lauf

                                                                                                                                                     3
Bild 6   Gebrauchsdauer unter Winkelfehlereinfluss.                     Bild 7    Rollenzapfentemperatur bei verkipptem Lauf
         Die Ergebnisse sind Mittelwerte aus mehreren Prüfläufen                  (a) ohne, (b) mit Kunststoff-Axialgleitscheibe

2. Kunststoff-Axialgleitscheibe                   Um das axiale Anlaufverhalten der                 Aus den Versuchsergebnissen in Bild 7
                                                  Laufrollen zu testen, sind Versuche unter         lässt sich eindeutig das niedrigere
Eine weitere technische Verbesserung              extremen Winkelfehlereinfluss durch-              Temperaturniveau und die daraus resul-
stellt die Kunststoff-Axialgleitscheibe                                                             tierende, mehrfach längere Gebrauchs-
                                                  geführt worden. Bild 6 zeigt die durch-
(Bild 1 ➁) dar. Hier hat INA ein duales                                                             dauer für eine erstbefettete, vollnadelige
                                                  schnittliche Laufzeit stark verschränkter
Wirkprinzip realisiert: Die Axialgleit-                                                             Kurvenrolle mit Kunststoff-Axialgleit-
                                                  Nadellaufrollen ohne und mit Kunststoff-
scheibe wirkt einerseits als mehrstufige                                                            scheibe (b) gegenüber der bisherigen
                                                  Axialgleitscheibe. Die Nadellaufrollen
Abdichtung und verbessert andererseits                                                              Ausführung (a) ablesen.
den axialen Gleitkontakt.                         ohne Axialgleitscheibe erreichten durch
                                                  periodisches Nachschmieren die fünf-              Kosteneinsparungen durch weniger
In der ersten Stufe der Abdichtung                fache Laufzeit. Diese wurde allerdings            Wartungsaufwand und längere Nach-
(Bild 5 ➀) wird grobe Verschmutzung               durch die erstbefetteten, nicht nachge-           schmierintervalle sind offensichtlich.
aufgrund der Spaltdichtwirkung zwischen           schmierten „Hauptrollen“ mit Kunststoff-          Notlaufeigenschaften der Kunststoff-
Kunststoff-Axialgleitscheibe und Außen-           Axialgleitscheiben nochmals um 50 %               Axialgleitscheibe bieten größte Sicherheit
ring zurückgehalten.                                                                                und mehr Spielraum für die Wartung.
                                                  übertroffen.
Die zweite Stufe (Bild 5 ➁) bildet das
Labyrinth zwischen angeformter Dicht-
lippe und Einstich im Außenring. Bei Aus-
nutzung des axialen Verschiebeweges
wird aus dem Dichtungslabyrinth eine
schleifende Dichtung.
Durch die tellerfederartige Formgebung
der Axialgleitscheibe wird eine vorge-
spannte schleifende Abdichtung erzeugt,
die die dritte Stufe (Bild 5 ➂) bildet. Diese
wirkungsvolle und besonders reibungs-
arme Abdichtung verringert Verluste,
verbessert das Dynamikpotenzial der
Maschine und trägt zur Schonung des
Schmierstoffvorrates bei.
Hier setzen auch die Überlegungen für
den axialen Gleitkontakt, die zweite
Aufgabe der Axialgleitscheibe, an. Dabei
werden die durch Winkelfehler in den
Außenring induzierten axialen Führungs-
kräfte über die Anlaufscheiben an die
Anschlusskonstruktion weitergeleitet.
Der bisherige, direkte metallische Gleit-
kontakt von Außenring und Anlaufscheibe
wird nun durch die Kunststoff-Axialgleit-
scheiben vermieden (Bild 1 ➁). Vorteil
dieser Anordnung ist ein günstiger
Reibungskoeffizient, der den Temperatur-
anstieg bei Winkelfehlern bremst, das
Schmierfett innerhalb des Lagers schont
und somit den Fettverbrauch minimiert.

                                                                       Bild 5    Kunststoff-Axialgleitscheibe mit angeformter Dichtlippe
                                                                                 ➀ Spaltdichtung ➁ Labyrinthdichtung ➂ Schleifende Abdichtung

4
➀

                                                                 ➁                                       ➂

Bild 8   Die neue „Hauptrolle“. Beidseitig mit Innensechskant inklusive Nachschmiermöglichkeit
         ➀ Vereinfachte Montage durch Innensechskant an beiden Enden
         ➁ Nachschmiermöglichkeit bei Fettschmierung über die beigefügten Schmiernippel
         ➂ Zentralschmieranschluss über Adapter (Sonderzubehör) an beiden Enden möglich

3. Innensechskant                                 Bei Anschluss an eine Zentralschmierung        Literaturverzeichnis:
                                                  wird ein passender Zentralschmieradap-         [1] H. Bode: Neue Generation
Wurden auch Sie schon einmal von der              ter als Zubehör angeboten (Bild 8 ➂).
Montageabteilung angesprochen,                                                                       Stütz- und Kurvenrollen,
möglichst Kurvenrollen mit Innensechs-            Dadurch bietet die Kurvenrolle vielseitige         INA-Sonderdruck „GSK“, April 1997
kant zu bevorzugen? Damit vereinfachte            Einsatzmöglichkeiten als Standard-             [2] H. Schäfers: Optimiertes INA-Profil
sich zwar der Einbau, aber das Nach-              Maschinenelement und viele Eigen-
                                                                                                     für Stütz- und Kurvenrollen,
schmieren über die Stirnseite des Lagers          schaften, die die Montage und Wartung
                                                  wesentlich vereinfachen.                           INA-Sonderdruck „OPS“,
war dann meistens nicht mehr möglich.                                                                September 1997
Die neue Nadellaufrolle verfügt nun an            4. Resümee
beiden Enden über einen Innensechskant
(Bild 1 ➂; Bild 8 ➀). Montageaufwand              An den maßgeblichen Punkten für die
und -zeit sinken, wenn man auf jeder              Gebrauchseigenschaften sind entschei-
Seite gegenhalten kann, ohne zu Sonder-           dende Verbesserungen erzielt worden.
werkzeugen oder „verletzungsträchtigen            Schonender Umgang mit der Gegenlauf-
Improvisationen“ greifen zu müssen.               bahn, effizientes Nutzen der Schmier-
Trotzdem bleiben die Kurvenrollen all-            stoffvorräte – auch unter schwierigen
seitig nachschmierbar: Mittels Fettpresse         Laufbedingungen – und praktische
durch die beigefügten Schmiernippel               Lösungen für Montage und Wartung
(Bild 8 ➁) oder durch den Passsitz mit            kennzeichnen die Weiterentwicklung.
einer zusätzlichen Schmierrille.                  Aber müssen sich diese technischen
Das hilft doppelt sparen:                         Verbesserungen auch im Preis nieder-
• durch einfachere, kostengünstigere              schlagen? Keinesfalls! Denn durch
   Anschlusskonstruktion                          konsequente Optimierung klassischer
                                                  Fertigungsverfahren und Entwicklung
• weniger Montageaufwand durch                    neuer Technologien ist es uns gelungen,
   Verzicht auf das Ausrichten des Rollen-        den „Mehrwert“ ohne „Mehrpreis“ an
   zapfens.                                       unsere Kunden weiterzugeben.

                                                                                                 Autorenhinweis:
                                                                                                 Dipl.-Ing. (FH) Heinz Schäfers ist
                                                                                                 Produktmanager für Laufrollen im
                                                                                                 Branchenmanagement für Produktions-
                                                                                                 maschinen und Systeme bei der
                                                                                                 INA Wälzlager Schaeffler oHG in
                                                                                                 Herzogenaurach

                                                                                                                                       5
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