"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-VerlagHauptrolle – 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
2Verschleiß [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
3Bild 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
4➀
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
5Sach-Nr. 010-119-000/NRL D-D 04012 ● á Printed in Germany INA WŠlzlager Schaefßer oHG 91072 Herzogenaurach Telefon (0 91 32) 82-0 Telefax (0 91 32) 82-49 50 www.ina.com
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