Skip navigation

Kegelrollenlager

Was sind Kegelrollenlager?

Kegelrollenlager(DIN 720, ISO 355) zählen zur Untergruppe der Wälzlager und sind spezielle (linienberührende) Rollenlager. Sie bestehen aus einem Innenring, einem Außenring, einem Käfig und den Rollen, die so geformt sind, dass die Last gleichmäßig verteilt wird. Kegelrollenlager haben Wälzkörper in Form eines Kegels / Kegelstumpfes. Sie laufen in der ebenfalls kegelförmigen „Hülle“ des Außenrings – „Cup“ genannt – und auf dem kegelförmigen Innenring in Verbindung mit dem Käfig – der Innenring mit Rollensatz und Käfig wird als „Cone“ bezeichnet. Kegelrollenlager werden in der Regel paarweise eingebaut: Zwei Lager werden gegeneinander angestellt, denn das Lager besteht aus zwei losen Elementen: dem Innenring (engl. cone) mit Wälzkörpern, und dem Außenring (engl. cup) als Lagerschale. 

Die Lager sind so ausgelegt, dass die Innen- und Außenringe sowie die Rollen eine konische Oberfläche aufweisen. Die Scheitelpunkte der Kegelflächen treffen sich in einem gemeinsamen Punkt auf der Lagerachse. Dieses Lagerdesign sichert optimale Ablaufverhältnisse, ermöglicht die Aufnahme kombinierter Belastungen (radial und axial) und gewährleistet einen reibungsarmen Lauf.

Kegelrollenlager sind für Anwendungen mit starken Belastungen oder Stoßlasten geeignet. Sie können hohe Radialkräfte und Axialkräfte bei niedrigen bis mittleren Drehzahlen aufnehmen – selbst bei schwierigsten Einsatzbedingungen. Erhältlich sind die Lager in verschiedenen Leistungsklassen, in einreihiger, zweireihiger und vierreihiger Ausführung.

Welche besonderen Eigenschaften haben Kegelrollenlager?

Die Lager verbinden die besten Eigenschaften radialer Kugellager mit denen der Zylinderrollenlager. Hauptmerkmal ist, dass sie besonders zur Aufnahme kombinierter Lasten geeignet sind, da sie die Kräfte in einem Winkel zur Wellenachse aufnehmen. Je größer der Winkel ist zwischen der Fläche, mit der der Außenring die Wälzkörper einschließt, und der Achse der Lagerung, desto größer ist die axiale Belastbarkeit des Lagers.

Eigenschaften:

  • Außenring (ohne Bord) und Innenteil (Innenring, Wälzkörper und Käfig) sind normalerweise zerlegbar und getrennt montierbar
  • Nicht selbsthaltend, der Innenring mit Rollensatz und der Außenring müssen getrennt eingebaut werden
  • Sehr gute Festlagereigenschaft in einer Richtung
  • Durch Anstellen eines einreihigen Kegelrollenlagers gegen ein zweites und Vorspannen der Anordnung lässt sich eine starre Lagerung erzielen

Bei einreihigen Kegelrollenlagern beträgt die axiale Belastbarkeit circa 60 % der radialen Belastbarkeit. Wie beim Schrägkugellager werden die Belastungen von einem Ring zum anderen in einem Winkel übertragen. Selbst bei reiner Radiallast entsteht durch diesen Druckwinkel eine axiale Kraft, die durch Vorspannung oder durch ein Gegenlager aufgenommen werden muss.

Daher werden häufig zweireihige oder gegeneinander angestellte Kegelrollenlager in X- oder O-Anordnung eingesetzt.  Werden sie – wie in der Regel üblich – paarweise spiegelbildlich angeordnet verbaut, sind auch Axialbelastungen in beiden Richtungen möglich.

Zweireihige Kegelrollenlager sind höher radial belastbar und können axiale Belastungen in beiden Richtungen aufnehmen.

Welche Kegelrollenlager gibt es?

Es gibt eine breite Auswahl an Ausführungen, die sich sehr gut auf die spezifischen Anforderungen einer Lagerung – Drehzahlen, Belastungen, Verunreinigungen, Temperaturen, Schwingungspegel – abstimmen lassen. Die Lager werden in unterschiedlichen Leistungsklassen angeboten – von sehr leicht bis sehr schwer. Die Leistungsklasse gibt an, wie belastbar ein Lager ist.

Kegelrollenlager sind in metrischen Abmessungen und in Zoll-/Inch-Abmessungen erhältlich.

  • Bei metrischen Lagern wurden für die verschiedenen Leistungsklassen Reihenbezeichnungen eingeführt.
  • Lager in Zollabmessungen sind hingegen in sogenannte Lagerserien zusammengefasst. Lager einer bestimmten Serie haben jeweils den gleichen Rollensatz und einen oder mehrere dazu passende Innen- und Außenringe unterschiedlicher Größe. Es gibt bei diesen Lagern zu einem „Cone“ mehrere „Cups“ – mit einem Basisprodukt lassen sich also mehrere Lagerabmessungen realisieren. Die Buchstabenkombination der Lagerserien steht für die Belastungsfähigkeit: von EL (Extra Light) über LL, L, LM, M, HM, H, HH bis EH (Extra Heavy).

Grundlegende Bauformen sind:

  • einreihig
  • zweireihig und
  • vierreihig

 

Einreihige Kegelrollenlager haben den größten Anteil in vielen Bereichen

Die einreihigen Lager können gleichzeitig radiale und axiale Lasten in einer Richtung aufnehmen. Aus der Grundgeometrie des Lagers ergibt sich, dass bei radialer Belastung eine axiale Reaktionskraft entsteht. Zur Gegenführung setzt man deshalb immer ein zweites Lager ein – in der Regel ein Kegelrollenlager. Beim paarweisen Zusammenbau ergibt sich das Lagerspiel der kompletten Lagerung. Für die Anwendung können die optimale Steifigkeit und die Laufgenauigkeit durch die Anbauteile zwischen den beiden Lagern eingestellt werden. Da die Innen- und Außendurchmesser der Lager mit einer Plustoleranz hergestellt werden, gelten für Gehäuse- und Wellensitze gesonderte Toleranzen.

Verfügbar sind Standard-, mittlere und steilwinkelige Lager-Typen, die sich hinsichtlich der Größe des Druckwinkels unterscheiden.

Zweireihige Kegelrollenlager verfügen über eine höhere Belastbarkeit und können radiale und axiale Belastungen in beiden Richtungen aufnehmen. Die Rollen können so ausgerichtet werden, dass die Drucklinien zwischen Rolle und Laufbahn in Richtung der Rotationsachse zusammen- oder auseinanderlaufen (X oder O Anordnung).

Die Lager werden unterteilt in den

  • TDO-Typ mit einem Doppel-Außenring und zwei einreihigen Innenringen, und den
  • TDI-Typ mit zwei einreihigen Außenringen und einem doppelten Innenring.

Bei der Aufnahme von Lastmomenten ist der TDO-Typ dem TDI-Typ überlegen, da der Abstand zwischen den Druckkegelspitzen beim TDO-Typ größer ist. Für eine Voreinstellung des Lagerspiels sorgt der Distanzring des TDO- oder TDI-Typs, um das richtige Betriebsspiel nach der Montage zu erreichen.

Die zu Einheiten zusammengesetzten Kegelrollenlanger werden als Radlager für PKW und LKW in sehr hohen Stückzahlen verbaut. Sie halten in PKW in der Regel ein Fahrzeugleben lang.

Die außerordentlich belastbaren und robusten Lagereinheiten sind auch Standardlager für Schienenfahrzeuge (sogenannte Radsatzlager).

Vierreihige Kegelrollenlager bestehen aus vier Reihen von abwechselnd zusammen- und auseinanderlaufenden Rollen. Zwei- und vierreihige Lagereinheiten halten in den Walzgerüsten der Stahlindustrie hohen Belastungen stand.
Für die verschiedensten Einsatzbereiche sind Lagerausführungen mit besonderen Geometrien, Oberflächenvergütungen oder speziellen Dichtungslösungen verfügbar.

Spezielle Ausführungen, Sonderausführungen

Wenn Leistungssteigerungen, eine reduzierte Reibung oder eine Erhöhung der Leistungsdichte für spezielle Anwendungen gefordert werden, werden spezielle Kegelrollenlager bevorzugt, unter anderem:

  • Lager mit ölgesättigtem Polymer
  • Gegen Stromdurchgang geschützte Lager
  • Lager mit verschleißbeständige Karbonschicht (Oberflächen der Wälzkörper oder Wälzkörper und Innenringlaufbahnen)
  • Radlagereinheiten für die Industrie sowie für Kraft- und Schienenfahrzeuge

Auf Anfrage fertigen Hersteller auch kundenspezifische Lösungen für verschiedene Betriebsbedingungen, um spezielle Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

Kegelrollenlager nach Maß kommen unter anderem in den Bereichen Windenergie, Schienenverkehr und Landmaschinen zum Einsatz.

Wofür eignen sich Kegelrollenlager? Wo werden sie eingesetzt?

Die Einsatzbereiche sind unter anderem

  • Baumaschinen
  • als Radlager für PKW und LKW
  • als Lenkkopflager in Motorrädern
  • für Lagerungen in den Walzgerüsten der Stahlindustrie
  • Landmaschinen
  • Bahntechnik
  • Getriebe
  • Windenergieanlagen

Einreihige Kegelrollenlager werden üblicherweise in Anwendungen mit kombinierten Belastungen eingesetzt. Um ihre spezifischen Vorteile je nach den Betriebsbedingungen zu nutzen, können die einreihigen Lager wahlweise in X-, O- oder Tandem-Anordnung verbaut werden. 

Die Haupteinsatzgebiete zweireihiger Ausführungen sind Getriebe, Hebezeuge und Walzgerüste sowie Bergbaumaschinen.

Vierreihige Ausführungen werden fast ausschließlich für Lagerungen in Walzgerüsten verwendet, insbesondere als Arbeitswalzenlager. 

Welche Werkstoffe gibt es bei Kegelrollenlagern?

Die meisten Lager sind aus Stahllegierungen oder kohlenstoffarmem Stahl. Einige Anwendungen erfodern jedoch einsatzgehärteten oder durchgehärteten, kohlenstoffreichen Wälzlagerstahl. Durch Anreicherung mit Kohlenstoff und Legierungselementen wird die geeignete Kombination aus einer harten, ermüdungsfesten Randschicht und einem zähen, elastischen Kern erreicht.

  • Kegelrollenlager aus Wälzlagerstahl sind kostengünstig und halten sehr hohen Traglasten stand
  • Sie eignen sich für Temperaturen von ca. -20 bis +120 °C, mit Kunststoffdichtung bis +100 °C
  • Der Wälzlagerstahl ist verschleißfest, stoßfest, leitfähig und magnetisch. 

Wälzlagerstähle besitzen ein hohes Maß an Härte, Standzeit, Verschleißfestigkeit und Maßbeständigkeit und sind in verschiedenen Sorten verfügbar. Die Stahllegierung wird vorwiegend für verschleißbeanspruchte Bauteile verwendet.

Hochleistungsstähle werden in Anwendungsbereichen eingesetzt, in denen die Lager extremsten Anforderungen ausgesetzt sind, wie im Bergbau und in Steinbrüchen.

Spezialbeschichtete Kegelrollenlager

Die meisten Lager sind aus Stahllegierungen oder kohlenstoffarmem Stahl. Einige Anwendungen erfodern jedoch einsatzgehärteten oder durchgehärteten, kohlenstoffreichen Wälzlagerstahl. Durch Anreicherung mit Kohlenstoff und Legierungselementen wird die geeignete Kombination aus einer harten, ermüdungsfesten Randschicht und einem zähen, elastischen Kern erreicht.

  • Kegelrollenlager aus Wälzlagerstahl sind kostengünstig und halten sehr hohen Traglasten stand
  • Sie eignen sich für Temperaturen von ca. -20 bis +120 °C, mit Kunststoffdichtung bis +100 °C
  • Der Wälzlagerstahl ist verschleißfest, stoßfest, leitfähig und magnetisch. 

Wälzlagerstähle besitzen ein hohes Maß an Härte, Standzeit, Verschleißfestigkeit und Maßbeständigkeit und sind in verschiedenen Sorten verfügbar. Die Stahllegierung wird vorwiegend für verschleißbeanspruchte Bauteile verwendet.

Hochleistungsstähle werden in Anwendungsbereichen eingesetzt, in denen die Lager extremsten Anforderungen ausgesetzt sind, wie im Bergbau und in Steinbrüchen.

Spezialbeschichtete Kegelrollenlager

Für außergewöhnliche Anforderungen sind Standardlager nicht immer optimal. Mit spezialbeschichteten Lagern lässt sich hier eine höhere Leistung und Lebensdauer realisieren. Durch eine optimal abgestimmte Oberflächenbehandlung (z. B. Wärmebehandlungen: Martensitische Härtung (Standard), Bainitische Härtung und Einsatzhärtung) können die Lagerkomponenten höhere Ansprüche erfüllen, zum Beispiel im Hinblick auf Kriterien wie:

  • Korrosionsbeständigkeit 
  • Verschleißfestigkeit
  • Oberflächenhärte
  • Oberflächenrauheit
  • Reibung (reduziert oder erhöht)
  • Gleit- und Notlaufverhalten
  • Benetzungsfähigkeit (reduziert oder erhöht)
  • Elektrische Isolierung
  • Chemische Beständigkeit
  • Ästhetische Anforderungen
  • Wasserstoffbarriere

Kundenindividuelle Beratung und Anpassung

Speziell bei der Auswahl von Gleitlagern kommt es auf  eine unabhängige Beratung und Anwendungsberatung für die optimale Lösung an. Gleitlager sind nicht zwangsweise die  „kostengünstigere“ Variante im Vergleich zu Wälzlagern. Hochleistungsmaterialien sind z. B. sehr kosteninensiv, die Werkstoffe unterliegen deutlichen Materialpreisschwankungen.

Es gilt, die Vor- und Nachteile für die spezifische Anwendung abzuwägen.
Vorteile sind:

  • Aufnahme hoher Kräfte und Kantenbelastungen
  • Einfache Montage
  • Kompakt und daher geringer Platzbedarf
  • Teilbare Lager möglich
  • Geringere Geräuschentwicklung
  • Widerstandsfähiger gegen Stoß- und Randbelastungen sowie gegenüber Schwingungen (Vibrationen)
  • Trockenlauf möglich

Dem stehen folgende Nachteile gegenüber:

  • Ein „Einlaufen“ der Lager ist notwendig (insbesondere bei PTFE-Gleitpaarungen)  
  • Im Anlauf meist hohe Reibung
  • Höherer Verschleiß bei niedrigen Drehzahlen
  • Höhere Reibungsverluste und höhere Wärmeentwicklung
  • Geringere Drehzahl als bei vergleichbaren Wälzlagern
  • Weniger präzise bei der Wellenpositionierung
  • Bei Verschleiß: zunehmend erhöhte Lagerluft und damit abnehmende Steifigkeit

Für unsere Kunden bieten wir einbaufertige Bauteile oder komplette Baugruppen.

Sie erhalten bei Blässinger Sonderlösungen und wirtschaftliche Gesamtlösungen nach Ihren Wünschen. Dabei fließen die technologischen Kompetenzen führender Hersteller mit ein. Werkstoffe, Oberflächen, Beschichtungen und Dichtungskonzepte werden auf die speziellen Anforderungen und Anwendungen abgestimmt, beispielsweise für den Einsatz in Nutzfahrzeugen, Motocross-Maschinen, Industrieanlagen-Pumpen oder Schienenfahrzeugen.

Bei der richtigen Auswahl von Gleitlagern hinsichtlich Bauart, Schmierung, Abdichtung und aller Parameter für Ihre spezielle Anwendung sind die Spezialisten von Blässinger mit qualifizierter Beratung und technischer Unterstützung für Sie da. So erhalten Sie die optimale Lösung bis hin zu speziellen Sonderlösungen.

Was Sie noch interessieren könnte