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Lagerluft

Lesedauer: 4 Minuten

Die Lagerluft ist der gesamte Spielraum, in dem ein Lagerring im Verhältnis zum anderen bewegt werden kann. Der Verschiebeweg in radialer Richtung wird „Radialluft“, die Bewegung in Achsrichtung „Axialluft“ genannt 

 
Bei Rillenkugellagern liegt der Wert der Axialluft rund beim 5- bis 20-fachen der radialen Lagerluft, wodurch man diese bereits bei kleinen Lagern sehen und fühlen kann. 

Lagerluft vor und nach dem Einbau

Man muss zwischen der Lagerluft vor dem Einbau eines Lagers, nach dessen Einbau und im Betriebszustand unterscheiden. 
Entsprechend der Passungsempfehlungen haben viele drehende Wellen ein Übermaß. Der Innenring wird bei der Montage daher um einige µm aufgedehnt. Die Lagerluft verringert sich um etwa 80 % des realen Übermaßes. 
Durch die Reibung des rotierenden Lagers im Betrieb, erwärmt sich dieses und gibt seine Energie sowohl an die Welle als auch das Gehäuse ab. In den meisten Fällen erwärmt sich das Gehäuse jedoch weniger stark als die Welle. Die unterschiedliche Wärmeausdehnung verringert die Lagerluft zwischen Innenring und Außenring weiter. Speziell beim schnellen Anfahren von Maschinen ist dieser Effekt besonders stark zu beobachten. Die verringerte Lagerluft unter Betriebsbedingung wird Betriebsspiel genannt.


Im Allgemeinen sollte das radiale Betriebsspiel etwa null sein, wobei eine leichte Vorspannung bei Kugellagern üblicherweise keine negativen Auswirkungen hat. Dabei ist zu beachten, dass sich die Steifigkeit einer Lagerung nur noch unwesentlich erhöht, sobald die Vorspannung einen optimalen Wert überschreitet. Die Reibung und damit auch die Erwärmung nimmt dagegen deutlich zu. Dadurch und wegen der zusätzlichen Belastung fällt die Lebensdauer der Lager stark ab.

 
qualitative Abhängigkeit der Lagerlebensdauer von der Vorspannung bzw. Lagerluft bei Kugellagern.


Bei Rollenlagern sollte im Betriebszustand immer ein – wenn auch geringes – Betriebsspiel verbleiben. Das gilt auch für Kegelrollenlager. Ist aber, wie etwa bei Ritzellagerungen, eine größere Steifigkeit der Lagerung erwünscht, werden Kegelrollenlager auch unter Vorspannung verbaut.

Lagerluftklassen

Die Lagerluft ist je Lagertype und Bauform genormt und herstellerübergreifend gleich. Die „normale Lagerluft“ ist so bemessen, dass sich bei den üblicherweise empfohlenen Passungen und bei normalen Betriebsverhältnissen (bei leichten bis normalen Belastungen, Drehzahlen und Umgebungseinflüssen) ein zweckmäßiges Betriebsspiel einstellt. Das Nachsetzzeichen für die normale Lagerluft ist CN, wird aber in der Lagerbezeichnung gewöhnlich nicht angegeben. Bei einem Rillenkugellager 6208 liegt die normale Lagerluft bei 6-20 µm. Bei einem Zylinderrollenlager gleicher äußerer Abmaße (NU208), liegt diese bei 25-50 µm, also deutlich über der des Rillenkugellagers.
Bei Betriebs- und Einbaubedingungen, die von normalen Betriebsverhältnissen abweichen, wie z. B. feste Passungen für beide Lagerringe, außergewöhnliche Temperaturverhältnisse usw., sind Wälzlager mit größerer oder kleinerer Radialluft als normal erforderlich. Bei den Lagerluftklassen C3, C4 und C5 liegt die Lagerluft jeweils leicht überschneidend darüber. Lager mit kleineren Luftklassen C1 und C2 werden nur in sehr seltenen Sonderanwendungen eingesetzt.

Nachsetzzeichen für Lagerluft

Nachsetzzeichen Lagerluft
C1 Lagerluft kleiner als C2
C2 Lagerluft kleiner als Normal
CN Lagerluft Normal; CN wird normalerweise nur verwendet im Zusammenhang mit einem weiteren Buchstaben, der eine eingeengte bzw. verschobene Lagerluft kennzeichnet.
C3 Lagerluft größer als Normal
C4 Lagerluft größer als C3
C5 Lagerluft größer als C4



Lagerluft messen

Die Lagerluft lässt sich je nach Lagerbauform und Größe unterschiedlich messen. Bei einem Pendelrollenlager kann diese z. B. mittels Fühlerlehre bestimmt werden. Dies ist hier besonders bei Lagern mit konischem Lagersitz wichtig, da diese bei der Montage mittels Lagerluftreduktion richtig eingestellt werden. Bei den meisten anderen Bauformen kann das Lager auf einen Dorn gehängt und mittels Messuhr die Verschiebung von Innenring zu Außenring gemessen werden. Für den Nutzer entsteht daraus jedoch nur selten ein Mehrwert.

C3-Lager in Elektromotoren

Bei einem Elektromotor wird klassischerweise C3 Lagerluft verwendet, um den manchmal recht strammen Passungen, den Drehzahlwechseln, aber auch dem Fremdwärmeeintrag über die Welle gerecht zu werden.
Um zu verhindern, dass der Motor bis zum Erreichen der Betriebstemperatur mit zu viel Spiel in der Lagerung läuft, können Wellfederscheiben (Kugellager-Ausgleichsscheiben) eingesetzt werden. Das Loslager wird über die eingebaute Wellfederscheibe leicht vorgespannt. Dehnt sich die Welle im Betrieb axial aus, staucht sich die sehr weiche Feder, ohne das optimale Maß der Vorspannung zu übertreffen.

 


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