Pendelkugellager Hersteller

Pendelkugellager gehören zur Familie der selbstausrichtenden Wälzlager. Sie kompensieren Winkellagen zwischen Welle und Gehäuse durch eine sphärische Laufbahn im Außenring und zwei Kugelreihen. Diese Kinematik verhindert lokale Überlastungen bei Montageabweichungen, Schwingungen und elastischen Verformungen. Der Lagertyp ist in robusten Anlagen mit variablen Betriebszuständen etabliert und unterstützt die Auslegung komplexer Antriebe ohne zusätzliche Ausrichtkomponenten.

Grundlagen und Funktionsweise

Kennzeichnend ist die hohlkugelige Außenringlaufbahn, in der zwei Kugelreihen mit einem präzise geführten Käfig laufen. Durch diese Geometrie bleibt die Kontaktzone der Wälzkörper stabil, selbst bei Schrägstellung der Welle zum Gehäuse. Fertigung und Wärmebehandlung der Ringe zielen auf hohe Härte und Oberflächengüte, um Mikro-Pittings zu vermeiden.

Das Prinzip der Winkelfehlerkorrektur

Die Selbstjustierung korrigiert Winkelfehler ohne merkliche Zusatzlasten auf die Laufbahnen. Typische Bereiche liegen statisch bei 1,5° bis 3°, dynamisch bei 0,5° bis 1,5°. Die zulässige Winkelgrenze richtet sich nach Baugröße, Lastniveau und Drehzahlprofil. Die Korrektur schützt Käfig, Kugeln und Ringe vor Kantenpressung bei Betriebsbewegungen.

Aufbau und Kugelreihen

Der Innenring besitzt zwei tiefe Laufbahnen, der Außenring eine sphärische. Eine symmetrische zweireihige Anordnung sorgt für konstante Kontaktwinkel unter radialen und moderaten axialen Lasten. Die gleichmäßige Führung im Käfig stabilisiert Schmierfilme und reduziert Reibungsspitzen. Die präzise definierte Kugelreihe ermöglicht einen ruhigen Lauf auch bei Wellenauslenkungen.

Leistungsmerkmale und Spezifikationen

Grenzwerte, Tragzahlen, Toleranzen und Drehzahlen sind zentrale Kenngrößen für die Auslegung. Sie werden in Normen und Herstellerdatenblättern beschrieben und bilden die Basis für die Berechnung der Lagerlebensdauer im Gesamtsystem.

Grenzwerte für Schiefstellung und Durchbiegung

Die zulässige statische Verlagerung liegt häufig bei bis zu 2,5°, abhängig von Kontaktgeometrie und Last. Unter dynamischer Belastung sind 0,5° bis 1,5° üblich. Richtwerte gemäß ISO 492 und herstellerspezifischen Kennlinien. Die Kompensation der Wellendurchbiegung begrenzt Kantenpressung. Lokale Durchbiegung bleibt innerhalb des Schmierfilmregimes, wenn Montage und Lastverteilung stimmen.

Tragfähigkeit und Betriebsdrehzahl

Die Tragfähigkeit wird über die dynamische Tragzahl (Cr) und die statische Tragzahl (C0) nach ISO 281 definiert. Cr beschreibt die Radiallast für eine rechnerische Million Umdrehungen, C0 die Grenze ohne bleibende Verformung. Die zulässige Drehzahl hängt von Baugröße, Schmierstoff und Wärmeabfuhr ab.

Beispiel: Eine zweireihige Baugröße 222xx mit 100 mm Bohrung erreicht mit Ölumlauf etwa 3.000 U/min, mit Fettversorgung etwa 2.200 U/min. Dichtungen mit geringem Reibmoment verschieben die Grenzbereiche, sofern die Betriebstemperatur stabil bleibt.

Präzision und Normtoleranzen

Maß- und Laufgenauigkeit folgen den Klassen P0, P6 und P5 gemäß ISO 492. Enge Toleranzen am Bohrungsmaß und Rundlauf verbessern die Lastverteilung auf beide Kugelreihen. Passungswahl, Rundlaufprüfung und Oberflächenqualität der Sitze bestimmen den Reibwert beim Einbau und damit die initiale Vorspannung.

Auswahlkriterien für das Wellensystem

Die Auslegung verbindet Lastprofil, Umfeld und Montagebedingungen zu einem konsistenten Modell.

• Lastbild: Höhe, Richtung, Konstanz, Stöße und Spektrum über den Lebenszyklus erfassen.
• Umgebung: Temperaturfenster, Feuchte, Partikel, Medienkontakt und Dichtungsstrategie definieren.
• Schmierung: Öl- oder Fettversorgung, Nachschmierintervalle und Filtration festlegen.
• Integration ins Wellensystem: Lagerabstände, Gehäusesteifigkeit, Wärmewege und Befestigungspunkte berücksichtigen.

Berücksichtigung der Montagesituation

Die Montagesituation beeinflusst Kontaktgeometrie und Lagerluft. Presssitze erzeugen Deformationen, die vorab kalkuliert werden müssen. Werkzeuggeführte Montage, angepasste Erwärmung und kontrollierte Abkühlung halten die Innengeometrie im Toleranzband. Nach der Montage prüft man Drehmoment, Geräusch und Temperaturanstieg im Leerlauf.

Einfluss von Lastart und Umgebung

Pendelkugellager tragen hohe Radiallasten und moderate axiale Kräfte in beide Richtungen. Stoßlasten aus Landtechnik oder Fördertechnik erfordern robuste Käfigmaterialien und stabile Schmierfilme. Korrosive Medien oder Staub begünstigen berührende Dichtungen und geeignete Fette mit Additivpaketen, die Verschleiß und Graufleckigkeit begrenzen.

Optionen zur Befestigung

Die Befestigung erfolgt auf zylindrischem Wellensitz mit abgestimmter Passung oder über Adapter. Die konische Bohrung mit Spannhülse erleichtert Montage und Demontage, insbesondere bei sitzgenauen Wellen. Der Anzugsweg wird über Mutterdrehwinkel oder axiale Verschiebung kontrolliert, um die gewünschte Lagerluft zu erreichen.

Anwendungsfelder

Die Selbstausrichtung eignet sich für Installationen mit struktureller Flexibilität und wechselnden Lasten. Praxisbeispiele zeigen den Nutzen in unterschiedlichen Branchen mit variierenden Betriebsprofilen.

Fördereinrichtungen und Ventilatoren

Ein Bandförderer in einer Erzaufbereitung arbeitete mit 1,2° Schiefstellung und variabler Partikelbelastung. Das Lager kompensierte die Abweichung trotz staubiger Umgebung und periodischer Stöße aus der Aufgabe. In einem Prozessluft-Ventilator mit 2.600 U/min verhinderte die sphärische Außenringlaufbahn Resonanzeffekte bei thermisch bedingter Wellenverlagerung. Die Fördereinrichtung blieb stabil im Tag-Nacht-Betrieb.

Landmaschinen und allgemeines Engineering

In einer Sämaschine mit zyklischen Stoßlasten begrenzte ein zweireihiges Lager die Kontaktspannungen trotz wechselnder Bodenverhältnisse. Eine Pumpenstation im allgemeinen Engineering nutzte die Schiefstellungstoleranz, um Gehäuseverzüge nach Aufheizphasen auszugleichen. Die Lebensdaten zeigten eine konstante Schmierfilmdicke, obwohl die Landmaschine saisonal stark belastet wurde.

Vergleich mit anderen Lagertypen

Aktuelle Entwicklungen und Perspektiven

• Materialinnovationen: Reinere Stähle und abgestimmte Wärmebehandlung erhöhen Dauerfestigkeit und Risswiderstand.
• Beschichtungen: DLC- und Korrosionsschutzschichten stabilisieren Reibwerte unter Grenzschmierung.
• Sensorintegration: Messmodule für Temperatur, Schwingung und Geschwindigkeit unterstützen zustandsorientierte Instandhaltung.
• Schmierstoffe: Biobasierte Fette und synthetische Öle mit Additiven verbessern Filmstabilität und reduzieren Alterung.

Führende Hersteller

Relevante Anbieter sind SKF, Schaeffler (FAG/INA), NSK, NTN-SNR, Timken, JTEKT (Koyo), Nachi-Fujikoshi, Tsubaki Nakashima, Rexnord, Dodge, C&U und ZWZ. Der Überblick dient der Einordnung verfügbarer Produktreihen, Toleranzklassen und Schmieroptionen innerhalb des Marktes für Wälzlager.