Was ist ein Drehkranzlager?

Ein Großwälzlager ist ein komplettes, einbaufertiges Rotationssystem, das für die gleichzeitige Aufnahme komplexer, kombinierter Lasten - insbesondere hoher Axialkräfte, Radialkräfte und kritischer Kippmomente - in einer einzigen, kompakten Einheit konzipiert ist. Die Kernfunktion eines Großwälzlagers besteht darin, als struktureller Verbindungspunkt zwischen zwei Maschinenteilen zu dienen und eine kontrollierte, hochbelastbare Rotation zu ermöglichen, während gleichzeitig erhebliche Lasten übertragen werden. Sein Hauptwert liegt in seiner integrierten Konstruktion, die Merkmale wie Innen- oder Außenverzahnung für den Drehantrieb, Befestigungslöcher für die direkte Verschraubung mit einer Struktur und eine robuste Abdichtung umfasst. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer komplexen Montage von Einzelteilen wie Achsschenkelbolzen, Unterlegscheiben und mehreren Lagersätzen. Bei der Auswahl einer Drehverbindung ist der kritischste Parameter nicht nur die Axial- oder Radiallast, sondern auch die Kippmomentbelastung, da diese oft die erforderliche Größe, die interne Geometrie (z. B. Vier-Punkt-Kugel, Kreuzrollen oder mehrreihige Rollen) und die Steifigkeit des Lagers und der tragenden Struktur vorgibt, was sich direkt auf die Betriebspräzision und langfristige Zuverlässigkeit der gesamten Maschine auswirkt.

Die Kraft eines integrierten rotierenden Systems

Das wichtigste Merkmal des Großwälzlagers ist seine "integrierte" Konstruktion, die eine vereinfachte Lösung für schwere Drehanwendungen bietet.

• Vereinfachte Montage: Durch die direkt am Innen- und Außenring angebrachten Befestigungslöcher kann das Lager direkt mit dem Maschinenrahmen und der rotierenden Struktur verschraubt werden. Dies gewährleistet eine sichere und direkte Übertragung von Lasten.
• Integrierter Antrieb: Die Einbeziehung von Zahnrädern am Innen- oder Außenring ist ein entscheidender Faktor für das Antriebssystem. Dieser Zahnkranz kann direkt in ein Ritzel eingreifen, um das erforderliche Drehmoment für eine präzise Drehbewegung zu liefern. Diese integrierte Funktion macht externe Zahnräder oder andere Antriebsmechanismen überflüssig, wodurch die Gesamtzahl der Teile reduziert, die Montagezeit minimiert und das Risiko von Ausrichtungsfehlern zwischen den einzelnen Komponenten erheblich verringert wird.
• Robuste Dichtung: Ein wichtiges Integrationsmerkmal ist die robuste Dichtung, die das Schmierfett zurückhält und gleichzeitig die innere Laufbahn und die Wälzkörper vor Verunreinigungen wie Staub, Schmutz und Feuchtigkeit schützt. Dies ist von grundlegender Bedeutung für die Gewährleistung der Leistung und Langlebigkeit von Geräten, die unter rauen Bedingungen betrieben werden.

Die Kernfunktionalität eines Drehkranzlagers

Aus technischer Sicht ist das zentrale Problem, das Großwälzlager lösen, die Bewältigung komplexer und gleichzeitiger Lasten. Bei schweren Maschinen wie Baggern, Kränen und Windkraftanlagen sind die Kräfte selten einfach oder unidirektional. Ein Bauteil wird häufig belastet:

• Axialkraft: Diese Belastung verläuft parallel zur Drehachse des Lagers, z. B. das Gewicht eines Kranauslegers und seiner angehobenen Last.
• Radialkraft: Diese Kraft wirkt senkrecht zur Rotationsachse, wie die Seitenkraft des Windes oder die Zentrifugalkraft, die durch eine rotierende Struktur erzeugt wird.
• Umkippmomentbelastung: Dies ist die komplexeste und oft auch die kritischste Belastung. Es handelt sich um die Kippkraft, die versucht, eine Seite des Lagers anzuheben, während sie die andere zusammendrückt. Dieses Moment wird erzeugt, wenn eine Last in einem Abstand von der Mittellinie des Lagers aufgebracht wird, was bei Geräten mit langen Auslegern oder Armen häufig der Fall ist.

Die einzigartige Innengeometrie des Großwälzlagers mit tiefen Laufbahnen und einer großen Anzahl von Wälzkörpern wurde speziell entwickelt, um diesen Verbundkräften gleichzeitig zu widerstehen. Dadurch wird sichergestellt, dass sich die Ausrüstung unter enormem Druck stabil, reibungslos und sicher drehen kann.

Die Schlüsselrolle des Umsturzmoments bei der Typenwahl

Während die axiale und radiale Tragfähigkeit wichtig ist, ist das Kippmoment häufig der entscheidende Faktor bei der Auswahl eines Großwälzlagers. Eine Unterschätzung der Momentenbelastung kann zu einem katastrophalen Ausfall, übermäßigem Verschleiß oder einem vollständigen Verlust der Betriebsgenauigkeit führen.

Die Größe des Kippmoments hat direkten Einfluss auf die Größe und den inneren Aufbau des Lagers. Um unterschiedlichen Belastungsbedingungen gerecht zu werden, sind Großwälzlager mit verschiedenen inneren Strukturen erhältlich:

• Vier-Punkt-Kontakt-Kugellager: Diese gängige Konstruktion besteht aus einer einzigen Reihe von Stahlkugeln, wobei jede Kugel vier Kontaktpunkte mit der Laufbahn hat. Es handelt sich um eine vielseitige Lösung, die mäßige Axial-, Radial- und Momentbelastungen aufnehmen kann und damit für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet ist.
• Gekreuzte Rollenlager: Bei diesem Lagertyp sind die zylindrischen Rollen in einem Kreuzmuster angeordnet, wobei jede Rolle senkrecht zur benachbarten steht. Diese Anordnung bietet eine größere Kontaktfläche, was im Vergleich zu Kugellagern derselben Größe zu höherer Steifigkeit, größerer Tragfähigkeit und präziserer Drehung führt. Diese Konstruktion ist ideal für Anwendungen, die eine hohe Genauigkeit bei hohen Drehmomentbelastungen erfordern.
• Mehrreihige Rollenlager: Für die anspruchsvollsten Anwendungen, wie z. B. große Kräne, Tunnelbohrmaschinen und Offshore-Plattformen, bei denen Axiallasten und Kippmomente außergewöhnlich hoch sind, werden mehrreihige Rollen- oder Rollen-Kugel-Kombinationen verwendet. Diese Konstruktionen verteilen die massiven Lasten auf mehrere Rollenreihen, um maximale Stabilität und Haltbarkeit zu gewährleisten.

Letztendlich ist die korrekte Bewertung des Kippmoments von grundlegender Bedeutung. Es gewährleistet nicht nur die Integrität des Lagers selbst, sondern bestimmt auch die Steifigkeit des gesamten rotierenden Systems. Ein Lager, das sich unter dem Drehmoment übermäßig verformt, beeinträchtigt die Genauigkeit der Maschine erheblich und kann zum vorzeitigen Ausfall sowohl des Lagers als auch der umgebenden Komponenten führen. Dies unterstreicht den direkten Zusammenhang zwischen der richtigen Lagerauswahl und der langfristigen Betriebssicherheit der Anlage.

Autor :Benjamin
Als Spezialist für industrielle und mechanische Komponenten habe ich mich mehrere Jahre lang mit den technischen Problemen von Großwälzlagern beschäftigt. In diesem Artikel erläutere ich die Hauptfunktionen und kritischen Auswahlparameter von Großwälzlagern, um Fachleuten zu helfen, fundierte Entscheidungen bei der Beschaffung dieser wichtigen Komponenten für ihre Schwerlastanwendungen zu treffen.