Wälzkörper
Kugeln, Rollen, Tonnen, Nadeln, Kegel oder andere Rotationskörper aus Stahl, Keramik oder speziellen, extra gehärteten Kunststoffen werden als Wälzkörper bezeichnet. Durch die Wälzkörper in einem Wälzlager oder in einer Linearführung wird die Reibung zwischen den Lager- oder Führungsbestandteilen verringert. Die gängigsten Wälzkörper sind Kugeln, Zylinder- und Nadelrollen. Wälzkörper für Lageranwendungen müssen immer von der gleichen Sorte sein.
Technische Informationen
Kugeln nach DIN 5401
Die Kugelform ist als Wälzkörper am weitesten verbreitet und bietet somit ein weites Anwendungsspektrum in der Wälzlagertechnik. In Wälzlagern dienen Kugeln als Wälzkörper, wenn mittlere bis hohe Drehzahlen auftreten und niedrige bis mittlere Axial- und Radialkräfte aufzunehmen sind.
Die Abmessungen und Toleranzen entsprechen DIN 5401/ISO 3 290.
Stahlkugeln sind die Grundelemente der Kugellager. Sie bestehen aus durchgehärtetem und somit wärmebehandelten Wälzlagerstahl, mit einer Härte von mindestens 740 HV10 (umgerechnet ca. 62 HRC).
Güteklassen
Die Genauigkeit von Kugeln ist in Güteklassen (Grades) unterteilt. Die Klassen reichen theoretisch von G3 bis G700. Je kleiner der Wert der Klasse, desto höher ist die Genauigkeit der Kugeln. Standardklassen für Kugeln sind G20, G28 und G40.
Güteklasse | Durchmesser in | Abweichung des Tastkugeldurchmessers | Oberflächenrauheit |
|---|---|---|---|
| G3 | 12,7 | 0,08 | 0,010 |
| G5 | 12,7 | 0,13 | 0,014 |
| G10 | 25,4 | 0,25 | 0,020 |
| G16 | 38,1 | 0,4 | 0,025 |
| G20 | 50,8 | 0,5 | 0,032 |
| G28 | 50,8 | 0,7 | 0,050 |
| G40 | 100,0 | 1,0 | 0,060 |
| G100 | 150,0 | 2,5 | 0,10 |
| G200 | 150,0 | 5,0 | 0,150 |
| G500 | 25,4 | 25,0 | 0,20 |
Nadelrollen nach DIN 5402-3
Nadelrollen finden ihre Anwendung in den unterschiedlichsten Formen von Nadellagern. Sie benötigen nur sehr geringen Bauraum und sind deshalb für kompakte Lagerlösungen geeignet. Trotz des kleinen Bauraums haben Nadelrollen durch den linienförmigen Kontakt zur Laufbahn eine hohe Tragfähigkeit. Die Mindesthärte des gehärteten Wälzlagerstahls liegt bei ca. 690 HV10 (umgerechnet ca. 60 HRC).
Form und Geometrie der Nadelrollen entspricht der DIN 5402 Teil 3 04/2012.
Bauformen
NRB - zylindrische Stirnfläche (Standard)
NRA - ballige Stirnfläche
Güteklassen
Wie auch die Kugeln, werden Nadeln in Güteklassen unterteilt. Durch die im Vergleich zur Kugel größere Kontaktfläche zur Laufbahn, sind hier jedoch hohe Genauigkeiten für eine gleichmäßige Kraftübertragung von Nöten. Die standardmäßig eingesetzten Güteklassen sind hier G2 bis G5. Für ein einzelnes Nadellager werden nur Nadeln einer Sorte verwendet. Die Sorten sind durch das obere und untere Abmaß der Durchmessertoleranz (in µm) gekennzeichnet.
| Grade | Toleranz in µm | Sorten | Abmaß in µm | Rundheit in µm | Rauheit Ra in µm | Längentoleranz |
|---|---|---|---|---|---|---|
| G2 | 2 | (0 / -2) | (-1 / -3) | (-2 / -4) | 0-10 | 1,0 | 0,2 | h13 |
| G3 | 3 | (0 / -3) | (-1,5 / -4,5) | (-3 / -6) (-6 / -9) | (-7 / -10) | 1,5 | |||
| G5 | 5 | (0 / -5) | (-3 / -8) | (-5 / -10) | 2,5 | 0,25 |
Zylinderrollen nach DIN 5402-1
Zylinderrollen werden für Lagerungen mit sehr hohen radialen Belastungen eingesetzt. Rollen unterscheiden sich zu Nadeln im Verhältnis von Durchmesser zur Länge. Rollen sind
Die Abmessungen und Toleranzen entsprechen DIN 5402-1.
Die Zylinderrolle ist charakteristisch profiliert, mit oder ohne Kantenschliff. Je nach Anwendung lassen sich verschiedene Profile auf der Mantelfläche herstellen. Die Bandbreite der Möglichkeiten reicht vom rein zylindrischen, über ein zylindrisch- balliges, bis zu einem logarithmischen Profil. Im Vergleich zu Präzisionskugeln können Zylinderrollen die einwirkenden Kräfte auf zusätzlichen Kontaktpunkten verteilen. Denn die Geometrie dieser Wälzkörper führt zu geringer Reibung und ermöglicht darüber hinaus den Einsatz in hohen Drehzahlbereichen. Wie auch bei anderen Wälzkörperformen, kommt hier standardmäßig durchgehärteter Wälzlagerstahl zum Einsatz. Um die Notwendige Härte in Kombination mit einer ausreichend hohen Verschleißfestigkeit und Zähigkeit zu realisieren, existiert auch hier eine Mindesthärte von ca. 690 HV10 (umgerechnet ca. 60 HRC).
Güteklasse | Grade | Durchmesser (mm) | Sorte (µm) | Rundheit (µm) | Mantelfläche (µm) | Stirnfläche (µm) | Länge (µm) | |
GN (normal) | G2 | bis 26 | 2 | 1 | 0,16 | 0,3 |
ZB/TR: 0 - 30 TP: 0 - 200 | |
| G3 | 26 - 40 | 3 | 1,2 | 0,2 | 0,5 | |||
| G3 | 40 - 75 | 3 | 2 | 0,32 | 0,5 | |||
| G5 | 75 - 120 | 5 | 2,5 | 0,32 | 0,5 | |||
G1 | G1 | bis 26 | 1,5 | 0,5 | 0,1 | 0,3 | ||
| G1 | 26 - 40 | 2 | 0,8 | 0,16 | 0,5 | |||
| G1 | 40 - 75 | 3 | 1,2 | 0,25 | 0,5 |
Weitere Informationen
100Cr6 - Das gängigste Material ist durchhärtender Wälzlagerstahl 100Cr6 (entspricht bspw. GCr15 in China, SUJ2 in Japan).
AISI420, AISI440C, AISI316L - Alternativ kommen auch korrosionsarme und rostbeständige Werkstoffe für bestimmte Anwendungen zum Einsatz.
Si3N4, ZrO2 - Auch der Einsatz von Keramikkugeln, welche Vorteile in Gewicht, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Stromisolierung werden anwendungsspezifisch eingesetzt.