Was ist ein Nadellager?
Nadellager, sind Lager, bei denen die Wälzkörper nadelförmig sind. Nadelrollen sind lange zylindrische Rollen mit einem kleinen Außendurchmesser.
Anwendungen von Nadellagern
Nadellager werden in einer Vielzahl von Situationen an vielen Orten eingesetzt, darunter in allgemeinen Industriemaschinen und Fahrzeugen. Typische Anwendungen sind Pleuelstangen in Motoren und anderen Verbrennungsmotoren. Es sind auch Sonderausführungen erhältlich.
Nadellager haben, wie bereits erwähnt, einen kleinen Außendurchmesser, eine große Tragfähigkeit und eine hohe Steifigkeit im Vergleich zu anderen Lagern, was kompakte Konstruktionen ermöglicht. Nadellager gibt es in verschiedenen Ausführungen mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften und Anwendungen.
Funktionsweise von Nadellagern
Nadellager gibt es, wie andere Lager auch, als Radiallager und Axiallager.
Die auf die Lager wirkenden Belastungen sind Radiallasten, die in radialer Richtung senkrecht zum Achszentrum der Welle (Drehachse) wirken, und Axiallasten, die in axialer Richtung parallel zum Achszentrum der Welle (Drehachse) wirken. Radiallager werden verwendet, wenn Radiallasten auftreten, während Axiallager verwendet werden, wenn Axiallasten auftreten.
Nadellager zeichnen sich durch einen linearen Kontakt zwischen dem Wälzkörper, der Nadelrolle, und dem Außenring (Außenring) oder Innenring (Innenring) der Laufbahn aus, was im Vergleich zu Kugellagern usw. zu einem größeren Kontaktbereich und einer geringeren Beanspruchung der Kontaktfläche und damit zu einer relativ hohen Tragfähigkeit führt.
Durch den geringen Außendurchmesser der Nadelrollen kann eine große Anzahl von Nadelrollen in einem einzigen Lager angeordnet werden, was Platz spart, die Steifigkeit erhöht und hohe Belastungen ermöglicht. Aufgrund ihrer geringen Masse und Trägheit können sie auch in Maschinen mit oszillierenden Bewegungen eingesetzt werden.
Arten von Nadellagern
Es gibt eine große Anzahl von Nadellager-Typen. Die gängigsten Typen sind folgende:
1. Radiallager
Nadellager mit Käfig
Nadellager mit Käfig sind Lager, bei denen der Käfig (Käfighalter) den Abstand zwischen den Nadelrollen aufrechterhält. Der Käfig kann massiv, gestanzt oder geschweißt sein. Nadelrollen gibt es in einreihiger oder zweireihiger Anordnung.
Bei diesen Lagern werden die Nadelrollen als Wälzkörper als Laufbahnen auf dem Gegengehäuse oder der Welle verwendet, und es gibt keine Außen- oder Innenringe, so dass die Gesamtabmessungen gering sind und ein platzsparender Einbau möglich ist. Allerdings müssen die Gehäuse- und Wellenlaufflächen, mit denen die Nadelrollen in Berührung kommen, eine hohe Fertigungsgenauigkeit, eine hohe Oberflächenhärte und eine ausreichende Einhärtetiefe als Verschleißschutzmaßnahme aufweisen. Nadellager mit Käfig werden in Motoren und Getrieben von Automobilen und anderen Fahrzeugen eingesetzt.
Nadelhülsenlager
Nadelhülsenlager bestehen aus einer dünnen Stahlplatte, die als Außenring in eine Schale gezogen wird, mit einem Käfig und Nadelrollen. Sie haben von allen Lagern mit Außenring den kleinsten Außendurchmesser und können auf kleinem Raum eingebaut werden.
Die Hülse ermöglicht einen Einpressvorgang in das Einbauteil und vereinfacht den Einbau. Nadelrollen gibt es in einreihiger oder zweireihiger Anordnung. Außerdem gibt es einen offenen Typ mit offenem Lagerende und einen geschlossenen Typ mit einem Deckel an einem Ende.
Der geschlossene Typ kann am Wellenende verwendet werden, um das Eindringen von Staub und anderen Verunreinigungen in das Lager zu verhindern. Nadellager in Hülsenbauweise werden im Allgemeinen in Industriemaschinen verwendet.
Vollnadellager
Vollnadellager bestehen aus einem Außenring, einem Innenring, einem Käfig und Nadelrollen, die aus legiertem Stahl gefertigt sind. Einige Ausführungen haben keinen Innenring und die Nadelrollen stehen in direktem Kontakt mit einer Welle oder einem anderen Laufring.
Der Außenring ist aus legiertem Stahl gefertigt und hat eine hohe Steifigkeit als Lager und eine hohe Maßgenauigkeit des Außendurchmessers. Nadellager gibt es in einreihiger und zweireihiger Ausführung. Vollnadellager werden häufig in Druckmaschinen, Werkzeugmaschinen und allgemeinen Maschinen eingesetzt.
Vollnadellager mit Nadelkäfigen
Vollnadellager mit Nadelkäfigen sind Vollnadellager, bei denen der Außenring und der Innenring von den Nadelrollen (mit Käfigen) getrennt werden können. Jedes Bauteil kann getrennt und demontiert werden, was die Montage vereinfacht.
2. Pendelnadellager
Pendelnadellager haben einen Außenring aus legiertem Stahl, der mit einem kugelförmigen Außendurchmesser bearbeitet ist und sich im Inneren der Hülse dreht. Wie Hülsenlager bestehen sie aus Hülse, Außenring, Innenring, Käfig und Nadelrollen.
Im Gegensatz zu den separaten Hülsenlagern sind jedoch Hülse, Außenring und Nadelrollen (mit Käfig) nicht trennbar. Bei Innenringen kann der Innenring vom Rest des Lagers als eine Einheit getrennt werden. Dieser Nadeltyp wird verwendet, wenn die Wellendurchbiegung groß ist oder wenn die Zentrierung schwierig ist.
3. Spielfrei einstellbare Nadellager
Spielfrei einstellbare Nadellager bestehen aus einem legierten Stahl-Außenring mit mehreren Rillen, einem zylindrischen Innenring, einem Käfig und Nadelrollen. Wie bei Pendelnadellagern sind Außenring und Nadelrollen (mit Käfig) nicht trennbar.
Wenn ein Innenring vorhanden ist, kann der Innenring vom Rest des Lagers als eine Einheit getrennt werden. Wenn der Außenring in axialer Richtung (zur Mitte der Wellenachse) gedrückt wird, verringert sich der Innendurchmesser des Außenrings und das Spiel der Nadelrollen kann eingestellt werden.
Spielfrei einstellbare Nadellager werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen hohe Drehzahlen und eine hohe Drehgenauigkeit erforderlich sind, wie z. B. bei Werkzeugmaschinenspindeln.
4. Kombinierte Nadellager
Kombinierte Nadellager sind Lager, die die Funktionen von Radial- und Axiallagern in sich vereinen. Sie sind kompakter und platzsparender einzubauen als Radial- und Axiallager.
Nadellager werden für Radiallasten verwendet, während Kugel-, Rollen- oder Nadellager für Axiallasten eingesetzt werden. Kombinierte Nadellager werden in Werkzeugmaschinen und Untersetzungsgetrieben eingesetzt.
5. Axial-Nadellager
Axialnadellager sind Nadellager, die bei Axialbelastungen eingesetzt werden. Axialnadellager sind, wie Nadellager mit Käfig, Lager, bei denen der Nadelabstand durch einen Käfig (Käfighalter) gehalten wird. Spezielle Außen- und Innenringe sind erhältlich und können je nach Bedarf verwendet werden.
Käfige gibt es aus gestanztem Stahlblech, Aluminiumlegierung oder Kunststoff. Axialnadellager werden in Werkzeugmaschinen und Pumpen eingesetzt.
6. Laufrollen
Kurvenrollen
Kurvenrollen sind Lager mit Nadelrollen (mit Käfig), Laufrollen (Außenring) und einer Welle (Zapfen), die auf der Innenringseite montiert ist. Die Welle ragt nur auf einer Seite des Lagers heraus.
Laufrollen gibt es in zylindrischer und kugelförmiger Außenringform. Die zylindrische Form hat eine größere Kontaktfläche, was z. B. bei hohen Belastungen von Vorteil ist, während die kugelförmige Form leichte Einbaufehler zulässt.
Das Wellenende ist mit einem Gewinde versehen und kann leicht mit einer Mutter o.ä. am Gerät befestigt werden. Kurvenrollen werden verwendet, wenn sich Laufrollen auf einer am Gerät oder an der Anlage vorgesehenen Schiene drehen und bewegen.
Rollenfolger
Rollenfolger sind Lager, die aus Nadelrollen (mit Käfig), Laufrollen (Außenring) und Innenring bestehen. Sie unterscheiden sich von den Kurvenrollen dadurch, dass sie einen Innenring statt einer Welle haben, sind aber ansonsten mit den Kurvenrollen identisch. Es sind auch Ausführungen ohne Innenring erhältlich.