Qualitätsmerkmale bei Wälzlagern sind eine Summe von Qualitätsanforderungen an das Wälzlagerdesign, die Optimierung der Zusammenstellung der verwendeten Komponenten und den letztendlichen Einsatz.
Die je nach Anwendung ausgewählten und verwendeten Werkstoffe (hochreine, rosthemmende, eventuell säurebeständige Stähle) sowie Komponenten (Ringe, Käfige, Kugeln) sind ebenso qualitätsentscheidend wie die anwendungsoptimierte Auswahl von Marken-Schmierstoffen. Bei LFD-Wälzlagern wird die Basis mit besonders hochwertigen Wälzlagerstählen gelegt, deren Reinheitsgrad unter anderem ein Garant ist für hohen Nutzungsgrad und damit auch für die Lebensdauer.
Ein Qualitäts-Lager muss zudem unbedingt fachkompetent für den jeweiligen Einsatz ausgewählt sein. Daher ist ein sehr entscheidender Aspekt für die letztendliche Qualität und Lebensdauer des eingesetzten Lagers, dass diese Auswahl und Optimierung bereits in der Konstruktionsphase des Kunden erfolgt. Genau diese Beratung leisten die Ingenieure von LFD.
Beispiele: Für die Lebensmittelindustrie müssen besonders rosthemmende und säurebeständige Stähle und spezielle Schmierstoffe wegen der Lebensmittel selbst (etwa Säfte) und der ständigen aggressiven Reinigungsvorgänge ausgewählt werden. In Krankenhausbetten hingegen sind wegen der Leichtlaufanforderungen eher weiche Schmierfette in abgedichteten wartungsfreien Rillenkugellagern gefragt. Gute Qualität liegt also vor, wenn die Anforderungen an die Gebrauchsdauer der jeweiligen Applikation erfüllt oder übererfüllt werden.
In vielen Maschinen, Anlagen und Komponenten gehören Wälzlager zu den sicherheitsrelevanten Bauteilen. Ihre zuverlässige Funktion ist unentbehrlich. Dies betrifft zum Beispiel unter anderem die Bauteiltoleranzen. Diese sind für Standardlager in den einschlägigen DIN/ISO-Normen definiert. Dadurch wird die mechanische Austauschbarkeit sicher gestellt, was ebenfalls ein wichtiges Qualitätsmerkmal ist
Bei Ausnutzung des zulässigen Toleranzbereiches können natürlich auch grenzwertige Paarungen von Lagern mit Wellen und Gehäusen auftreten. So muss bei Presspassungen von Welle zum Lagerinnenring immer beachtet werden, ob noch ausreichend Betrieblagerspiel nach der Montage des Lagers vorhanden ist.
Das Betriebslagerspiel hat entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer des Lagers. Bei der Kombination einer „großen“ Welle mit „kleinem“ Lager und geringst zulässigem radialen Lagerspiel ist das Funktionsverhalten sicher ein ganz anderes als bei „kleiner“ Welle gepaart mit „großem“ Lager und großem radialen Lagerspiel (Anmerkung: Auch das Lagerspiel ist in Klassen genormt). So kann die erstgenannte Kombination in Vorspannung enden, die Zweitgenannte in großem Betriebslagerspiel (Lagerspiel nach Montage) beziehungsweise zu losem Sitz auf der Welle .
Mit dem Lagerspiel verschenkt man zwar Traganteil und damit Lebensdauer, allerdings wird ein mit Vorspannung laufendes (Betriebslagerspiel negativ) Rillenkugellager eher geschädigt als ein Lager mit Betriebslagerspiel. Vor diesem Hintergrund werden also möglichst enge Bauteiltoleranzen gewünscht.
Für den Anwender gilt es also, das Preis-Leistungsverhältnis abzuwägen:
- Bei Ausnutzung der größeren, aber nach DIN zulässigen Bauteiltoleranzen kann kostengünstiger gefertigt werden, das Lager ist preisgünstiger.
- Im Allgemeinen versteht man aber unter guter Qualität die „eingeschränkte enge“ Ausnutzung von Bauteiltoleranzen. Diese geht einhergeht mit der Akzeptanz der dann notwendig höheren Preise.
All dies ist wiederum abhängig von den Einsatzgebieten. In Bereichen hoher geforderter Produktsicherheit muss natürlich die Komponente Wälzlager dementsprechend ausgewählt sein. Hier muss kompromisslos eine Top-Qualität eingesetzt werden. LFD-Rillenkugellager erfüllen diese Anforderungen.
Allerdings bezieht sich die Normung nur sehr allgemein auf den Lageraufbau. Das gewählte Design bestimmt jedoch die Funktion und Gebrauchsdauer stark mit. Die Tragzahl von Wälzlagern wird im Wesentlichen von der Wälzkontaktfläche bestimmt, die aufgrund der Geometrie des Lagers zur Verfügung steht. Bei Rillenkugellagern ist die Tragzahl unter anderem von der Anzahl der Kugeln sowie Kugelgröße und Laufbahngeometrie abhängig.
Da mit mehr und möglichst großen Kugeln also auch höhere Tragzahlen zu erzielen sind, wird das Lagerdesign dahingehend also optimiert. Aber würde ein Lager allein auf diese Merkmale optimiert auch generell gut funktionieren?
Offensichtlich ist eine „natürliche“ Grenze gegeben. Man stelle sich ein Kugellager vor, bei dem statt sieben Kugeln mit 10 mm Durchmesser nun acht Kugeln mit 10 mm Durchmesser im Lager genutzt werden sollen. Was ist die Folge dieser Optimierung der statischen Tragzahl? Der Abstand zwischen den Kugeln bei gleichem Teilkreisdurchmesser wird geringer oder der Teilkreisdurchmesser muss größer gewählt werden.
Das bedeutet: Entweder steht für den Käfig weniger Platz zur Verfügung und er wird dadurch schwächer – oder durch die Vergrößerung des Teilkreises wird der Außenringquerschnitt geschwächt. In Folge dessen können dann die Ringe in Umfangsrichtung reißen. Die LFD-Rillenkugellager sind mit den zuvor genannten Merkmalen im ausgewogenen Mix entwickelt und optimiert worden, um die hohen Anforderungen nicht nur im Hinblick auf die Tragzahlen zu erfüllen. Die „Standardausführung“ kann bezüglich des Lagerdesigns für spezielle Applikationen weiter optimiert werden. Allerdings sind hier mit Blick auf die automatisierte Produktion nur entsprechend hohe Stückzahlen wirtschaftlich darstellbar. So ist leicht nachzuvollziehen, dass eine Menge von beispielsweise 1000 Stück Rillenkugellager 608 in Sonderabmessung wegen des hohen Rüstaufwandes etwa einen entsprechend hohen Preis haben müssten, der in den meisten Anwendungen weder kunden- noch vertriebsseitig zu realisieren ist.
Wälzlager von LFD sind High-Quality-Produkte und bieten eine echte Alternative mit deutlichem Preisvorteil. Viele Entwicklungen bei diesem DIN-Produkt sind fortlaufende Prozesse, die ständig optimiert werden. Am Entwicklungsstandort Dortmund verfügt der Hersteller über ein eigenes Labor und die gleichen Messmittel, wie in der eigenen Produktion. Dadurch können Neuentwicklungen auf kurzem Weg dokumentiert und mit den Kunden Optimierungen zeitnah umgesetzt werden.
Das Qualitätsmanagement-System greift bereits in den Stahlwerken. Alle Lieferungen für die eigenen Werke werden nach strengen Vorgaben produziert und dokumentiert, um eine lückenlose Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten. Durch chemische Analysen wird sicher gestellt, dass die hohen Anforderungen an die von LFD verwendeten Stähle erfüllt werden.
Dipl.-Ing. Michael Neuhaus Technischer Leiter, LFD, Dortmund
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