Angestellte Lagerung

Moin

Wo ist der Unterschied zwischen einer angestellten Lagerung in X-Anordnung und einer schwimmenden Lagerung; von der Verwendung von Schräg- oder Kegelrollenlager mal abgesehen?

Man muss doch bei einer angestellten Lagerung in X-Anordnung ein Spiel zwischen dem einem Aussenring Lager und dem Gewindering einplanen, wobei der Innenring fest an der Welle liegt. Das andere Lager liegt mit dem Innenring fest an der Welle und der Aussenring fest am Deckel oder an einer anderen fixen Nut an.

Nun, diese Anordnung findet man doch auch bei einer schwimmenden Lagerung.

Zur Anschauung, folgender Link (über Google gefunden)
http://megt.mv.uni-kl.de/downloads/me2/hausuebung1_a…

Bei der obigen Darstellung der angestellten Lagerung in X-Anordnung fehlt das Spiel zwischen Aussenring Lager und Gewindering, was aber da sein muss (betriebsbedingte Erwärmung) - wie es auch im Text mit erwähnt wird.

Somit besteht für mich kein Unterschied zwischen diesen beiden Lagerarten. Bei beiden kann die Welle mit jeweils einem Wälzlagern um das Spiel hin und herrutschen. Desweiteren sind die Wälzlager bei beiden Lagerarten nicht mit einem Sicherungsring o.ä. mit der Welle gegen wegrutschen verbunden. (Fixierung jeweils nur über den Aussenring des Lagers mit dem Gehäuse und dem Innenring des Lagers mit der Welle)

Auch im Roloff/Matek ist diese Darstellung so abgebildet, und auch da steht etwas über das notwendige Spiel bei der angestellten Lagerung (bei Erwärmung).

Also ist der einzige Unterschied wohl doch nur die Art der Wälzlager die die beiden Lagerarten voneinander unterscheidet?

Vielen Dank im voraus

Jim

hallo Jim,

Wo ist der Unterschied zwischen einer angestellten Lagerung in
X-Anordnung und einer schwimmenden Lagerung; von der
Verwendung von Schräg- oder Kegelrollenlager mal abgesehen?

Bei einer schwimmenden Lagerung müssen zwingend solche Lager verwendet
werden, dass durch das Verschieben von Innenring und Zylinderrolle
(auf Dein Beispiel im Anhang bezogen) das Radialspiel der Welle zum Gehäuse gleich bleibt, d.h. Lager mit dem Druckwinkel alpa=0. Es ist bei dieser verwendeten Lagerart zwischen Lagerinnenring und Lageraussenring eine geringe achsiale Verschiebung möglich. Stelle Dir nun vor, Du machst dies mit Schrägrollenlagern welche einen Druckwinkel haben, sobald Du den Aussenring achsial zum Innenring
verschiebst liegen die Rollen am Umfang nicht mehr am Innenring an,
die Folge : die Welle " schlackert mit merklichem Spiel, und es kann nicht mehr von einer " Lagerung " gesprochen werden.

Man muss doch bei einer angestellten Lagerung in X-Anordnung
ein Spiel zwischen dem einem Aussenring Lager und dem
Gewindering einplanen, wobei der Innenring fest an der Welle
liegt. Das andere Lager liegt mit dem Innenring fest an der
Welle und der Aussenring fest am Deckel oder an einer anderen
fixen Nut an.

Dies ist richtig!

Nun, diese Anordnung findet man doch auch bei einer
schwimmenden Lagerung.

Zur Anschauung, folgender Link (über Google gefunden)
http://megt.mv.uni-kl.de/downloads/me2/hausuebung1_a…

Siehe Text oben!!

Bei der obigen Darstellung der angestellten Lagerung in
X-Anordnung fehlt das Spiel zwischen Aussenring Lager und
Gewindering, was aber da sein muss (betriebsbedingte
Erwärmung) - wie es auch im Text mit erwähnt wird.

Dieses Spiel muss für den jeweiligen Einbaufall (Kräfte, Temperaturen)
vorhanden sein, aber dieses liegt je nach Einbaufall erfahrungsgemäss im Hundertstel-Milimeterbereich, und wird, obwohl vorhanden, zeichnerisch nicht dargestellt. Das heisst, bei angestellten Lagerungen gibt es IM BETRIEBSZUSTAND KEIN HIN- UND HERRUTSCHEN, aber bei Deinem angeführten Beispiel mit den Rollenlagern sehrwohl.
Hier zwei klassische Anwendungsbeispiele :

  1. schwimmende Lagerung : Getriebe-Stirnradstufe geradeverzahnt, hier gibt es eine Richtlinie, dass das härtere von beiden Rädern das weiche
    seitlich um je 2-2,5 mm überragen soll. Hier kann ich nun eine einfache mit Kugellagern ausgestatte Lagerung realisieren, da durch die Geradvezahnung keinerlei achsiale Kräfte auftreten.
  2. Angestellte Lagerung : Im Differential (Ausgleichsgetriebe) des KFZ
    wird das Drehmoment vom Getriebe kommend, in das durchmessermässig kleinere Kegelrad eingeleitet. Dieses Kegelrad gibt das Drehmoment an
    das um 90° versetzte Tellerrad ab. Es werden hier meist Bogen- verzahnungen wie Gleason, oder Hypoid verwendet. Fast immer sind sowohl Kegelrad, wie auch Tellerrad in Kegelrollenlagerungen ausgeführt, da diese einmal nach Einbauvorschrift richtig eingestellt,
    (angestellt) hohe achsiale Kräfte aufnehmen können, und sich die einmal richtig eingestellte Zahngeometrie ( Laufruhe, Tragbild der Zahnflanken, Lebensdauer )der beiden Räder nicht mehr verändert.
    Nicht auszudenken, wenn hier nur eine von beiden Wellen z.B. um nur
    0,5 verschoben würde!!!

Somit besteht für mich kein Unterschied zwischen diesen beiden
Lagerarten. Bei beiden kann die Welle mit jeweils einem
Wälzlagern um das Spiel hin und herrutschen. Desweiteren sind
die Wälzlager bei beiden Lagerarten nicht mit einem
Sicherungsring o.ä. mit der Welle gegen wegrutschen verbunden.
(Fixierung jeweils nur über den Aussenring des Lagers mit dem
Gehäuse und dem Innenring des Lagers mit der Welle)

Auch im Roloff/Matek ist diese Darstellung so abgebildet, und
auch da steht etwas über das notwendige Spiel bei der
angestellten Lagerung (bei Erwärmung).

Also ist der einzige Unterschied wohl doch nur die Art der
Wälzlager die die beiden Lagerarten voneinander unterscheidet?

für weitere Fragen, gerne,
Gruss Wolfgang

Moin

Vielen Dank für die ausführliche Antwort.
Nichtsdestotrotz ein paar weiterführende Fragen:

Es ist einzusehen, dass bei einer schwimmenden Lagerung keine Lager zum Einsatz kommen die nicht selbsthaltend sind. Jedoch wäre doch der Einsatz von Schrägkugellagern theoretisch denkbar, da diese selbsthaltend sind (FAG). Mit dieser Anordnung wäre eine relativ große axiale Kraftkomponente von den Lagern aufnehmbar; zwar mit einem Spiel der Welle auch im Betriebszustand (hin- und herrutschen), aber theoretisch machbar. (Evtl. Fixierung der Wälzlager mittels Sicherungsring an der Welle)

Um das ganze an einem (meinem) Beispiel zu verdeutlichen:
Ein einstufiges, schrägverzahntes Stirnradgetriebe (Beta 20°); Lagerung der Ritzelwelle:
Der Einsatz von (einreihigen) Rillenkugellagern nicht möglich, da diese bei vorhandenem Wellendurchmesser von 30mm die entstehende Axialkraft nicht aufnehmen können. Folglich Wahl z.B. von Schrägkugellagern (selbsthaltend) in X-Anordnung.
Wäre es nicht theoretisch denkbar diese Welle auch in schwimmender Lagerung zu konstruieren? Wie groß darf dann das Spiel der Welle sein (Zahneingriff!).? Oder ist allg. bei schrägverzahnten Stirnrädern eine angestellte Lagerung (oder allg. fixe Lagerung) erforderlich, um generell jedwede Verschiebung der Welle im Betriebszustand zu verhindern?

Wie wird das Spiel der Welle bei einer angestellten Lagerung ausgelegt? Empirisch oder mittels Berechnung der Wärmedehnung der Welle samt aufgebrachten Elementen (Aufwand?)?
Wenn dieses Spiel nicht in der Zeichnung dargestellt wird (zu geringe Abmaße), an welcher Stelle soll man auf das Vorhandensein eines Spiels hinweisen? In der Montagebeschreibung? Oder wird dieses nicht erwähnt, weil es sich aus dem Kontext der Zeichnung bzw. Montagebeschreibung zwingend ergibt (angestellte Lagerung = notwendiges Spiel) und somit in die Verantwortung des Monteurs fällt?

Nochmals Vielen Dank

Jim

Hallo Jim,

Vielen Dank für die ausführliche Antwort.

Gerne geschehen!

Nichtsdestotrotz ein paar weiterführende Fragen:

Es ist einzusehen, dass bei einer schwimmenden Lagerung keine
Lager zum Einsatz kommen die nicht selbsthaltend sind. Jedoch
wäre doch der Einsatz von Schrägkugellagern theoretisch
denkbar, da diese selbsthaltend sind (FAG). Mit dieser
Anordnung wäre eine relativ große axiale Kraftkomponente von
den Lagern aufnehmbar; zwar mit einem Spiel der Welle auch im
Betriebszustand (hin- und herrutschen), aber theoretisch
machbar. (Evtl. Fixierung der Wälzlager mittels Sicherungsring
an der Welle)

Um das ganze an einem (meinem) Beispiel zu verdeutlichen:
Ein einstufiges, schrägverzahntes Stirnradgetriebe (Beta 20°);
Lagerung der Ritzelwelle:
Der Einsatz von (einreihigen) Rillenkugellagern nicht möglich,
da diese bei vorhandenem Wellendurchmesser von 30mm die
entstehende Axialkraft nicht aufnehmen können. Folglich Wahl
z.B. von Schrägkugellagern (selbsthaltend) in X-Anordnung.

Dies ist O.K.

Wäre es nicht theoretisch denkbar diese Welle auch in
schwimmender Lagerung zu konstruieren? NEIN, wenn die Lastrichtung,

(Drehrichtung) ändert treten stossartige Belastungen auf, welche die
Welle hin und her schiebt!
Wie groß darf dann das Spiel der Welle sein (Zahneingriff!).? Oder ist allg. bei schrägverzahnten Stirnrädern eine angestellte Lagerung (oder allg. fixe Lagerung) erforderlich, um generell jedwede
Verschiebung der Welle im Betriebszustand zu verhindern?
JA!

Wie wird das Spiel der Welle bei einer angestellten Lagerung
ausgelegt? Empirisch oder mittels Berechnung der Wärmedehnung
der Welle samt aufgebrachten Elementen (Aufwand?)?

Wenn Du selbst etwas konstruierst, musst Du den auftretenden Betriebsbedingungen durch Berechnung gerecht werden.
Aus meiner Praxis weiss ich, wenn z.B. bei einem LKW das Differential
überholt wurde, gibt der Hersteller in einer exakten Montagebeschreibung die Einbaureihenfolge, sowie die Grenzbereiche der einzustellenden Maße an, einschliesslich des Zahnflankentragbildes
nach einem Umlauf mit Tuschierfarbe.
Berechnungsaufwand ist nicht unerheblich!

Wenn dieses Spiel nicht in der Zeichnung dargestellt wird (zu
geringe Abmaße), an welcher Stelle soll man auf das
Vorhandensein eines Spiels hinweisen? In der
Montagebeschreibung? JA, WÄRE GUT!

Oder wird dieses nicht erwähnt, weil es sich aus dem Kontext der Zeichnung bzw. Montagebeschreibung zwingend ergibt (angestellte Lagerung = notwendiges Spiel) JA,und somit in die Verantwortung des Monteurs fällt? JA.
Abschliessende Bemerkung: Unter dem Anstellen eines Lagers versteht man das Einstellen des Lagerspiels bzw. das Aufbringen einer definierten Vorspannkraft auf ein Lager oder eine gesamte Lagerung!
Wichtig für eine Lageranstellung ist es, immer Elemente anzuwenden, welche eine sehr feinfühlige Lagereinstellung erlauben. Dies erreicht man einerseits mit einer Wellenmutter, wenn z.B. der Lagerinnenring
angestellt wird, oder aber durch Passscheiben oder verschieden dicke Zwischenringe in Verbindung mit einem Gehäusedeckel. Die exakte
Einstellung erfolgt meisst über die Messung des Lagerreibmomentes, oder der Vorspannkraft.
Wenn Du noch Fragen hast, melde Dich!

Gruss Wolfgang

Moin

Ich kann wohl behaupten die angestellte Lagerung weitestgehend begriffen zu haben.
Danke dafür.

Ein etwas abschweifende Frage zum Thema Distanzhülsen:
Diese kommen ja, wie du bereits erwähnt hast, unter anderem bei einer angestellten Lagerung zum Einsatz (Spiel- oder Vorspanneinstellung).
Nun, bei mir ist das Problem, dass der Lagerinnenring einen kleinern Durchmesser hat als das zu verspannende Element (Zahnrad - Durchgangsbohrung) – bei gleichem Wellendurchmesser. Damit ist eine Verwendung von zylindrischen Distanzhülsen nicht möglich, da entweder das Wälzlager in seiner Funktion behindert werden könnte (Distanzhülsendurchmesser größer als Lagerinnendurchmesser), oder das Zahnrad keinen bzw. einen zu kleinen Flächenkontakt zur Distanzhülse hat.
Eine theoretische Lösung wäre doch, die Distanzhülse, bei gleichem Innendurchmesser, außen mit einer Steigung zu versehen so das der Flächenkontakt optimal respektive überhaupt gewährleistet ist (von außen sieht es dann aus wie ein Stumpfer Kegel). Gleiches könnte man ja auch noch mit einer zylindrischen Aussenfläche und einer (starken) Anfassung der Distanzhülse erreichen?!
Ich habe beim „googln“ keine Seite bzw. kein Unternehmen gefunden das solche Hülsen herstellt oder anbietet. Folglich sind diese „Kegelform Distanzhülsen“ keine Normteile im weitesten Sinne. So stellt sich nun für mich die Frage, ob man solche verwenden kann oder doch lieber die Welle anders gestalten sollte um auf Normteile zurückgreifen zu können (was ich vermeiden will).
Um meine Frage teilweise selbst zu beantworten; es ist eine Preisfrage … sicherlich. Doch an meinem Beispiel spielt dieser Faktor keine große Rolle. Vielmehr geht es mir um die technische Anwendbarkeit solcher Hülsen.

Wiederum Vielen Dank im voraus

Jim

Hallo Jim,

Ich kann wohl behaupten die angestellte Lagerung weitestgehend
begriffen zu haben.
Danke dafür. bitte!!

Ein etwas abschweifende Frage zum Thema Distanzhülsen:
Diese kommen ja, wie du bereits erwähnt hast, unter anderem
bei einer angestellten Lagerung zum Einsatz (Spiel- oder
Vorspanneinstellung).
Nun, bei mir ist das Problem, dass der Lagerinnenring einen
kleinern Durchmesser hat als das zu verspannende Element
(Zahnrad - Durchgangsbohrung) – bei gleichem
Wellendurchmesser. Damit ist eine Verwendung von zylindrischen
Distanzhülsen nicht möglich, doch, wenn der Wellendurchmesser bei beiden gleich ist, reicht es, wenn die zylindrische Hülse den Aussend. des Lagerinnenringes hat !! da entweder das Wälzlager in
seiner Funktion behindert werden könnte
(Distanzhülsendurchmesser größer als Lagerinnendurchmesser), das darf

normalerweise nicht sein !!

oder das Zahnrad keinen bzw. einen zu kleinen Flächenkontakt
zur Distanzhülse hat.
Eine theoretische Lösung wäre doch, die Distanzhülse, bei
gleichem Innendurchmesser, außen mit einer Steigung zu
versehen so das der Flächenkontakt optimal respektive
überhaupt gewährleistet ist (von außen sieht es dann aus wie
ein Stumpfer Kegel). Gleiches könnte man ja auch noch mit
einer zylindrischen Aussenfläche und einer (starken) Anfassung
der Distanzhülse erreichen?! Ja!!
Ich habe beim „googln“ keine Seite bzw. kein Unternehmen
gefunden das solche Hülsen herstellt oder anbietet. Folglich
sind diese „Kegelform Distanzhülsen“ keine Normteile im
weitesten Sinne. So stellt sich nun für mich die Frage, ob man
solche verwenden kann oder doch lieber die Welle anders
gestalten sollte um auf Normteile zurückgreifen zu können (was
ich vermeiden will). Wenn die Durchmesser beider Teile wie Du oben

schreibst gleich sind, sollte es keine Probleme bereiten! Eventuell
kannst Du auch ein dickwandiges Rohr verwenden, welches man geringfügig anpassen muss!!

Um meine Frage teilweise selbst zu beantworten; es ist eine
Preisfrage … sicherlich. Doch an meinem Beispiel spielt
dieser Faktor keine große Rolle. Vielmehr geht es mir um die
technische Anwendbarkeit solcher Hülsen.

Wenn Du sie noch nicht kennst, lege Dir bitte von FAG die Publikation zu:
" Die Gestaltung von Wälzlagerungen ; Konstruktionsbeispiele aus dem
Maschinen-, Fahrzeug- und Gerätebau " Publ.-Nr. WL 00200/5 DA.
Das Beispiel 29 Kegelrad-Stirnradgetriebe auf Seite 45 zeigt alles,
worüber wir hier kommuniziert haben!
Hier kannst Du auch mal reinschauen,
http://medias.ina.de/medias/de!hp.ec/Waelzlager_Glei…
wenn Du weiter Fragen hast, gerne!
Gruss Wolfgang

Moin

OK, mein Fehler …

Ich hatte mich falsch ausgedrückt bzw. eine Tatsache vergessen.
Es handelt sich nicht ganz um den selben Wellendurchmesser, sondern es ist genauer gesagt eine Keilwellenverbindung auf einer 40mm Welle. Dadurch vergrößert sich der Durchmesser der Welle an der Stelle wo das Zahnrad sitzt von 40mm auf 42mm (Grundkreisdurchmesser der Keile).
Ergo beträgt der Unterschied auf den Radius genommen 1mm.
Damit, so denke ich, ist der Einsatz von zylindrischen Distanzhülsen ohne Einschränkungen möglich.

Das dies nun doch möglich ist führt sozusagen auf einen „Messfehler“ zurück.
Ich konstruier(t)e das Getriebe mit CATIA V5. Um (optisch) zu kontrollieren ob die Distanzhülse Kontakt zum Zahnrad respektive Wälzlager haben schnitt ich die Welle über die Länge virtuell durch. Was ich allerdings übersah ist die Tatsache, dass der Schnitt ungünstig gelegt wurde, so das eine Darstellung angeboten wurde die nicht absolut ist, sondern nur für diesen Abschnitt Gültigkeit hatte. Daraus resultierte eine unkorrekte Vorstellung von den Abmaßen der Konstruktion, speziell die der notwendigen Distanzhülse.

Wage Aussagen die einem dritten nicht viel sagen dürften. Aus diesem Grund und um einen „Beweis“ abzuliefern, … siehe die Bilder im Anhang (Email).
In dem Schnittbild erkennt man unten bereits erwähnte „Kegelform Distanzhülse“. Oben eine andere Lösung mit Stellring und einer kleinen, zylindrischen Distanzhülse. Ausserdem erkennt man am Zahnrad einen relativ großen Spalt der mir den Denkanstoß für das (scheinbar) ungünstige Verhältnis der Durchmesser vom Wälzlager und Zahnrad gab. Ein Trugschluss, wie ich (jetzt) meine, da der Schnitt genau in einem Keil gemacht wurde.
Das der Unterschied nicht so gross ist, kann man am besten am dritten Bild erkennen.

Ich verlass mich vollkommen auf die aussagekräftige Darstellungskraft des CAD-Systems und habe dabei die Nachteile bzw. Fehlerquellen übersehen und gleichzeitig, so muss ich zugeben, nicht nachgerechnet.

Zusammengefasst ergibt sich nun folgendes Bild:
Das Lager sitzt auf einem Durchmesser von 40mm, das Zahnrad auf 42mm (wegen Keilwellenverbindung vergrößert, Zahnradbohrung 42mm) demzufolge Einsatz von zylindrischen Distanzhülsen möglich.

Schlussfolgerung: vorheriges Posting kann in den Skat gedrückt werden, da es jedweden Fakten entbeehrt.

Ich muss mich dafür wohl Entschuldigen.

Zum Thema „FAG - „Die Gestaltung von Wälzlagerungen ; Konstruktionsbeispiele aus dem
Maschinen-, Fahrzeug- und Gerätebau“ kann ich nicht viel sagen, da ich davon noch nichts gehört habe. Scheint aber sinnvoll zu sein wie ich, vor allem an diesem Beispiel gesehen, meine.
Ich bin nur im Besitz des Wälzlager Kataloges der uns von unserer FH kostenfrei ausgehändigt würde. Ich weiß nicht wie viel die FH für die Kundenbindung erhält, scheint aber nicht wenig zu sein … wie auch immer.

Nevertheless … Thx a lot

Jim

PS:
Für den Fall, dass deiner einer über die Feiertage viel Zeit übrig haben sollte (zwecks Flucht vor dem Essen oder anderen üblen Dingen dieses Welt die vornehmlich zu dieser Jahreszeit eintreten), so kann ich durchaus die ganzen Berechnung samt 3D-Konstruktion dir zu kommen lassen; sozusagen als Kontrolle … oder aus welchen Intensionen auch immer.
(Nicht unbedingt ernst nehmen! Ich wollte es nur nicht unerwähnt lassen … *g*)

(Post) PS:
Das ganze gibt es auch noch als Email für den sehr geehrten Herrn Hertstein (zwecks Bilder) bzw. als Forumsposting – je nachdem.