Die 4 Arten von Kugellagern – erklärt mit Auswahlhilfe

1. Rillenkugellager

Rillenkugellager sind das weltweit am häufigsten produzierte Wälzlager. Die Rillentiefe beträgt etwa 25 % des Kugeldurchmessers und erzeugt eine Kontaktellipse, die Radialkräfte als Haupteintrag plus mäßige Axialkräfte in beide Richtungen aufnimmt, etwa 25–40 % der radialen Tragzahl bei niedrigen Drehzahlen. Die Conrad-Montage nutzt eine Füllkerbe, um Kugeln zwischen Innen- und Außenring einzuführen; ein gepresster Stahlkäfig hält den Kugelabstand bei 6–9 Kugeln je nach Größe.

Die Größen reichen von Mikrolagern mit 1,5 mm Bohrung bis zu Großlagern mit 1.320 mm Bohrung. Standardwerkstoff ist GCr15 (AISI 52100), durchgehärtet auf 58–64 HRC. Dichtungsoptionen umfassen offen (kein Kontakt), ZZ-Blechdeckscheiben mit 0,15 mm Radialspalt und 2RS-Nitrilkautschuk-Schleifdichtungen nach IP5X gegen Staubeintritt. Die Drehzahlgrenzen reichen von 8.000 min⁻¹ für ein 6205 offenes Lager bis über 100.000 min⁻¹ für Miniaturlager mit 3 mm Bohrung bei Ölnebel-Schmierung.

Rillenkugellager kommen in Elektromotoren von 0,5 PS bis 500 PS, Lichtmaschinen, Getriebeeingangswellen, Förderband-Tragrollen, Pumpen, Lüftern und Elektrowerkzeugspindeln zum Einsatz. Sie sind die Standardwahl, wenn die Belastung überwiegend radial ist und die Wellenausrichtung innerhalb von 0,001 rad kontrolliert wird. Yuanhe Rillenkugellager werden von 3 mm bis 100 mm Bohrung in den Präzisionsgraden ABEC-3 oder ABEC-5 gefertigt.

2. Schrägkugellager

Schrägkugellager verschieben den Laufbahn-Kontaktwinkel, um einen Teil der radialen Tragfähigkeit in axiale Tragfähigkeit umzuwandeln. Der Kontaktwinkel ist der Winkel zwischen der Linie der Kugel-Laufbahn-Kontaktpunkte und der Radialebene. Standardwinkel sind 15° (Kennbuchstabe C), 25° (Kennbuchstabe A) und 40° (Kennbuchstabe B). Ein 40°-Kontaktwinkel liefert bei gleicher Kugelanzahl etwa die 1,4-fache Axialtragfähigkeit eines 15°-Designs, bei 25–30 % geringerer Radialtragfähigkeit.

Diese Lager werden paarweise eingebaut, da ein einzelnes Schrägkugellager Axialkräfte nur in eine Richtung aufnimmt. Drei Paarungsanordnungen decken die meisten Anwendungen ab: Rücken-an-Rücken (DB) für Momentensteifigkeit, Stirn-an-Stirn (DF) für Wärmedehnungstoleranz und Tandem (DT) für starke einseitige Axialkräfte. Die Vorspannung wird bei der Montage durch Planschleifen der Ringstirnflächen eingestellt: leichte Vorspannung für Hochgeschwindigkeitsspindeln (2–5 µm Axialspielentfernung), mittlere für Werkzeugmaschinen (5–12 µm) und starke für axiale Steifigkeit in Pumpen-Drucklagern.

Anwendungen umfassen CNC-Spindelkartuschen mit 15°- oder 25°-Paaren bei 8.000–24.000 min⁻¹ unter kombinierten Schnittkräften, Kfz-Radnaben mit 40°-Duplex-Paaren für Kurven-Seitenkräfte sowie Schrägstirnradgetriebe, bei denen der Zahneingriff eine Axialschubkomponente von etwa tan(Schrägungswinkel) × Tangentialkraft erzeugt. Schrägkugellager bieten die kombinierte Lastaufnahme, die Rillenkugellager oberhalb von 50 % Axialanteil nicht erreichen.

3. Pendelkugellager

Pendelkugellager verwenden zwei Kugelreihen, die in einer kugeligen Außenring-Laufbahn laufen. Der Innenring hat zwei getrennte Laufbahnen mit gemeinsamer kugeliger Außenfläche, sodass Innenring und Welle gegenüber dem Gehäuse kippen können, ohne die Kugeln gegen die Laufbahnkanten zu drücken. Das Standard-Verlagerungsvermögen beträgt 2,5–3°, wodurch Wellendurchbiegung bei langen freien Spannweiten, Gehäusebohrungs-Versatz durch Schweißverzug und Fundamentsetzungen bei Schwermaschinen aufgenommen werden.

Diese Lager verwenden kleinere Kugeldurchmesser als Rillenkugellager gleicher Bohrung, da zwei Reihen in einem ähnlichen Querschnitt untergebracht werden müssen. Die dynamischen Tragzahlen liegen daher 20–30 % unter vergleichbaren einreihigen Rillenkugellagern. Käfige sind meist glasfaserverstärktes Polyamid (PA66-GF25) oder gepresster Stahl. Der Standard-Bohrungsbereich beträgt 10 mm bis 120 mm. Die Dichtungsoptionen sind begrenzt. Die meisten Pendelkugellager laufen offen mit externen Gehäusedichtungen, obwohl 2RS-gedichtete Varianten in kleineren Größen bis 50 mm Bohrung existieren.

Typische Anwendungen umfassen Lange-Wellen-Stränge in Papierfabriken und Textilmaschinen mit Lagerabständen über 1,5 m, Förderband-Trommeln auf unebenen Montageflächen, landwirtschaftliche Zapfwellen mit wechselnden Winkeln sowie Lüfter mit Gehäusebohrungen in getrennten Gussteilen. Die kugelige Außenringfläche vereinfacht zudem die Montage – kein präzises Ausrichten über Grobpositionierung hinaus. Pendelkugellager lösen die Ausrichtungsprobleme, die starre Lager auf langen Wellen zerstören.

4. Axialkugellager

Axialkugellager nehmen ausschließlich Axialkräfte auf. Sie verwenden flache Scheiben als Laufbahnen mit einem Kugel-Käfig-Paket dazwischen. Die Wellenscheibe sitzt mit Festsitz auf der rotierenden Welle; die Gehäusescheibe liegt mit Spielsitz im stehenden Gehäuse. Einseitig wirkende Ausführungen nehmen Axialkräfte in eine Richtung auf; zweiseitig wirkende Ausführungen verwenden drei Scheiben und zwei Kugelsätze für wechselnde Axialkräfte, etwa bei Vertikalpumpen-Motorwellen und Kranhaken-Drehkränzen.

Die Drehzahlgrenzen von Axialkugellagern liegen deutlich unter denen von Radiallagern gleicher Bohrung. Die Fliehkraft schleudert die Kugeln bei hohen Drehzahlen nach außen, und die flache Laufbahngeometrie bietet keine Kugelführung bei Drehzahl. Ein 51105 Axialkugellager (25 mm Bohrung) hat eine Grenzdrehzahl von ca. 6.300 min⁻¹ bei Ölschmierung, verglichen mit 18.000 min⁻¹ für ein 6205 Rillenkugellager gleicher Bohrung. Oberhalb 50 % der Grenzdrehzahl muss eine axiale Mindestbelastung von etwa 0,5 % der statischen Tragzahl aufgebracht werden, um Kugelrutschen auf der Laufbahn zu verhindern.

Anwendungen umfassen Vertikal-Turbinenpumpen-Druckblöcke, Kranhaken, Extruderschnecken-Axialstützen, Drehtisch-Axiallager und Kupplungsausrückmechanismen. Yuanhe Axialkugellager sind in einseitig und zweiseitig wirkenden Ausführungen von 10 mm bis 350 mm Bohrung erhältlich.

Vergleich der Kugellagertypen

So wählen Sie den richtigen Kugellagertyp aus

Nachdem Sie nun wissen, was die 4 Arten von Kugellagern sind, geht es im nächsten Schritt darum, jeden Typ seiner optimalen Anwendung zuzuordnen. Beginnen Sie mit diesen vier Entscheidungsfaktoren.

Häufig gestellte Fragen