Laufbahndrehung

Ein Laufring ist die ringförmige Bahn eines Wälzlagers, innen oder außen, auf der die Wälzkörper (Kugeln oder Rollen) laufen. Laufringe-Drehung tritt auf, wenn diese Ringe mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zueinander oder zu den Wälzkörpern selbst rotieren. Bei einem einfachen radialen Kugellager unter Last dreht sich der Innenring normalerweise schneller als der Außenring, weil der Innenring von der Welle angetrieben wird, während der Außenring von der Lagerschale gehalten wird. Das Verhältnis zwischen diesen Geschwindigkeiten und der Geschwindigkeit der Kugeln selbst bestimmt jedoch die Gesamteffizienz und Wärmeerzeugung des Lagers.

Der Begriff "Laufringe-Drehung" wird praktisch wichtig bei Hochdrehzahlvorgängen und bei Lagern unter ungewöhnlicher Belastung. Bei hohen Drehzahlen nehmen die Fliehkräfte auf die Wälzkörper zu, und das Schlupfen zwischen den Laufringen und den Kugeln wird ausgeprägter. Bei einem typischen radialen Lager mit dem Innenring in Wellendrehzahl und stillstehendem Außenring rotieren die Kugeln selbst mit einer Geschwindigkeit, die unter der Innenring-Geschwindigkeit liegt, aber größer als null ist. Diese Differenzbewegung ist eine inhärente Eigenschaft der Lagerfunktion, aber zu starkes Schlupfen oder ungleiche Laufringe-Drehung kann auf Verschleiß, Ausrichtungsfehler oder mangelhafte Schmierung hinweisen.

Schrägkugellager und komplexe Anordnungen

Bei Schrägkugellagern, bei denen die Laufringe parallele Scheiben statt konzentrischer Ringe sind, erzeugt die Laufringe-Drehung ein anderes Problem. Beide Ringe können rotieren, oder einer kann stillstehen. Bei ungleichen Geschwindigkeiten geraten die Wälzkörper (normalerweise Kugeln oder Kegelrollen) ins Schlupfen statt zu rollen. Dies erzeugt Reibungswärme, die das Schmiermittel beeinträchtigen und den Verschleiß beschleunigen kann. Zweifach wirkende Schrägkugellager, die Axiallasten in beiden Richtungen aufnehmen, sind besonders anfällig dafür, weil sie insgesamt vier Laufringe haben, und die Kontrolle des Drehzahlverhältnisses zwischen ihnen ist kritisch.

Das Vorspannen eines Lagers, eine gängige Praxis zur Verringerung des internen Spiels und Verbesserung der Steifigkeit, beeinflusst auch das Verhalten der Laufringe-Drehung. Ein vorgespanntes Lager erzeugt Kontaktflächenpressung, die die Wälzkörper fester an die Laufringe bindet, das Schlupfen verringert und die Laufringe-Drehzahlen gleichmäßiger macht. Umgekehrt wird ein zu lockeres Lager wilde Schwankungen der Laufringe-Drehgeschwindigkeit und unvorhersehbares Verhalten der Wälzkörper zeigen.

In der Praxis ist die Laufringe-Drehung am deutlichsten zu beobachten, wenn ein Lager während des Betriebs trotz ausreichender Schmierung und korrekter Montage überhitzt. Wärmebild-Aufnahmen oder ein Temperaturanstieg des Lagers über den erwarteten Betriebsbereich deuten häufig auf ungleiche Laufringe-Geschwindigkeiten hin, die zu starkem Schlupfen führen. Dies ist besonders häufig bei Spindellagern, Turboladerlagern und anderen Bauteilen, die schnellen Drehzahländerungen oder transienten Belastungsbedingungen ausgesetzt sind.