Wat moet ik weten over diepgroefkogellagers?

Diepgroefkogellagers - in dit blog verder kogellagers genoemd - zijn het meest gebruikte lagertype. Voor veel toepassingen vormen de snelheid en belasting namelijk geen beperking om dit type lager te gebruiken. Deze veelzijdigheid blijkt wel uit het feit dat alleen SKF al ongeveer 500 miljoen(!) kogellagers per jaar produceert.

Design

Kogellagers bestaan uit een binnen- en buitenring, een aantal kogels (wentellichamen), een kooi en eventueel een afdichting aan één of beide zijden (afb. 1). De kogels zorgen ervoor dat de binnenring t.o.v. de buitenring kan draaien en worden door de kooi op zijn plaats gehouden. Afdichtingen houden het smeervet in het lager en het vuil buiten het lager. Een kenmerk van het lager is dat de onderdelen niet demonteerbaar zijn. 

De kogellagers zijn beschikbaar in vele maatvoeringen. Ook bij dezelfde binnendiameter zijn meerdere afmetingen mogelijk (afb. 2). Lagerseries 60, 62, en 63 worden het meest gebruikt.

Lagerbelasting

Kogellagers zijn ontworpen voor het opnemen van voornamelijk radiale belastingen, dus belastingen die haaks op de as gericht zijn (rode pijl). Daarnaast zijn ze echter ook geschikt voor het opnemen van lichte axiale belasting in beide richtingen (blauwe pijlen, zie afb. 3).

(afb. 3)

De kogels maken een puntcontact met de lagerringen (afb. 4). Hierdoor is de wrijving laag en zijn ze geschikt voor hoge toerentallen.
Kogellagers zijn niet geschikt voor het opvangen van scheefstellingen door bijvoorbeeld uitlijnfouten of doorgebogen assen.

(afb. 4)

Interne lagerspeling

De interne lagerspeling is de totale afstand die de binnenring van het lager t.o.v. de buitenring beweegt. Dit kan een radiale en axiale beweging zijn. De radiale interne speling is de verticale bewegingsvrijheid van het lager, dus de speling haaks op de as. De axiale interne speling is de bewegingsvrijheid in horizontale richting, dus met de as mee (afb. 5).

(afb. 5)

De speling heeft invloed op de belastingverdeling van het lager. Bij een grotere speling zijn er namelijk minder kogels die de belasting opnemen dan bij een kleine speling (afb. 6). Bij een kleine speling nemen meer kogels de belasting op waardoor er meer wrijving ontstaat. Als er geen speling is worden alle kogels belast en ontstaat er een voorspanning. Deze voorspanning kun je beter vermijden omdat de temperatuurontwikkeling dan moeilijk onder controle is te houden. Je loopt dan het risico dat het aanwezige lagervet verbrandt en/of dat het lager verklemd raakt.

De waarde van de radiale speling - in ongemonteerde toestand - kun je altijd terugvinden in de catalogus van de lagerfabrikant. Voor de axiale speling geldt dat deze ongeveer 10 keer de radiale speling bedraagt. Dit is echter wel afhankelijk van verschillende factoren, waaronder lagergrootte en -serie.
In afb. 7 zie je de grootte van de lagerspeling van een 6205 lager t.o.v. de diameter van een paperclip.

(afb. 7)

Na montage en tijdens het gebruik wordt de speling kleiner. Bij montage met een vaste passing duwt de as de binnenring iets naar de buitenring waardoor de speling kleiner wordt. Tijdens het draaien worden de as en lager warmer en gaan iets uitzetten. Dit zorgt ervoor dat de speling verder afneemt. Deze speling wordt de operationele speling genoemd.
Dit ‘opeten’ van de speling neemt verder toe bij hoge tot zeer hoge toerentallen. In dat geval kun je beter een lager kiezen met een hogere initiële speling dan normaal zoals de C3 speling. Twijfel je of een C3 speling nodig is? In de meeste gevallen kun je een C3 lager zonder problemen uit voorzorg inzetten. Wil je het zeker weten? Dan helpen wij je graag met het maken van een berekening. C3 lagers kom je vaak tegen bij elektromotoren en pompen. Een C2 lager heeft en kleinere speling dan normaal. Deze komt niet zo vaak voor en wordt gebuikt in toepassingen waarbij een hoge nauwkeurigheid vereist is. Voorwaarde hierbij is dat het toerental niet hoog mag zijn. 

Lagerkooien

Zoals je al hebt gelezen is de kooi een belangrijk onderdeel van het kogellager. Hij zorgt ervoor dat onderlinge afstand van de kogels gelijk blijft en dat de belasting gelijkmatig verdeeld wordt. Lagerkooien zijn meestal gemaakt van staalplaat, messing of kunststof.

Bij veruit de meeste kogellagers (70 tot 80 %) is de kooi gemaakt van staalplaat (afb. 8a). Staalplaat is licht, goedkoop en het is bestand tegen hogere temperaturen. Lagers met deze kooi hebben geen aparte code in de lageraanduiding.

Naast de dunne staalplaat kooien bestaan er ook massieve kooien (afb. 8b). Een veel gebruikt materiaal hiervoor is messing. Messing kooien zijn robuust en geschikt voor hogere snelheden. Zijn robuustheid maakt hem ook geschikt voor toepassingen met trillingen of onbalans. Een nadeel is dat ze meer ruimte innemen dan staalplaat kooien. Hierdoor is er geen ruimte meer voor afdichtingen zodat ze alleen in een open uitvoering te verkrijgen zijn. Messing kooien kun je in de lageraanduiding herkennen aan de achtervoegsels M, MA of MB. Het verschil zit in de centrering van de kooi, die kan op de kogels of op de binnen- of buitenring zijn. Bij de ring gecentreerde kooien kun je bij hogere snelheden beter oliesmering toepassen. De openingen waar het smeervet doorheen kan is namelijk nauw waardoor het vet er niet makkelijk doorheen gaat.

De derde variant zijn de kunststof kooien (afb. 8c). Deze zijn licht, corrosiebestendig en flexibel. Dit laatste maakt ze gunstig bij trillingen en scheefstellingen. Een ander voordeel van kunststof kooien is dat bij een eventuele koolbreuk de schadelijke gevolgen minder groot zijn. Een nadeel is dat ze minder temperatuurbestendig zijn.

Afdichtingen

Een afdichting bij een kogellager heeft als doel om het lagervet in het lager te houden en om te voorkomen dat omgevingsvuil - stof en vocht - het lager binnen dringt. 
Aangezien je kogellagers in talloze toepassingen kunt inzetten bestaan er ook verschillende soorten afdichtingen. Globaal zijn er drie varianten:

Beschermplaatjes

Beschermplaatjes (afb. 9a) zijn gemaakt van staalplaat, of staalplaat met rubber en zijn in principe bedoeld voor toepassingen waarbij de binnenring van het lager draait. De afdichting maakt geen contact met de binnenring. Tussen het uiteinde van het plaatje en de binnenring is een afdichtingsspleet. Als de buitenring draait bestaat het risico dat het vet bij hoge toerentallen via deze spleet uit het lager lekt.

Wrijvingarme afdichtingen

Wrijvingsarme afdichtingen (afb. 9b) zijn gemaakt van oliebestendig en slijtvast nitrile rubber (NBR) met een wapening van staalplaat. Tussen de afdichting en de binnenring is een zeer nauwe spleet waardoor ze net geen contact maken. Hierdoor dichten ze beter af dan lagers met beschermplaatjes. Een ander voordeel is dat ze ook prima geschikt zijn voor hoge toerentallen. De ontwikkelingen staan echter niet stil, de 2RST afdichting is hier een voorbeeld van. Dit is een van de betere afdichtingen en is alleen beschikbaar in de kleinere lagergroottes.

Slepende afdichtingen

Slepende afdichtingen (afb. 9c) zijn ook gemaakt van nitrile rubber (NBR) met een wapening van staalplaat. In tegenstelling tot de wrijvingsarme afdichting maakt de slepende afdichting wel contact met de binnenring. Dankzij deze slepende afdichting houden ze stof en vocht prima buiten het lager. Voor hoge toerentallen of hoge temperaturen zijn ze minder geschikt, bij de binnenring kan het lagervet gaan lekken. Ook bij de slepende afdichtingen bestaan meerdere uitvoeringen, (2)RSH of (2)RS1, dit is afhankelijk van de lagerserie en -grootte.

 

 

 

Elke afdichting heeft zijn eigen aanduiding en om het nog lastiger te maken hebben alle lagerfabrikanten vaak een eigen aanduiding (achtervoegsel) voor dezelfde afdichting. Het type afdichting is vaak afhankelijk van de grootte van het lager.
SKF groefkogellager heeft als aanduiding bijvoorbeeld: 2Z, 2RSL of 2RS1. Het cijfer 2 geeft aan dat het lager aan beide zijden is afgedicht. Enkelzijdige afdichting bestaat ook, dan is de aanduiding in dit geval Z, RSL en RS1.

In deze tabel zie je de soorten afdichtingen van SKF kogellagers met hun belangrijkste eigenschappen (let op, scroll horizontaal voor de volledige tabel).

symbolen: +++ uitstekend   ++ zeer goed   + goed   o redelijk   - niet aanbevolen

Lagersmering

Bij afgedichte kogellagers wordt de levensduur van het lager meestal bepaald door de levensduur van het vet. Nasmeren is dan ook niet mogelijk. Het standaard vet in de kogellagers is geschikt voor de meeste algemene toepassingen.  Voor specifieke toepassingen zijn de lagers leverbaar met een ander vet. Lagers die voorzien zijn van een niet standaard vet zijn te herkennen aan het achtervoegsel in de codering van het lager.
Het standaard vet in kogellagers is MT47 (D ≤ 62 mm) of MT33 (D > 62 mm). In de tabel (afb. 10) zie je een overzicht van de vetsoorten van SKF. Het temperatuurbereik wordt aangegeven met behulp van het stoplichtprincipe. De minimum temperatuurlimiet ligt tussen de rode en gele zone. Tijdens het draaien komt de bedrijfstemperatuur door wrijving in het groene gebied terecht. De maximum limiet ligt tussen de groene en gele zone. De gele zone is kort toegestaan maar door mogelijke extra wrijving kan de bedrijfstemperatuur in het rode gebied komen.

Een inschatting van de vetlevensduur kun je afleiden uit de grafiek in afb. 11. Zoals je ziet zijn snelheid en temperatuur van belang. De snelheid (ndm-waarde) bereken je door het toerental te vermenigvuldigen met de gemiddelde lagerdiameter. Daarnaast is de Grease Performance Factor (GPF) van belang. 

De hoeveelheid vet in het lager is standaard bepaald. Bij zeer hoge toerentallen is een kleinere vulling aanbevolen. Het smeervet bestaat namelijk uit een aantal laagjes over elkaar en bij hoge toerentallen ontstaat er wrijving in het vet. Bij lage toerentallen mag het lager vol zitten met vet, dan ontstaat er geen wrijving.

 

 

 

(bron: SKF)

Download

We hebben een handige tabel gemaakt met daarin de afmetingen van de gangbare groefkogellagers met een binnendiameter van 10 tot 100 mm. Je kunt hem hieronder downloaden:

Lees meer blogs over:

Bekijk ons assortiment groefkogellagers