Lernfeld 8 · Prüfung Teil 2

Wälzlager und Lagerungen

Wälzlager in Elektromotoren: Lagerbezeichnung, Fest- und Loslager, Lagerluft C3, Lebensdauer, Schmierung und Lagerströme am Frequenzumrichter.

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Darum geht es

In fast jedem Elektromotor laufen Wälzlager, meist Rillenkugellager. Die Bezeichnung verrät viel: Bei 6205 steht die 6 für Rillenkugellager, die 2 für die Maßreihe und die 05 für die Bohrung, ab Kennzahl 04 gilt Kennzahl mal 5 gleich Bohrung in Millimetern. Nachsetzzeichen wie 2Z (Deckscheiben), 2RS (Dichtscheiben) oder C3 (größere Lagerluft) musst du beim Tausch übernehmen. C3 ist bei Motoren üblich, weil fester Sitz und warmer Innenring die Lagerluft verkleinern.

Eine Welle wird von einem Festlager axial geführt, das zweite Lager ist ein Loslager und lässt die Wärmedehnung zu. Eine Wellfeder spannt die Kugellager leicht vor, damit sie auch im Leerlauf rollen statt zu gleiten. Bei Riemenabtrieb mit hoher Radialkraft sitzt auf der Antriebsseite oft ein Zylinderrollenlager, das allerdings eine Mindestlast braucht. Die nominelle Lebensdauer berechnest du aus Tragzahl und Belastung: Für Kugellager geht das Verhältnis in der dritten Potenz ein, halbe Last ergibt also die achtfache Lebensdauer.

Lager fallen meist nicht wegen Ermüdung aus, sondern wegen Schmutz, falscher Schmierung, Fluchtfehlern, zu straffen Riemen oder Erschütterungen im Stillstand. Nachgeschmiert wird nach Schmierschild mit der richtigen Fettsorte und Menge, möglichst bei laufendem Motor; zu viel Fett erhöht die Temperatur. Am Frequenzumrichter können Ströme durch die Lager fließen und Riffel in die Laufbahnen brennen. Dagegen helfen stromisolierte Lager oder Hybridlager, EMV-gerechte Motorleitungen und ein guter hochfrequenter Potentialausgleich.

Das solltest du dir merken

Bohrung ab Kennzahl 04 gleich Kennzahl mal 5 in Millimetern.
Eine Welle hat genau ein Festlager, das andere Lager ist Loslager.
Bei Kugellagern geht das Verhältnis von Tragzahl zu Last in der dritten Potenz ein.
Zu viel Fett schadet genauso wie zu wenig.
Riffel in der Laufbahn deuten auf Stromdurchgang durch das Lager.

Formeln

Nominelle Lebensdauer in Umdrehungen: $L_{10} = (\frac{C}{P})^{p}$; $L_{10}$ in Millionen Umdrehungen, $C$ dynamische Tragzahl, $P$ äquivalente Last, $p = 3$ für Kugel-, $p = 10/3$ für Rollenlager
Nominelle Lebensdauer in Stunden: $L_{10 h} = \frac{L _{10} \cdot 1 0 ^{6}}{60 \cdot n}$; $n$ Drehzahl in min⁻¹, $L_{10 h}$ in Stunden

Typische Fehler in der Prüfung

Den Außendurchmesser mit der Bohrung verwechselt oder die Kennzahl nicht mal 5 genommen.
Beim Lagertausch C3 durch ein Lager mit normaler Lagerluft ersetzt.
Bei der Lebensdauer die 60 für die Umrechnung von Minuten in Stunden vergessen.

Tipps aus der Werkstatt

Beim Lagerwechsel die komplette Bezeichnung vom alten Lager übernehmen, auch die Nachsetzzeichen. Wer ein 6205-2Z-C3 durch ein 6205-2Z ohne C3 ersetzt, nimmt dem warmen Motor die Lagerluft, und das Lager läuft heiß. Bei Umrichtermotoren außerdem auf ein isoliertes Lager achten.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

13 Aufgaben zu „Wälzlager und Lagerungen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Maschinen und Antriebstechnik, Lernfeld 8 (Mechanische Komponenten dimensionieren und integrieren); DIN 623-1, DIN ISO 281. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.