Lagerluft bei Kugellagern

Mit Lagerluft ist das Mass gemeint, um das sich die beiden Ringe eines Kugellagers in ausgebautem Zustand gegeneinander bewegen lassen, ohne dass dabei eine Spannung im Material auftritt. Das Mass bezeichnet also die maximale Verschiebung, die der Aussenring zum Innenring einnehmen kann (oder umgekehrt), ohne dass der Freigang des Lagers dadurch beeinträchtigt wird. Abhängig vom Anwendungsbereich eines Lagers kann dieses Mass stark variieren. Aus diesem Grund gibt es verschiedene Kategorisierungen für die Lagerluft. CN ist dabei das sogenannte Normalmass, während die Bezeichnungen C2 und C1 angeben, dass das Lagerluftmass kleiner ist als normal. C2 ist dabei wiederum geringer als C1. Bei Mofa-Lagern, die mit C3, C4 oder C5 bezeichnet sind, ist das Lagerluftmass hingegen grösser als normal, wobei C3 grösser ist als CN und C4 sowie C5 nochmals grösser sind als C3.

Die Aussenringe von Lagern lassen sich in zwei Richtungen gegen die Innenringe bewegen. Von aussen betrachtet nämlich sowohl in seitlicher Richtung als auch nach oben bzw. unten. Daher spricht man im Zusammenhang mit Lagerluft auch von der Axialluft bzw. der Radialluft. Das Mass, das eine Bewegung nach oben oder unten zulässt, wird als Radialluft bezeichnet. Dementsprechend bezeichnet der Ausdruck Axialluft dasjenige Mass, welches die maximale seitliche Bewegung des Innen- zum Aussenrings zulässt, ohne dass es zu Materialspannungen kommt.

Die Lagerluft für ein Kugellager muss so gewählt sein, dass dieses auch nach dem Einbau im Töffli einen einwandfreien Freigang ohne Materialspannungen gewährleistet. Hierbei spricht man vom sogenannten Lagerspiel. Dieses Spiel sollte im eingebauten und betriebswarmen Zustand des Lagers möglichst minimal sein. Dennoch hängt das Axial- und Radialspiel des Kugellagers im eingebauten Zustand stark von der ursprünglich gewählten Lagerluft ab. Diese muss stets grösser sein als das Betriebsspiel, denn sie reduziert sich durch einbau- und betriebsbedingte Faktoren, wie zum Beispiel Temperaturänderungen. Das Radialspiel muss nach dem Einbau und im betriebswarmen Zustand also mindestens so gross sein, dass das Wälzlager einen einwandfreien Freigang auch bei maximal möglicher Belastung aufweist.

In der Praxis spielt vor allem das Radialspiel eine wichtige Rolle und hat einen direkten Einfluss auf die Arbeitsweise und auf die Lebensdauer des betreffenden Kugellagers. Nimmt man an, dass das Betriebsspiel Null beträgt, hätte es keinerlei Einfluss auf die Lebensdauer. Baut man das Lager mit einer geringen Vorspannung, also mit einem geringen Betriebsspiel ein, kann sich dies positiv auf die Lebensdauer des Kugellagers auswirken. Eine solche Vorspannung lässt sich durch eine entsprechende Einstellung des Lagerkonus erreichen. Durch die Federvorspannung steigt die Steifigkeit des Lagers und die Last wird auf mehrere Wälzkörper verteilt. Doch sollte die Federvorspannung keinesfalls zu hoch sein, denn durch eine zu hohe Steifigkeit des Lagers reduziert sich die Lebensdauer rapide, da enorme innere Kräfte wirken.

Die Nachsetzzeichen bei der Bezeichnung von Mofakugellagern, also zum Beispiel C3 oder CM, geben, wie oben erklärt, an, ob die Lagerluft grösser oder kleiner als normal ist. Wirken nun beim Einbau oder im Betrieb enorm starke Kräfte auf den Innen- und Aussenring des Lagers, sollte möglichst eines gewählt werden, das mehr als Normalluft aufweist. Ein gutes Beispiel hierfür sind die Kurbelwellenlager für Racing-Kurbelwellen für hohe Drehzahlen. Hier sollten mindestens C3-Kugellager gewählt werden, damit ein ausreichendes Betriebsspiel bzw. ein einwandfreier Freigang auch bei maximaler Belastung gewährleistet bleiben.