Die radiale Lagerluft gilt für Lager mit Innenring und wird am ausgebauten Lager ermittelt. Sie ist das Maß, um das sich der Innenring gegenüber dem Außenring in radialer Richtung von einer Grenzstellung zur gegenüberliegenden verschieben lässt, Bild 1.

Nach DIN 620-4, ISO 5 753 ist die radiale Lagerluft in Gruppen unterteilt, siehe Bild 1 und Tabelle.

Für Lager ohne Innenring gilt der Hüllkreis F_w. Dieser ist der innere Begrenzungskreis der Nadelrollen bei spielfreier Anlage an der Außenlaufbahn, Bild 2. Im nicht eingebauten Zustand der Lager liegt er im Toleranzfeld F6 (nicht Nadelhülsen, -büchsen). Abmaße für F6 und F8, siehe Tabelle.

Das Betriebsspiel wird am eingebauten und betriebswarmen Lager ermittelt. Es ist das Maß, um das sich die Welle in radialer Richtung von einer Grenzstellung zur gegenüberliegenden verschieben lässt, Bild 3.

Das Betriebsspiel ergibt sich aus der radialen Lagerluft und der Veränderung der radialen Lagerluft durch Passungsübermaß und Temperatureinflüsse im eingebauten Zustand.

Die Größe des Betriebsspiels hängt von den Betriebs- und Einbaubedingungen des Lagers ab, siehe auch Kapitel Link.

Ein größeres Betriebsspiel ist beispielsweise notwendig bei Wärmezufuhr über die Welle, bei Wellendurchbiegung und Fluchtungsfehler.

Ein kleineres Betriebsspiel als CN ist nur in Sonderfällen anzuwenden, zum Beispiel bei Genauigkeitslagerungen.

Das normale Betriebsspiel wird mit der Lagerluft CN, bei größeren Lagern überwiegend mit C3 erreicht, wenn die empfohlenen Wellen- und Gehäusetoleranzen eingehalten werden, siehe Kapitel Gestaltung der Lagerung, Link.

Das Betriebsspiel ergibt sich aus:

Die radiale Lagerluft verringert sich passungsbedingt durch die Aufweitung des Innenrings und die Einschnürung des Außenrings:

Die Aufweitung des Innenrings errechnet sich aus:

Bei sehr dünnwandigen Gehäusen und Gehäusen aus Leichtmetall muss die Verminderung der radialen Lagerluft durch Einpress­versuche bestimmt werden!

Die Einschnürung des Außenrings errechnet sich aus:

Die radiale Lagerluft ändert sich merklich durch ein größeres Temperaturgefälle zwischen dem Innen- und Außenring.

Bei schnell anlaufenden Wellen ist eine größere radiale Lagerluft vorzusehen, weil hier kein ausreichender Temperaturausgleich zwischen Lager, Welle und Gehäuse stattfindet!

Δs_T kann in diesem Fall deutlich größer sein als bei Dauerbetrieb!

Die axiale Lagerluft s_a ist das Maß, um das sich ein Lagerring g­egenüber dem anderen ohne Belastung längs der Lagerachse verschieben lässt, Bild 4.

Bei verschiedenen Lagerbauarten hängen die radiale Lagerluft s_r und die axiale Lagerluft s_a voneinander ab. Anhaltswerte für den Zusammenhang zwischen der Radial- und Axialluft zeigt für einige Lagerbauarten die Tabelle.

Für Rillenkugellager wird die Berechnung der axialen Lagerluft an folgendem Beispiel gezeigt:

• s_a = 13 · 10 μm = 130 μm

INA- und FAG-Wälzlager erfüllen die Anforderungen an die Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit, Härte, Zähigkeit und Gefügestabilität.

Das Material für die Ringe und Wälzkörper ist in der Regel ein niedrig legierter, durchhärtender Chromstahl von hoher Reinheit. Für stark stoß- und biegewechselbeanspruchte Lager wird auch Einsatzstahl verwendet (Lieferung auf Anfrage).

Vor allem durch die verbesserte Qualität der Wälzlagerstähle konnten in den letzten Jahren die Tragzahlen beträchtlich erhöht werden.

Forschungsergebnisse und die praktische Erfahrung bestätigen, dass Lager aus dem heutigen Standardstahl bei nicht zu hohen Belastungen sowie günstigen Schmierungs- und Sauberkeits­bedingungen Dauerfestigkeit erreichen.

Mit Sonderlagern aus HNS (High Nitrogen Steel) sind auch bei schwierigsten Bedingungen (hohe Temperaturen, Feuchtigkeit, Schmutz) ausreichende Standzeiten zu erreichen (Lieferung auf Anfrage).

Für höhere Leistungsanforderungen stehen solche hochkorrosionsbeständigen, stickstofflegierten martensitischen HNS‑Stähle wie Cronidur und der neuentwickelte Stahl Cronitect zur Verfügung.

Im Gegensatz zu Cronidur wird bei der kostengünstigeren Alternative Cronitect der Stickstoff über ein Randschicht-Härteverfahren in das Gefüge eingebracht.

Beide Stähle sind hinsichtlich Korrosions- und Verschleiß­beständigkeit sowie Ermüdungsfestigkeit den herkömmlichen Niro‑Stählen für Wälzlager deutlich überlegen, siehe auch TPI 64, Korrosionsbeständige Produkte.

Für Keramik-Hybridspindellager werden Kugeln aus Siliziumnitrid gefertigt. Diese Keramikkugeln sind viel leichter als Stahlkugeln. Fliehkräfte und Reibung werden deutlich geringer.

Hybridlager ermöglichen höchste Drehzahlen, auch bei Fettschmierung, sowie lange Gebrauchsdauern und niedrige Betriebstemperaturen.

Die folgende Tabelle zeigt geeignete Werkstoffe und ihre Anwendung in der Lagertechnik. 

Die wichtigsten Aufgaben des Käfigs sind:

• die Wälzkörper voneinander zu trennen, um Reibung und Wärmeentwicklung möglichst gering zu halten
• die Wälzkörper in gleichem Abstand voneinander zu halten, damit sich die Last gleichmäßig verteilt
• bei zerlegbaren und ausschwenkbaren Lagern das Herausfallen der Wälzkörper zu verhindern
• Wälzkörper in der unbelasteten Zone des Lagers zu führen.

Wälzlagerkäfige werden unterteilt in Blech- und Massivkäfige.

Diese Käfige werden vorwiegend aus Stahl, für einige Lager auch aus Messing hergestellt, Bild 6. Im Vergleich zu Massiv­käfigen aus Metall haben sie ein geringeres Gewicht.

Weil ein Blechkäfig den Spalt zwischen Innenring und Außenring nur wenig ausfüllt, gelangt Schmierstoff leicht ins Lagerinnere und wird am Käfig gespeichert.

In der Regel wird ein Blechkäfig aus Stahl nur dann im Lager­kurzzeichen angegeben, wenn er nicht als Standardausführung des Lagers festgelegt ist.

Diese Käfige werden aus Metall, Hartgewebe und Kunststoff hergestellt, Bild 7. Sie sind anhand des Lager­kurzzeichens erkennbar.

Massivkäfige aus Metall verwendet man bei hohen Anforderungen an die Käfigfestigkeit und bei hohen Temperaturen.

Massivkäfige werden auch eingesetzt, wenn eine Bordführung des Käfigs notwendig ist. Bordgeführte Käfige für schnell laufende Lager werden vielfach aus leichten Werkstoffen, wie Leichtmetall oder Hartgewebe gefertigt, damit die Massenkräfte klein bleiben.

Massivkäfige aus Polyamid 66 werden im Spritzgießverfahren hergestellt, Bild 8. Damit können in der Regel Käfigformen verwirklicht werden, die besonders tragfähige Konstruktionen ermöglichen. Die Elastizität und das geringe Gewicht des Polyamids wirken sich günstig aus bei stoßartigen Lagerbeanspruchungen, hohen Beschleunigungen und Verzögerungen und bei Verkippungen der Lagerringe gegeneinander. Polyamidkäfige haben sehr gute Gleit‑ und Notlaufeigenschaften.

Käfige aus glasfaserverstärktem Polyamid 66 eignen sich für Dauertemperaturen bis +120 °C.

Bei Ölschmierung können im Öl enthaltene Additive zu einer Beeinträchtigung der Käfiggebrauchsdauer führen! Den Zusammenhang zwischen der Käfiggebrauchsdauer, der Dauertemperatur des still stehenden Lagerringes und dem Schmierstoff zeigt Bild 9! Auch gealtertes Öl kann bei höheren Temperaturen die Käfiggebrauchsdauer beeinträchtigen, so dass auf die Einhaltung der Ölwechselfristen zu achten ist!

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal der Käfige ist ihre Führungsart, Bild 10. Die meisten Käfige werden von den Rollkörpern geführt und haben kein Nachsetzzeichen für die Führungsart.

Bei der Führung durch den Lageraußenring wird das Nachsetzzeichen A verwendet. Käfige, die am Innenring geführt werden, haben das Nachsetzzeichen B.

Bei normalen Betriebsbedingungen eignet sich in der Regel die Käfigausführung, die als Standardkäfig festgelegt ist. Standardkäfige, die innerhalb einer Lagerreihe je nach der Lagergröße unterschiedlich sein können, werden in den Produktkapiteln beschrieben.

Bei besonderen Betriebsbedingungen muss ein speziell dafür geeigneter Käfig gewählt werden.

Wälzlager sind so wärmebehandelt, dass sie, abhängig von der Bauart, in der Regel bis +120 °C (bestimmte Baureihe bis +150 °C) maßstabil sind.

Betriebstemperaturen über +150 °C erfordern eine besondere Wärmebehandlung. Derart behandelte Lager sind auf Anfrage erhältlich und erhalten zur Kennzeichnung die Nachsetzzeichen S1, S2, S3 und S4 nach DIN 623-1, siehe Tabelle.

Die Temperaturangaben in den Produktkapiteln sind zu beachten!

Eine Betriebstemperatur von +70 °C wird als normale Betriebstemperatur betrachtet. Weitere Temperaturangaben sind in den Produktbeschreibungen zu beachten.

Bei abgedichteten Lagern ist die zulässige Temperatur abhängig von den Anforderungen an die Gebrauchsdauer der Fettfüllung und an die Wirkung der berührenden Dichtung.

Abgedichtete Lager sind mit besonders geprüften, leistungsfähigen Qualitätsfetten geschmiert. Diese Fette ertragen kurzzeitig +120 °C. Ab +70 °C Dauertemperatur ist bei Standardfetten auf Lithium­seifenbasis mit einer Minderung der Fettgebrauchsdauer zu rechnen.

Vielfach werden bei hohen Temperaturen nur mit Sonderfetten ausreichende Gebrauchsdauerwerte erreicht. In diesen Fällen ist auch zu prüfen, ob Dichtungen aus wärmebeständigen Werkstoffen verwendet werden müssen. Die Einsatzgrenze der üblichen berührenden Dichtungen liegt bei +100 °C.

Bei der Verwendung von Hochtemperatur-Synthesewerkstoffen für Dichtungen und Fette ist zu beachten, dass die besonders leistungsfähigen fluorierten Werkstoffe bei einer Erwärmung auf etwa +300 °C und mehr gesundheitsschädliche Gase und Dämpfe abgeben können! Dieser Fall kann dann eintreten, wenn beispielsweise beim Ausbau eines Lagers ein Schweißbrenner verwendet wird!

Hohe Temperaturen sind besonders bei Dichtungen aus Fluorkautschuk (FKM, FPM, zum Beispiel Viton) oder fluorierten Schmierfetten wie den Wälzlagerfetten Arcanol TEMP200 und Schmierfetten nach GA11 kritisch! Lässt sich die hohe Temperatur nicht vermeiden, dann ist das für den jeweiligen fluorierten Werkstoff gültige Sicherheitsdatenblatt zu beachten, das auf Anforderung erhältlich ist!

Lager sind nicht korrosionsbeständig gegen Wasser sowie laugen- und säurehaltige Medien, werden aber oft solchen korrosionsfördernden Medien ausgesetzt. Rostschutz ist in diesen Anwendungen deshalb ein entscheidender Faktor für die lange Gebrauchsdauer der Lager.

Grundsätzlich können korrosionsbeständige Stähle nach ISO 693-17 verwendet werden. Solche Lager haben das Vorsetz-zeichen S. Für höhere Anforderungen gibt es die Hochleistungs-stähle Cronidur und Cronitect, siehe Link.

In vielen Anwendungen ist die Spezialbeschichtung Corrotect^® wirtschaftlicher als korrosionsbeständiger Stahl.

Corrotect^® ist eine extrem dünne, galvanisch aufgebrachte Beschichtung der Oberfläche (Schichtdicke 0,5 μm bis 3 μm). Die Beschichtung wirkt bei Feuchtigkeit, Schmutzwasser, Salzsprühnebel, schwach alkalischen und schwach sauren Reinigungsmedien.

Der Vorteile der Spezialbeschichtung Corrotect^® ist allseitiger Rostschutz, auch an den gedrehten Oberflächen der Fasen und Radien, Bild 11. Auch langfristig gibt es keine Unterrostung der Dichtungen und kleinere blanke Stellen bleiben durch die kathodische Schutzwirkung rostgeschützt. Im Vergleich mit unbeschichteten Teilen ist die Gebrauchsdauer durch den Rostschutz deutlich höher. Baugleiche unbeschichtete Lager können problemlos gegen beschichtete ausgetauscht werden, Tragfähigkeitseinbußen (wie bei der Verwendung korrosions­beständiger Stähle) gibt es nicht. Während der Lagerung kann auf den Einsatz organischer Konservierungsstoffe verzichtet werden.

Vor dem Einbau Corrotect^®-beschichteter Lager ist grundsätzlich die Verträglichkeit mit den Medien zu prüfen!

Für niedrigere Einpresskräfte sollte die Oberfläche der Teile leicht gefettet sein, die Toleranzen sind um die Schichtdicke erhöht!

Soweit nicht anders angegeben, entsprechen die Toleranzen der Radial-Wälzlager DIN 620-2 (ISO 492), die Toleranzen der Axial-Wälzlager DIN 620-3 (ISO 199), Bild 12.

Die Genauigkeit entspricht der Toleranzklasse PN. Für Lager mit höherer Genauigkeit sind die Toleranzen auf die Werte der Klassen P6, P5, P4 und P2 eingeengt. Toleranztabellen der einzelnen Toleranzklassen, siehe Link bis Link.

Außer in den genormten Toleranzklassen werden Genauigkeitslager auch in den Toleranzklassen P4S, SP und UP gefertigt. Diese Toleranzen sind in den Produktbeschreibungen der Genauigkeitslager aufgeführt.

Für die Abnahme der Wälzlager gelten die Messverfahren nach DIN 620-1 (ISO 1 132-2).

Für weitere Informationen zu den Messverfahren gibt es die TPI 138, Wälzlagertoleranzen, Definitionen und Messprinzipien. Diese TPI kann über das Internet bestellt werden.