Alles over interne lagerspeling

De keuze van een geschikt lager is uiterst belangrijk om uw machine goed te laten functioneren. Die keuze voor het juiste lager begint bij het bepalen van het soort lager dat u nodig hebt. Zo is er een onderscheid tussen glijlagers en lagers met rolelementen. Lagers met rolelementen zijn geschikt voor grotere belasting.

Deze veroorzaken namelijk door hun rolfunctie minder wrijving en glijden. Na het soort lager kiest u, afhankelijk van het soort toepassing, het lager met de juiste belastingrichting. Tot slot? Dan kiest u de juiste C-code van het lager. Die code geeft de mate van interne lagerspeling weer.

De keuze voor een bepaalde C-code is allesbepalend voor het functioneren van het lager en uw machine. In bedrijf dient de interne lagerspeling zo klein mogelijk te zijn. Daarom dient u vooraf rekening te houden met alle beïnvloedende factoren op de lagerspeling.

C-codes voor mate van lagerspeling

De C-code van lagers volgt achteraan de volledige codering. Hier staan alle kenmerken van de lagers ten aanzien van het materiaal, de smering en dus ook de mate van interne lagerspeling. Dit zijn de 5 meest voorkomende C-codes voor interne lagerspeling: C1, C2, C3, C4 and C5.

Zodra een lager een C-code heeft, biedt deze extra interne speling. C1 biedt de minste extra speling, C5 biedt de meeste extra speling. De extra speling die C3 biedt, wordt als ‘normaal’ beschouwd. Lagers met C3 worden namelijk het meest toegepast.

De radiale spelingsklassen voor niet-gemonteerde lagers zijn vastgesteld in ISO-normen:

• C2 - Speling kleiner dan normaal
• C0 of CN - De standaard voor toepassing waar met de normaal aanbevolen passingen, en onder gewone bedrijfsomstandigheden, de juiste speling overblijft. De C0-code wordt niet aangegeven in het lager.
• C3 - Speling groter dan C0
• C4 - Speling groter dan C2
• C5 - Speling groter dan C4

Lagerspeling en de levensduur van het lager

Wij raden aan om de lagerspeling te berekenen, zodat u het juiste lager kiest. Als de lagerspeling niet optimaal is, heeft dit namelijk effect op de functie en levensduur van het lager.

Uw keuze kan bepalend zijn of er intern een probleem aan het lager ontstaat. Vaak is dit het geval in elektrische motoren met een hoge temperatuur. Door de hoge temperatuur zetten de ringen in lagers nog meer uit (dan verwacht) en daarom vereisen deze lagers een hogere mate van interne lagerspeling.

Wat is interne lagerspeling?

Interne lagerspeling is kortgezegd de bewegingsvrijheid van de twee ringen van het lager. Het is de afstand waarover de ene ring ten op zichte van de ander kan bewegen. Deze speelruimte kunt u meten bij een nog niet geïnstalleerd lager, door de ringen in hun tegenovergestelde richting te bewegen.

Omdat de ringen in twee richtingen speling hebben, wordt er ook gesproken over twee soorten lagerspeling:
Radiale lagerspeling wordt loodrecht op de middenas gemeten.
Axiale lagerspeling wordt langs de middenas gemeten.

Zowel bij radiale lagerspeling als bij axiale lagerspeling meten we de totale afstand van de speelruimte in de as: van de ene uiterste positie tot de andere uiterste positie. Het lager wordt bij deze meting niet belast.

Belangrijk: voor een realistische waarde van de interne lagerspeling moet u het lager wel belasten. Er is namelijk een verschil tussen de gemeten waarde vóór belasting (de geometrische lagerspeling) en de daadwerkelijke waarde van de lagerspeling in bedrijf (de theoretische lagerspeling).

Zodra de machine draait en het lager wordt belast, kunnen de binnenringen oprekken en de buitenringen in elkaar worden gedrukt. Er ontstaat elastische deformatie, oftewel elastische vervorming. Dit beïnvloedt de interne lagerspeling. Daarnaast kan ook warmte-uitzetting de interne lagerspeling beïnvloeden. De grootte van de lagerspeling wordt bij deze vervormingen kleiner.

Hoe groot mag de theoretische lagerspeling zijn?

De daadwerkelijke waarde van de interne lagerspeling dient bij belasting en dus ná montage zo minimaal mogelijk (een paar micron) of zelfs 0 te zijn. Overigens is de juiste mate van lagerspeling óók afhankelijk van deze factoren:

• de toepassing van het lager
• de temperatuur in de machine en het lager
• de as- en huispassingen van het lager

Door deze beïnvloedende factoren is het precisiewerk om de juiste C-code van het lager te kiezen. U moet namelijk eerst de theoretische lagerspeling correct uitrekenen.

De interne lagerspeling berekenen

U kunt de interne lagerspeling vóór montage van het lager berekenen. Dit doet u door een bepaalde belasting aan het lager toe te kennen. Die belasting zorgt immers voor elastische deformatie en dus ook verandering van de interne lagerspeling.

Bij lagers met rolelementen is de elastische deformatie minimaal. Door de rolfunctie ontstaat er bij rollagers minder wrijving. Hierdoor rekken de binnenringen minder op en comprimeren de buitenringen ook minder. De theoretische lagerspeling en de gemeten lagerspeling zijn bij rollagers dan ook vrijwel gelijk.

In totaal onderscheiden we 5 typen interne lagerspeling. Met al deze typen kan worden gerekend. Bij alle typen wordt rekening gehouden met andere factoren die invloed uitoefenen op de lagerspeling. Zoals warmte, belasting en elastische deformatie.

Gemeten interne lagerspeling (Δ1)

Dit is de gemeten lagerspeling bij een bepaalde belasting. De elastische deformatie (δfo), die wordt veroorzaakt door de belasting, is hierbij inbegrepen.
Met deze formule kunt u deze vorm van interne lagerspeling calculeren: Δ1 = Δ0 + δfo

Theoretische interne lagerspeling (Δ0)

Dit is de radiale interne lagerspeling, gemeten zonder belasting. Deze waarde is dus exclusief de elastische deformatie.

Met deze formule kunt u deze vorm van interne lagerspeling calculeren: Δ0 = Δ1 + δfo

Ballagers hebben een significante elastische deformatie (δfo), maar bij rollagers is dit nihil of 0, dus dan is de formule: Δ0 = Δ1.

Overgebleven interne lagerspeling (Δf)

Dit is de lagerspeling ná montage vóórdat de machine in bedrijf is. De elastische deformatie is hier daarom niet van toepassing. De lagerspeling kan echter wel afnemen doordat de ring uitzet of wordt ingedrukt (δf).

Met deze formule kunt u deze vorm van interne lagerspeling calculeren: Δf = Δ0 + δf

Effectieve interne lagerspeling (Δ)

Dit is de lagerspeling die ontstaat in de machine door de operationele temperatuur. De elastische deformatie door belasting is niet inbegrepen. Met andere woorden: deze waarde van lagerspeling is van toepassing wanneer u alleen rekening houdt met de veranderingen door de passing van het lager (δf) en het temperatuurverschil tussen de binnen- en buitenring (δt). De waarde van de basisbelasting van het lager zijn alleen van toepassing wanneer de effectieve lagerspeling 0 is.

Met deze formule kunt u deze vorm van interne lagerspeling calculeren: Δ = Δf - δt = Δ0 - (δf+δt)

Operationele lagerspeling (Δf)

Dit is de daadwerkelijke lagerspeling van een gemonteerd en belast lager in een operationele machine. Het effect van de elastische deformatie (δf) is inbegrepen net als de beïnvloedende factoren van de passing en temperatuur. Over het algemeen wordt de operationele lagerspeling niet gebruikt in de berekening.

Met deze formule kunt u deze vorm van interne lagerspeling overigens wel calculeren: Δf = Δ + δf

De belangrijkste lagerspeling om te berekenen

Welk type lagerspeling moet u écht berekenen om te achterhalen welke C-code u nodig heeft? Dat is de ‘effectieve interne lagerspeling’. Bij deze waarde van de lagerspeling wordt namelijk rekening gehouden met de veranderingen door de passing van het lager én de temperatuurverschillen die de lagerspeling beïnvloeden. De elastische deformatie door belasting wordt buiten beschouwing gelaten, omdat die alleen van invloed is als de effectieve lagerspeling 0 is.

De effectieve lagerspeling duidt bovendien aan hoe lang het lager meegaat. In theorie heeft het lager met een effectieve lagerspeling van een heel klein negatief getal de langste levensduur. Hoezo moet deze waarde nét negatief zijn? Omdat deze mate van lagerspeling bij belasting – als de machine gaat draaien – transformeert. De waarde wordt positief, maar echt nét. En dat is de ideale lagerspeling. Hoe negatief de waarde van de effectieve lagerspeling dient te zijn, is afhankelijk van de mate van de belasting waarmee het lager te maken krijgt.

Ondanks alle formules om lagerspelingen te berekenen, is het vrijwel onmogelijk om vooraf voor elk lager de perfecte lagerspeling te vinden. Daarbij moet u rekening houden met de theoretische lagerspeling voor een effectieve lagerspelingswaarde van 0 of een licht negatief getal.

Wilt u toch weten wanneer de effectieve lagerspeling zo optimaal mogelijk is? Dan dient u deze twee waardes zo accuraat mogelijk te berekenen:
1. De juiste mate van verkleining van de lagerspeling door het uitzetten en/of indrukken van de ring in het lager (δf)
2. De juiste mate van verandering van de lagerspeling door het temperatuurverschil tussen de binnenste en buitenste ring van het lager (δt)

Wat beïnvloedt de interne lagerspeling?

Eerder gaven we aan dat de interne lagerspeling hetzelfde betekent als de bewegingsvrijheid van de ringen van het lager. Op die bewegingsvrijheid zijn echter verschillende factoren van invloed.

• De passing van de binnenring: De ring is altijd iets kleiner dan zijn as. Daarom zal de binnenring in bedrijf uitzetten en de buitenring inkrimpen.
• De passing van de buitenring: Als de buitenring een statische belasting draagt (en de binnenring roteert), ontstaat er een drukkracht op de binnenring. De buitenring drukt hierbij ofwel op de binnenring of de ‘vrije ruimte’ in. Als daarentegen de binnenring een statische belasting draagt (en de buitenring roteert), ontstaat hetzelfde effect als wanneer de binnenring een perspassing heeft: de binnenring zet uit en de buitenring krimpt in.
• Het temperatuurverschil tussen de binnen- en buitenring: Als het lager wordt belast, ontstaat er altijd een temperatuurstijging in het gehele lager. Daarbij verandert óók de temperatuur van de rollende elementen. Deze temperatuursverandering is heel lastig te meten en in te schatten. Daarom wordt ervan uitgegaan dat de rollende elementen dezelfde temperatuur krijgen als de binnenring. Die temperatuurverschillen beïnvloeden het uitzetten van de ringen.

In welke mate beïnvloeden deze factoren de mate van interne lagerspeling? Dat kunt u met deze formule berekenen:

δt = α Δt De

Uitleg:

δt: De verkleining van de radiale lagerspeling door het temperatuurverschil tussen de binnen- en buitenring (in mm)
α: De lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt voor lagerstaal = 12,5 • 10-6 (1/⁰C)
Δt: Het temperatuurverschil tussen de binnen- en buitenring (in ⁰C)
De: De diameter van het kanaal van de buitenring (in mm)

Voor ballagers: De = (4D + d)

Voor rollagers: De = (3D + d)

Waarom is de juiste C-code van uw lagers zo belangrijk?

De C-code van het lager geeft weer hoeveel interne speling het lager in de machine krijgt. Uw keuze is cruciaal om te voorkomen dat uw lagers te maken krijgen met een te hoge interne speling.

De grootte van de interne lagerspeling bepaalt namelijk in grote mate de operationele prestaties van de lagers. Het heeft gevolgen voor de duurzaamheid, de mate van trillen, de hoeveelheid geluid die in de machine ontstaat, en de hitte die vrijkomt van de machine. Bereken daarom de effectieve interne lagerspeling om zo de juiste C-codering voor uw lagers te kunnen kiezen.

Dit zijn een aantal specifieke toepassingen met hun optimale interne lagerspelingen:

Neem contact op met onze specialisten

Wij begrijpen dat elke toepassing anders is en dat elk project een nieuwe uitdaging vormt. Daarom staan onze productspecialisten voor u klaar om u van persoonlijk advies en grondige productkennis te voorzien.

Bel ons op 0475 37 22 62 | Stuur ons een e-mail