Im Bereich hochgenauer Lager gibt es eine ganze Reihe von Anwendungen, bei denen das Loslager der Welle im Betrieb eine bestimmte Lagerluft/Vorspannung besitzen soll. Hier wird Wert auf eine exakt definierte Wellenposition gelegt.

Weiterhin gibt es für jedes Lager einen optimalen Betriebspunkt, an dem der beste Kompromiss für Lebensdauer,Steifigkeit und Wärmeentwicklung im Lager erreicht ist.

Für diese Lagerungsproblematik gibt es heute mehr oder weniger gut geeignete Loslager, etwa Zylinderrollenlager mit zylindrischer und konischer Bohrung oder Nadellager mit zylindrischer Bohrung.

Bei einem Zylinderrollenlager mit zylindrischer Bohrung kann durch geeignete Passungsauslegung und Auswahl der Lagerluft vor der Montage die Betriebsluft des Lagers stark beeinflusst werden. Es verbleibt jedoch immer ein bestimmter nicht beeinflussbarer Toleranzbereich der Lagerluft. Weiterhin ist auch nach dem Einbau eine gewisse Lagerluft notwendig, da die Montage eines Zylinderrollenlagers mit Vorspannung das Risiko von Vorschädigung der Laufbahnen birgt.

Bei Zylinderrollenlagern mit konischer Bohrung lässt sich durch das Aufschieben des Innenrings und damit durch das Aufweiten der Innenringlaufbahn die Lagerluft/Vorspannung genau einstellen.

Diese Vorgehensweise ist die Standardlösung in der Präzisionslagertechnik (etwa bei Werkzeugmaschinenspindeln). Nachteile besitzt dieses Systems darin, dass die Fertigung der konischen Wellenzapfen kostenintensiv und das Einstellverfahren aufwendig sind.

Bei Nadellagern mit zylindrischer Bohrung kann die Einstellung einer genauen Lagerluft/Vorspannung in gewisser Weise durch die Auswahl des richtig dimensionierten Nadelkranzes, d.h. mit dem richtigen Nadeldurchmesser, durchgeführt werden. Dieses Zupaarverfahren ist jedoch aufwendig, risikobehaftet und durch die hohe Lagerhaltung außerdem kostenintensiv.

Aus dieser Problematik heraus haben sich Entwicklungsingenieure von SKF das Ziel gesetzt, eine neue Lösung zu entwickeln: Das Ergebnis ist SKF Panloc!

Eine SKF Panloc Loslagereinheit besteht aus:

• einem der Einbaustelle angepassten Lagergehäuse, in der Regel mit Flansch,
• einem bordlosen Außenring mit leicht kegeliger Laufbahn, der im Lagergehäuse montiert ist,
• einem käfiggehaltenen, einreihigen Kegelrollensatz,
• einem bordlosen Innenring mit zylindrischer Bohrung und Laufbahn, der getrennt von Rollensatz und Gehäuse auf der Welle montiert werden kann, und
• einer als Stellring mit Außengewinde ausgeführten Bordscheibe, die auf der Planseite des Gehäuses angeordnet ist und über die der Kegelrollensatz gegen die leicht kegelige Laufbahn im Außenring stufenlos bis zur voreingestellten Lagerluft beziehungsweise Vorspannung angestellt werden kann.

Funktionsweise
SKF Panloc wird als komplette Loslagereinheit geliefert, bei der die erforderliche Loslagerverschiebung zwangfrei innerhalb des Lagers erfolgt. Jede Einheit ist auf die jeweiligen Betriebsbedingungen voreingestellt. Im Anlieferungszustand haben die Einheiten eine größere Lagerluft als vorgesehen. Nach dem Einbau wird durch Drehen der als Stellring ausgeführten Bordscheibe der Rollensatz gegen die leicht kegelige Laufbahn im Außenring angestellt.

Eine auf der Planseite des Lagergehäuses angebrachte Skala und eine Markierung auf der Bordscheibe erlauben die problemlose Einstellung der werksseitig festgelegten Lagerluft/Vorspannung. Die Skala ist von SKF nach den jeweiligen Passungen von Welle und Kundengehäuse geeicht. Eine Drehung der Bordscheibe um einen Teilstrich verändert den Wert der Lagerluft/Vorspannung um einen bestimmten Betrag, etwa um 5 µm.

Für die Bestimmung der Lagerluft/Vorspannung im Lager im Betrieb ist noch die Temperaturdifferenz von Innen- zu Außenring (abhängig von der jeweiligen Anwendung) zu berücksichtigen. SKF hat hierfür ein Programm entwickelt, mit dem die Lagerluft/Vorspannung im Betrieb unter Berücksichtigung aller Parameter berechnet werden kann.

Vorteile der SKF Panloc Lagereinheit:

• Einfache und genaue Einstellung der Lagerluft/Vorspannung
• Loslagerverschiebung innerhalb des Lagers
• Zylindrischer Passsitz für den Innenring
• Komplette Lagereinheit und dadurch einfache und zeitsparende Montage
• Hohe Steifigkeit
• Niedrige Betriebstemperatur
• Einfache Austauschbarkeit
• Für Fett- und Ölschmierung geeignet

Außerdem ergibt sich durch den Einsatz von SKF Panloc eine Senkung der Gesamtkosten beim Kunden:

• Keine Vormontage / keine Voreinstellung
• Geringe Montagezeit
• Komplette Unit, damit weniger Teile
• Weniger logistischer Aufwand.

Auslegung und Abrollverhältnisse
Die Auslegung der SKF Panloc Lagereinheit wurde an die zweireihigen hochgenauen Zylinderrollenlager der NN und NNU Bauweise und an die Nadellagerbaureihen NAO und NKI angelehnt, da es bei diesen Lagern besonders auf eine definierte Lagerluft/Vorspannung im Betrieb ankommt.

Die äußeren Abmessungen des Lagergehäuses werden nach Kundenwunsch gefertigt. Es ist auch ein Flanschdesign möglich. Die innere Geometrie des Lagers wird nach der Betriebsbelastung ausgelegt.

Das Liefersortiment richtet sich nach den Anforderungen der Kunden. Die Betonung liegt jedoch auf den Bohrungsdurchmessern d = 40/80/100/120 und 170 mm.

Die Abrollverhältnisse von SKF Panloc sind ähnlich wie bei Kegelrollenlagern. Dadurch, dass die Laufbahn des Innenringes gerade (Winkel 0°) und die des Außenringes leicht kegelig (Gesamtwinkel der Kegelrolle) ist, ergeben sich etwas ungünstigere Abrollverhältnisse als bei einem Standard-Kegelrollenlager, bei dem beide Laufbahnen unter einem bestimmten Winkel gefertigt sind.

Da aber der Winkel der Außenringlaufbahn von SKF Panloc sehr klein ist, entsteht dadurch kein nennenswerter Einfluss auf das Lager. Anschmierungen auf den Laufbahnen bzw. Lebensdauerreduzierungen sind dadurch nicht zu erwarten. Praktische Tests unter Betriebsbedingungen haben diese Erkenntnisse bestätigt.

Weiterhin entsteht durch die kegelige Rolle und durch die kegelige Außenringlaufbahn eine Axialkraft im Lager, die aber leicht vom Bord aufgenommen werden kann.

Steifigkeit
Mit dem SKF Berechnungsprogramm BEACON können Berechnungen zu Steifigkeit und Lebensdauer verschiedener Loslagerarten durchgeführt werden. Die folgenden Diagramme dienen zur Darstellung eines qualitativen Vergleichs verschiedener Loslagerarten und stellen keinen Absolutwertsvergleich dar. Es wurden als Testlager 1 ein Loslager auf Basis

Nadelrollenlager und als Testlager 2 ein Loslager auf Basis Zylinderrollenlager – mit gleichem Bohrungsdurchmesser – d gewählt.

In Diagramm 1 ist die Steifigkeit über Lagerluft/Vorspannung dieser verschiedenen Loslager bei gleicher äußerer Belastung aufgetragen. Die Steifigkeit von SKF Panloc mit Lagerluft sowie geringer Vorspannung liegt zwischen den beiden Testlagern. Der Vorteil von SKF Panloc ist jedoch, dass das Lager höher vorgespannt werden kann, da die Vorspannung erst nach der Montage eingestellt wird.

Dadurch besitzt SKF Panloc bei hoher Vorspannung eine größere Steifigkeit als die beiden Testlager, bzw. durch Erhöhung der Vorspannung kann bei der SKF Panloc Loslagereinheit die Steifigkeit einfach erhöht werden. Dies ist immer in Relation zur geforderten Lebensdauer zu sehen. Die konventionellen Loslager sind, wie oben beschrieben, aus Montagegründen nicht für hohe Vorspannung geeignet.

In Diagramm 2 sind die Lebensdauerwerte über der Vorspannung aufgeführt. Bei einer bestimmten Vorspannung ergibt sich die größte nominelle Lebensdauer des Lagers. Dieser optimale Betriebspunkt kann im Abgleich mit der Steifigkeit mit SKF Panloc präzise eingestellt werden. Bei den Testlagern liegt der optimale Betriebspunkt in einem nur schwer beeinflussbaren Toleranzbereich.

Die ersten Versuche haben die theoretischen Erkenntnisse bestätigt. Die detaillierte Beschreibung der Versuche würde den Rahmen dieses Artikels sprengen. Hier nur eine kurze Zusammenfassung.

• Es wurden folgende allgemeine Messergebnisse ermittelt:
• Geringes Schwingungsniveau und damit hohe Laufruhe
• Niedrige Betriebstemperatur (Messung der Öltemperatur)
• Geringe Reibung (Losbrechmoment)
• Einfache Einstellung der Lagerluft/Vorspannung
• Leichte Änderung der Lagerluft/Vorspannung zwischen den einzelnen Testläufen

Anwendungsgebiete
Druckmaschinen, wo es auf hohe Steifigkeit und Laufgenauigkeit ankommt und wo der Längendehnungsausgleich zwangfrei im Lager selbst erfolgen muss, sind eines der wesentlichen Einsatzgebiete für die neuen SKF Panloc Lagereinheiten. Für den Einsatz auf der Loslagerseite von Druckzylindern in einer Bogen-Offsetmaschine haben sie bereits ihre ersten Eignungstests mit Bravour bestanden.

SKF Panloc kann auch für die Lagerung von Platten- und Gummizylindern von Offsetdruckmaschinen zum Einsatz kommen. Mögliche weitere Hauptanwendungsgebiete sind Wehrtechnik, Kompressoren, Generatoren, Kalander oder Rührwerke.

SKF Panloc ist ein technisch wirksames und kostengünstiges System für alle Anwendungen, die eine definierte Lagerluft/Vorspannung bei gleichzeitiger Loslagerfunktion benötigen.