Drehverbindungen

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DREHVERBINDUNGEN

Gleichzeitige Übertragung von Axial- und Radialkräften

Drehverbindungen sind vielseitig einsetzbare Großwälzlager, die gleichzeitig Axial- und Radialkräfte übertragen sowie die daraus resultierenden Kippmomente aufnehmen. Sie eignen sich auf Grund ihrer hohen Tragfähigkeit hervorragend für Anwendungen mit hohen Belastungen.

Drehverbindungen gehören nicht zur Gruppe der Kugel- oder Rollenlager, da sie nicht wie diese auf eine Welle oder in einem Gehäuse montiert, sondern axial durch Verschraubung der Lagerringe mit der Anschlusskonstruktion verbaut werden. In der Regel ist die Einbaulage der Drehverbindungen aufliegend, aber es gibt auch Anwendungen und Einsatzfälle mit hängender oder vertikaler Montage.

Der Grundaufbau einer Drehverbindung besteht bei den einreihigen Bauformen aus je einem Außen- und Innenring und bei den mehrreihigen Bauformen aus bis zu drei Ringen, des weiteren Wälzkörpern die von Distanzhaltern auf Abstand gehalten und geführt werden, sowie einem abgedichteten Laufbahnsystem mit Fettschmierung.

Drehverbindungen unterscheiden sich anhand ihrer Wälzkörperformen und des Prinzips der Kraftübertragung, in Kugeldrehverbindungen und Rollendrehverbindungen, sowie ihre Sonderbauformen.


Drehverbindungen in der Praxis

Als wichtige Verbindungselemente finden Drehverbindungen vielfache Anwendung in:

  • den unterschiedlichsten Maschinen und Anlagen
  • wie beispielweise in der Rohstoffgewinnung
  • im Spezialtiefbau und Straßenbau 
  • der Erdbewegung
  • im Materialumschlag
  • im Fahrzeugbau
  • in der Automatisierungstechnik und Robotik
  • in der Luft- und Raumfahrttechnik
  • der Baustoffproduktion
  • Radar-, Satelliten- und Teleskopsystemen
  • der Medizintechnik oder im Werkzeugmaschinenbau

um nur einige Bereiche zu nennen.

Unser Lieferprogramm umfasst Drehverbindungen in den Abmessungen von Ø 200 mm bis Ø 5000 mm

Ausführungen und Bauformen
von Drehverbindungen

| ohne Verzahnung |

| mit Außenverzahnung |

mit Innenverzahnung |

  • Drehverbindungen werden unabhängig von ihrer Wälzkörper- und Lagerbauform in drei Ausführungen unterteilt.
  • Aus diesen drei Grundbauformen leiten sich weitere Lagerbauformen ab, die auf die verschiedensten Einsatzgebiete und Anwendungen optimal abgestimmt sind.
  • Dem Anwender stehen Standarddrehverbindungen oder Katalogtypen in großer Abmessungsbandbreite zur Verfügung, doch bei der überwiegenden Zahl handelt es sich um kundenspezifische Lösungen, die gemeinsam mit den Kunden entwickelt werden.

Unser Lieferprogramm

umfasst Drehverbindungen in den Abmessungen von Ø 200 mm bis Ø 5000 mm.

Serie 2000 – Profillager (leichte Reihe)

  • Einreihige Kugeldrehverbindungen ohne Verzahnung                                   
  • Einreihige Kugeldrehverbindungen mit Außenverzahnung                             
  • Einreihige Axial-Kugeldrehverbindungen mit Innenverzahnung

Serie 3000 - Vierpunktlager

  • Einreihige Kugeldrehverbindungen ohne Verzahnung                                   
  • Einreihige Kugeldrehverbindungen mit Außenverzahnung                             
  • Einreihige Axial-Kugeldrehverbindungen mit Innenverzahnung

Serie 4000 – Achtpunktlager (Doppelaxiallager)

  • Zweireihige Kugeldrehverbindungen ohne Verzahnung                                                             
  • Zweireihige Kugeldrehverbindungen mit Außenverzahnung                           
  • Zweireihige Kugeldrehverbindungen mit Innenverzahnung   

Serie 5000 - Kreuzrollenlager

  • Einreihige Rollendrehverbindungen ohne Verzahnung                            
  • Einreihige Rollendrehverbindungen mit Außenverzahnung                            
  • Einreihige Rollendrehverbindungen mit Innenverzahnung  

Serie 7000 – Axial-Radial-Rollenlager

  • Dreireihige Rollendrehverbindungen ohne Verzahnung                            
  • Dreireihige Rollendrehverbindungen mit Innenverzahnung                           
  • Dreireihige Rollendrehverbindungen mit Außenverzahnung  

Serie 8000 – Sonderbauformen von Drehverbindungen

  • Sonderbauformen von Kugel- und Rollendrehverbindungen für spezielle Anwendungen.
  • Ein-, zwei- und dreireihige sowie kombinierte Ausführungen (Kugel-Rollen-Drehverbindungen).
  • Ohne oder mit Verzahnung sowie Sonderverzahnungen und Formen.

Nomenklatur der ROTIS-Drehverbindungen


Aufbau einer Drehverbindung

am Beispiel einer einreihigen Kugeldrehverbindung:

 

1. Innenring

2. Außenring

3. Distanzhalter

4. Kugel

5. Dichtung



  • Unsere ROTIS-Drehverbindungen werden nach neuesten Entwicklungs- und Fertigungsstandards aus hochwertigen legierten Stählen hergestellt. Die nahtlos gewalzten Ringe liefern ausschließlich renommierte europäische Hersteller. Auf Grund der Technologie- und Projektentwicklung werden heute erfolgreich eine Vielzahl von Bauformen und Ausführungen von Drehverbindungen im Bereich von 200 mm bis 5000 mm Ø gefertigt.

Ringmaterial

Drehverbindungen werden aus niedriglegierten wärmebehandelbaren Stählen hergestellt. Meistens kommen nahtlos gewalzte Ringe aus C45+QT und 42CrMo4+QT, gemäß EN 10083-2 und EN 10083-3 bzw. 10083-3 mit strengeren Anforderungen zur Gewährleistung eines Temperatureinsatzbereichs von -20°C zum Einsatz.

  • ROTIS verwendet eine Vielzahl von Stählen, die auf Grund ihrer unterschiedlichen strukturellen Beschaffenheit (normalisiert oder vergütet) für die unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt werden können, wobei sich vergüteter Stahl sowohl für die Herstellung von Drehverbindungen als auch von Zahnrädern, die höheren Belastungen ausgesetzt sind, wesentlich besser eignet als normalvergüteter Stahl. Drehverbindungen werden standardmäßig aus C45 oder 42CrMo4 gefertigt.

Die folgende Tabelle zeigt die Bezeichnungen für die zwei weitverbreitetsten Drehverbindungs-werkstoffe nach Land und ihrer jeweiligen Werkstoffnummer gemäß EN 10083-2:2006 und EN 10083-3:2006:

LAND WERKSTOFFSCHLÜSSEL    
DEUTSCHLAND DIN Ck45 42CrMo4
ITALIEN UNI C45 42CrMo4
SPANIEN UNE C45K (F1140) 42CrMo4 (F8232)
JAPAN JIS S45C SNB7
SCHWEDEN SSSTAHL 1672 2244
USA AISI 16B45 4142

Für spezielle Anwendungen oder besondere Funktionsanforderungen wie dem Einsatz in hoher Luftfeuchtigkeit oder salzhaltigen Umgebungsbedingungen, ist jedoch die Verwendung anderer Werkstoffe möglich.

  • Edelstahl (z. B. nichtrostender martensitischer Chrom-Stahl 1.4034),
  • gehärtete Stahllegierungen,
  • Stahl der in kontrollierten Atmosphären gehärtet wird,
  • Aufgekohlter oder nitrierter Stahl,
  • Spezialstahl für extrem niedrige Temperaturen,
  • Leichtmetalllegierungen auf Aluminiumbasis.

Wälzkörper

Bei Kugeldrehverbindungen entsprechen die standardmäßig verwendeten Wälzkörper der DIN 5401, bei Rollendrehverbindungen werden Zylinderrollen nach DIN 5402 eingesetzt.

  • Der Werkstoff für die Wälzkörper entspricht 100Cr6 nach ISO 683-17. Auf Anfrage können jedoch auch andere Werkstoffe, wie beispielsweise nichtrostender Edelstahl 1.4125, verwendet werden.

Distanzhalter

Die zur Wälzkörpertrennung verwendeten Elemente (Abbildung 1 bis Abbildung 5) bestehen je nach Anwendung und Anforderung aus PA6, PA1010 oder PVC.

  • Für höhere Temperaturen über 70°C oder andere spezielle Anwendungen werden Abstandhalter aus Messing oder Distanzkäfige aus Stahl S355J2G3 verwendet. Je nach Anforderung können auch andere Materialien eingesetzt werden.

Distanzhalter Standardausführung für Kugeldrehverbindungen

Axialrollen-Distanzkäfig

Bandkäfig für Kugeldrehverbindungen

Radial- und Axialrollen-Distanzhalter

Kreuzrollen-Distanzhalter

Dichtungen

Drehverbindungen werden in der Regel mit integrierten Dichtungen auf beiden Seiten des Laufbahnsystems ausgeführt.

  • Die Dichtungen bestehen standardmäßig aus NBR-Profilen (Nitril-Butadien-Kautschuk NBR 70) und schützen die Laufbahnsysteme zuverlässig vor grober Verunreinigung und Umgebungsspritzwasser. Weiterhin haben sie die Funktion, den Schmierstoff in den Laufbahnsystemen zu halten.
  • Für besondere Einsätze in Hochtemperaturbereichen können Dichtungsprofile aus temperaturbeständigeren Materialien (Fluorkautschuk / Fluorkarbon-Kautschuk) eingesetzt werden.
  • Es können verschiedene Dichtungssysteme geliefert werden (Bild 6). Die standardmäßigen Lippendichtungen sind für den Einsatz von Drehverbindungen im allgemeinen Maschinenbau oder im Schwermaschinenbau ausreichend.

Dichtungssysteme

Für bestimmte Anforderungen in schwierigen Umgebungsbedingungen oder bei mechanischer Beanspruchung werden spezielle Dichtungsprofile und Anordnungen, Labyrinth- oder Mehrfachsysteme eingesetzt.

  • Trotz der Verwendung ausgewählter und für den Einsatzzweck optimierter Werkstoffe unterliegen die Dichtungsprofile einem Verschleiß, der durch nicht zu beseitigende Umwelteinflüsse verursacht wird.
  • Die Dichtungen müssen routinemäßig überprüft und gegebenenfalls ausgetauscht werden. Die Anschlußkonstruktion im Bereich der Dichtungen sollte so ausgelegt sein, daß von überstehenden oder herausragenden Bauteilen keine Gefahr mechanischer Beschädigungen ausgehen kann.

Daneben existieren jedoch verschiedene Anwendungen und Einsatzfälle in geschlossenen Antriebssystemen, bei denen die Abdichtung einseitig oder beidseitig entfällt und die Laufbahnen über den Ölkreislauf der Anlage versorgt und geschmiert werden.

Schmiersystem und Schmierstoffe

ROTIS Standard-Drehverbindungen sind mit einem Schmiersystem zur Schmierung der Laufbahnsysteme ausgestattet.

  • Die Schmieranschlüsse sind in der Regel radial angeordnet, haben ein metrisches Gewinde M10x1 und sind mit einem Standardschmiernippel (gerade Form) nach DIN 71412 versehen.

Andere Ausführungen des Schmiersystems wie axiale Anordnungen der Schmierbohrungen, alternative Größen und Formen von Schmiernippeln oder Gewinden sind möglich. Im Falle, daß kundenseitig eine Anlieferung der Drehverbindungen ohne Schmiernippel erwünscht ist, werden die Schmierbohrungen durch Standard-Kunststoffstopfen verschlossen.

  • Im Auslieferzustand sind die Laufbahnsysteme mit einem den Leistungsanforderungen entsprechenden Qualitätsschmierstoff erstbefettet. Die Nachschmierung (Fettschmierung) der Laufbahnsysteme kann manuell oder, besonders wartungsfreundlich, über Zentralschmieranlagen erfolgen.
  • Standardmäßig werden die abgedichteten Drehverbindungen mit bewährten Lithium-verseiften EP-Mehrzweckfetten renommierter Hersteller befüllt, welche sich für einen relativ breiten Anwendungsbereich mechanisch hoch belasteter Großwälzlager eignen. Je nach Verfügbarkeit sind dies in der Regel Castrol Spheerol™ EPL2 * oder Shell Gadus™ S2 V220 ** für die Laufbahnsysteme. Bei Anwendungen mit erhöhten Temperaturen wird vorzugsweise Mobil Mobilith SHC™ 460 *** verwendet.

Für spezielle Anwendungen und Einsatzzwecke in schwierigen Umgebungsbedingungen bietet die Schmierstoffindustrie ein breites Spektrum von Spezialschmierstoffen. Entsprechend der jeweiligen Leistungsanforderung wird der passende Schmierstoff bestimmt.

Laufbahnen

Die Kugel- und Rollenlaufbahnen der Ringe aus legiertem Vergütungsstahl werden feinst bearbeitet und induktiv gehärtet, um höchste Tragfähigkeit und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.

  • Die Härteprozesse sind einer der wesentlichen Faktoren für die Gebrauchs- und Lebensdauer einer Drehverbindung.
  • Die erreichte Härte liegt in einem Bereich von 56 bis 59HRc. Die Härtetiefe wird durch die maximale Scherspannung gemäß der Kontaktmechanik-Theorie und die Größe der Wälzkörper bestimmt.

Härteschicht Kugellaufbahn

  • Durch die induktive Härtung der Laufbahnen enthält jede Laufbahn einen sogenannten Härteschlupf.
  • Dies ist ein kleiner ungehärteter Bereich der Laufbahn zwischen Beginn und Ende der Induktionshärtung. Aus technologischen Gründen kann dieser Bereich nicht gehärtet werden.

Härteschicht Rollenlaufbahn einer dreireihigen Rollendrehverbindung


Die Position des Härteschlupfs befindet sich auf jedem Ring an der Markierung mit einem gestempelten, rot lackierten Buchstaben "M" (alternativ "S"), oder an der Position des Füllstopfens. Durch den Füllstopfen werden die Wälzkörper in das Laufbahnsystem eingesetzt, dieser befindet sich stets in der weichen Zone des Härteschlupfs. Die Drehverbindung muss immer so positioniert werden, dass sich der Härteschlupf in der am wenigsten belasteten Zone befindet.

  • Detaillierte Beschreibungen zur Positionierung des Härteschlupfs finden sich in den Herstelleranweisungen zum Einbau, der Schmierung und Wartung von Drehverbindungen.

Kennzeichnung des Härteschlupfs am Außen- und Innenring

Verzahnungen

Bei den Drehverbindungen in verzahnter Ausführung wird die Verzahnung überwiegend als Geradverzahnung ausgeführt, jedoch sind Schräg- und Sonderverzahnungen ebenso möglich.

  • Abhängig von der Bauart der Drehverbindung und den Anforderungen ist die Verzahnung normalisiert oder vergütet, also im Zustand des Grundmaterials und mit dessen Eigenschaften. Deshalb entspricht die Härte der Verzahnung der Härte des Grundwerkstoffes.

Bei besonderen Beanspruchungen und hohen Drehmomenten kann die Verzahnung in induktiv gehärteter Ausführung gefertigt werden.

  • Je nach Modulgröße werden die Zähne durchgehend, meist jedoch nur der Zahngrund gehärtet (nur die Zahnflanken und Zahnfüsse werden gehärtet).
  • Die Härtetiefe wird auf der Grundlage der Größe eines normalen Moduls mit einer Oberflächenhärte von 55±4HRc berechnet. Dies hat sich als die optimale Tiefe zur Vermeidung von Pittingbildung und Zahnbruch erwiesen.

Zahngrundhärtung


Aus technologischen Gründen wirken sich zahlreiche, aus dem maschinellen Bearbeitungsprozess der Zähne entstehenden Faktoren, auf die Rundlaufgenauigkeit der Verzahnungen aus. Die Verzahnungshärtung ist hierbei ein wesentlicher Faktor.

  • Daher wird die Position des maximalen Rundlaufs durch drei grün lackierte Zähne angezeigt, wobei der mittlere Zahn der mit der maximalen Rundlaufabweichung ist. Bei Außenverzahnungen wird dieser zusätzlich mit einem "+" und bei Innenverzahnungen mit einem "-" mechanisch gekennzeichnet.
  • Um den Verschleiß zu minimieren und die Gebrauchsdauer zu verlängern, ist eine korrekte Einstellung des Zahnflankenspiels zwischen der Verzahnung der Drehverbindung und dem Antriebsritzel bei der Montage zwingend notwendig.

  • Das empfohlenen Zahnflankenspiel beträgt 0,03 x m, wobei der Wert des Moduls für mm steht. Detaillierte Beschreibungen zur Einstellung des Zahnflankenspiels finden sich in den Herstelleranweisungen zum Einbau, der Schmierung und Wartung von Drehverbindungen.

Kennzeichnung des Zahnrundlaufs

Toleranzen

Die Allgemeintoleranzen der Standard-Drehverbindungen entsprechen der Norm ISO 286-1 und ISO 286-2.

  • Für Anwendungen mit höheren Genauigkeitsanforderungen wie z.B. in Industrierobotern, medizinischen Diagnostik- und Magnetresonanztherapiegeräten, Radaranlagen usw., können eingeengte Toleranzen und ein höherer Qualitätsgrad erreicht werden.

Korrosionsschutz

Zum Schutz der bearbeiteten Metalloberflächen vor Korrosion stehen, abhängig von den Anforderungen und Umgebungsbedingungen, verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung.

  • Standardmäßig werden ROTIS-Drehverbindungen mit industriell erprobten Korrosionsschutzmitteln etablierter Hersteller und Marken wie Castrol * oder Tectyl® **** geschützt. Der aufgebrachte lösungsmittelhaltige Standard-Korrosionsschutz reicht in der Regel für einen Schutzzeitraum von bis zu 12 Monaten unter normalen Lagerhaltungs- und Umgebungsbedingungen in gemäßigten Klimazonen.
  • Für einen längerfristigen Korrosionsschutz oder bei Lagerung in Umgebungsbedingungen wie etwa in Regionen mit salzhaltiger Seeluft oder höheren Umgebungstemperaturen, stehen verschiedene Korrosionsschutzsysteme, Beschichtungen (Verzinkungen) und Schutzlackierungen zur Auswahl.
  • Wenn nichts anderes vereinbart, werden Drehverbindungen standardmäßig in antikorrosives Papier und Folienumwicklung verpackt. Der Versand der Drehverbindungen erfolgt in horizontaler Lage auf geeigneten Holzkonstruktionen (Holzpaletten).
  • Um die Funktionsfähigkeit und Gebrauchsdauer von Drehverbindungen nicht zu beeinträchtigen, sind die detaillierten Beschreibungen, Hinweise und Vorgaben in den Herstelleranweisungen zum Transport, Lagerung, Einbau, Schmierung und Wartung von Großwälzlagern zu beachten. 

Kugel- und Rollendrehverbindungen und ihre Sonderbauformen


Kugeldrehverbindungen

Die Form der Wälzkörper, bei dieser Bauart sind es Kugeln, beschreibt das Prinzip der Kraftübertragung (Punktkontakt) und ist namensgebend.



Rollendrehverbindungen

Die Form der Wälzkörper, bei dieser Bauart sind es zylindrische Rollen, beschreibt das Prinzip der Kraftübertragung (Linienkontakt) und ist namensgebend.



Sonderbauformen

Neben den klassischen Hauptbauformen gibt es noch eine Reihe verschiedener Sonderbauformen für besondere Einsatzzwecke und Anwendungsfälle.


Typen und Bauformen von Drehverbindungen / Großwälzlagern


  • Einreihige Kugeldrehverbindung ohne Verzahnung
  • Einreihige Kugeldrehverbindung mit Innenverzahnung
  • Einreihige Kugeldrehverbindung mit Außenverzahnung

  • Einreihige Kugeldrehverbindung ohne Verzahnung
  • Einreihige Kugeldrehverbindung mit Innenverzahnung
  • Einreihige Kugeldrehverbindung mit Außenverzahnung

  • Zweireihige Kugeldrehverbindung ohne Verzahnung
  • Zweireihige Kugeldrehverbindung mit Innenverzahnung
  • Zweireihige Kugeldrehverbindung mit Außenverzahnung
  • Einreihige Rollendrehverbindung ohne Verzahnung
  • Einreihige Rollendrehverbindung mit Innenverzahnung
  • Einreihige Rollendrehverbindung mit Außenverzahnung

  • Dreireihige Rollendrehverbindung ohne Verzahnung
  • Dreireihige Rollendrehverbindung mit Innenverzahnung
  • Dreireihige Rollendrehverbindung mit Außenverzahnung

  • Sonderbauformen von Kugel- und Rollendrehverbindungen für spezielle Anwendungen
  • Ein-, zwei- und dreireihige sowie kombinierte Ausführungen (Kugel-Rollen-Drehverbindungen)
  • Ohne oder mit Verzahnung sowie Sonderverzahnungen und Formen

Sämtliche Angaben und Bezeichnungen gelten ausschließlich für Drehverbindungen des Herstellers ROTIS. Bitte beachten Sie, dass die genannten Produktspezifikationen und -merkmale aufgrund von Produktänderungen abweichen können und daher unverbindlich sind. Die gewünschten Produktspezifikationen und -merkmale sind daher im Einzelfall beim Kauf ausdrücklich zu vereinbaren.

* Castrol, Rustilo, und das Castrol Logo sind Markenzeichen oder eingetragene Marken der Castrol Limited (einem Unternehmen der BP Europa SE und Teil der BP p.l.c.) oder eines mit der BP p.l.c. verbundenen Unternehmen..

** Shell, Gadus, und das Shell Logo sind Markenzeichen oder eingetragene Marken der Royal Dutch Shell plc, oder eines mit der Royal Dutch Shell plc verbundenen Unternehmen.

*** Mobil, Mobilith und das Pegasus Design sind Markenzeichen oder eingetragene Marken der Exxon Mobil Corporation oder eines mit der Exxon Mobil Corporation verbundenen Unternehmen.

**** Die Marke Tectyl® und sämtliche Rechte sind im Besitz von Ashland Consumer Markets (Valvoline™) oder eines mit der Ashland Global Holdings Inc. verbundenen Unternehmen.

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