Einbau und Wartung der Wälzlager

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W ERKST ATT BÜCH ER

FÜR BETRIEBSBEAMTE, KONSTRUKTEURE ü. FACHARBEITER HERAUS GEGEBEN VON DR.-ING. H. HAAKE VDI

Jedes lie ft 50— 70 Selten stark, mit zahlreichen Textabbildungen

Preis: RM 2,— oder, ■wenn vor dem 1. Juli 1981 erschienen, RM 1.80 (10% Notnachlaß) Bei Bezug von wenigstens 25 beliebigen Heften je RM 1.50

D i e W o r k s t a t t b ü o h e r behandeln das Gesamtgebiet der W orkstattstechnik in kurzen selbständigen Einzeldarstellungen; anerkannte Fachleute und tüchtige Praktiker bieten hier das Beste aus ihrem Arbeitsfeld, um ihre Facbgenossen schnell und gründlich in die Betriebspraxis einzuführen.

Die Werkstattbücher stehen wissenschaftlich und betriebstechnisch auf der Höhe, sind dabei aber im besten Sinne gemeinverständlich, so daß alle im Betrieb und auch im Büro Tätigen, vom vorwärtsstrebenden Facharbeiter bis zum leitenden Ingenieur, Nutzen aus ihnen ziehen können.

Indem die Sammlung so den einzelnen zu fördern sucht, wird sie dem Betrieb als Gan­

zem nutzen und damit auch der deutschen technischen Arbeit im Wettbewerb der Völker.

Einteilung der bisher erschienenen Hefte nach Fachgebieten

I. W e r k s to ffe , H ilfss to ffe , H ilfsv e r fa lix e n Heft

Das Gußeisen. 2. Aufl. Von Chr. G i l l e s . . . . . 19

Einwandfreier Formguß. 2. Aufl. Von E. K o th n y ... 30

Stahl- und Temperguß. Von E. K o t h n y ... ' ... 24

Die Baustähle für den Maschinen- und Fahrzeugbau. Von K. Krekeler . . . 75

Die Werkzeugstähle. Von H. Herbers ... 50

Nichteisenmetalle I (Kupfer, Messing, Bronze, Rotguß). Von R. H in z m a n n 45 Nichteisenmetalle II (Leichtmetalle). Von R. Hinzmann . . . .- ... . ... 53

Härten und Vergüten des Stahles. 4. Aufl. Von H. Herbers . . . ... 7

Elektrowärme in der Eisen- und Metallindustrie. Von O. W u n d ram ... 69

Die Brennstoffe. Von E. K o t h n y ... 32

Öl im Betrieb. Von K. Krekeler ... 48

Farbspritzen. Von R. Klose ... 49

Rezepte für die Werkstatt. 3. Aufl. Von F. Spitzer ... 9

ü . S p a n g eb en d e F o rm u n g Die Zerspanbarkeit der Werkstoffe. Von K. K r e k e le r ... CI Hartmetalle in der Werkstatt. Von F. W. L e i e r ... 62

Gewindeschneiden. 3. Aufl. Von O. M. M ü l l e r ... 1

Wechselräderberechnung für Drehbänko. 3. Aufl. Von G. K n a p p e ... 4,

Bohren. 2. Aufl. Von J. Dinnebier und H. J. S t o e w e r ... 15

Senken und Reiben. 2. Aufl. Von J. Dinnebier ... 16

Räumen. Von L. Knoll ... 26

Das Sägen der Metalle. Von H. H ollaen d er... 40

Die Fräser. 2. Aufl. Von P. Zieting und E. B r ö d n er... 22

Das Einrichten von Automaten I (DieAutomaten System Spencer und Brown&Sharpe). Von K. S a c h s e ... 21

Das Einrichten von Automaten II (Die Automaten System Gridley [Einspindel] und Cleveland und die Offenbacher Automaten). Von P h. Kelle, E. Gothe, A. Kreil 23 Das Einrichten von Automaten III (Die Mehrspindel-Automaten, Schnittgeschwindig­ keiten und Vorschübe). Von E. Gothe, Ph. Kelle, A. K r e i l ... 27 Das Einrichten von Halbautomaten. Von J. v. Himbergen, A.Bleckmann, A.W assmuth 36 Die wirtschaftliche Verwendung der Mehrspindelautomaten. Von H. Finkelnburg 71

W E R K S T A T T B Ü C H E R

FÜR BETRIEBSBEAMTE, KONSTRUKTEURE UND FACH­

ARBEITER. HERAUSGEBER DR.-ING. H. HAAKE VDI

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Einbau und W artung“

der W älzlager

Von

W i l h e l m J i i r g e n s m e y e r

S c h w e in fu rt

Mit 102 Abbildungen, 2 Tafeln und 6 Tabellen im Text

B erlin

V e r l a g v o n J u l i u s S p r i n g e r

1 9 3 9

Inhaltsverzeichnis.

B e n e n n u n g der W ä lz la g e r t e i l e (Tafel II) B e n e n n u n g d er W ä lz la g e r (Tafel I)

Seite

3 4 I. B e s c h a f fe n h e it der S itz - und S tü tz flä c h e n

A. Einleitung ...

B. Maßgenauigkeit der Sitzflächen . . i . . . .

C. Rauhigkeit der S itzfläelien ... D. Formgenauigkeit der S itz flä c h e n ... E. Lagegenauigkeit der Sitz- und Stützflächen . 5 5 5 9 11 13 II. P rü fe n der S itz flä c h e n 14 14 15 A. Einleitung B. Meßfehler... 1. Fehler der Meßgeräte S. 15. — 2. Fehler durch unzulässige Abnutzung der • Lehren S. 15. — 3. Felder durch die Meßkraft S. 16. — 4. Fehler durch Tempe­ raturunterschiede S. 17. — 5. Fehler durch Maßübertragung, Ablesung und per­ sönliche Einflüsse S. 17. — 6. ISA-Grundsätze I, II und III S. 18. C. M e ß m it t e l... ... 1. Feste Lehren S. 19. — 2. Schraublehren S. 22. — 3. Zeigergeräto S. 23. 19 III. E in - u nd A u sb a u d er W ä lz la g er 23 23 25 A. Vorbereitende Arbeiten B. Arbeiten beim Ein- und Ausbauen 1. Ein- und Ausbauen von geschlossenen Querlagern mit zylindrischer Bohrung und Festsitz der Innenringe S. 25. — 2. Ein- und Ausbauon von Querlagern mit Spannhülsen S. 31. —- 3. Ein- und Ausbauen von Querlagcrn mit Abziehliülsen S. 34. — 4. Ein- und Ausbauen von Querlagern auf kegeliger Wellensitzfläche S. 37. — 5. Einbauen von Längslagern S. 41. C. Schmierung...42

D. L a u fp r ü fu n g ... 43

IV. W a rtu n g d er W ä l z l a g e r ... 44

A. Aufgabe der W a rtu n g ... 44

B. Überwachen der Lager... 45

C. Nachsehmieren und Reinigen der L a g e r ... 46

D. Lagersohäden und ihre Ursachen ... 50

Einleitung S. 50. — 1. Schälung S. 50. — 2. Verschleiß S. 54. — 3. Strom­ durchgang S. 58. — 4. Risse S. 59. — 5. Rost — Reibrost S. 64. — 6. Freß- spuren — Ansehmieren S. 63. — Instandsetzen S. 64. H a u p t m a ß e . ... 65

Hauptmaßc der Querlager (Tabelle 5 ) : . 66 Hauptmaße der Längslager (Tabelle 6 ) ... 68

'l 2/1 ££3

Benennung der Wälzlager. 3

T afel

I. Benennung dev Wälzlager.

Wälzlager

(Axiallager) Längslager

Kugellager

LJ LJ (Axialkugellager) f f ^ J I ______Längskugellager einseitig wirkend 'Axialkugellager) LängskugeHager zweiseitig wirkend

«31

Rollenlager

ö Längszylinderrollenlager (Axialzylinderrollenlager)

ifi m

(RadiaHager) Querlager

Kugellager

Pendelkugellager

Radiax/ager dochschu/ierfager

Ril/enkugellager m it Einfüllöffnung Schullerkuge/Iager

ScfirägkugeHager

Dreipunki/ager

Vierpunktlager

Rollenlager

Zylinderrollenlager

Federrollenlager

N adellager

Kege/rollenlager

Pendelrollenlager

Ponnenlager

m 0

0

3 0

0

. 0

. n

pTTTHj

- F F

0 -

0 003

4

Tafel II. Benennung der W älzHgerteile.

äußerer Laufring (Außenring)

—KugelJfrä/zkörper) Rollkörper Käfig (ßJechkäfig) innerer Laufring (Innenring)

Seitenfläche (Seife) ■

“T j V V t — Schutterbohrvngsfläche .^Nante)fläche (Mantel)

Rundunosfläche

\( f) ç - io u tflâ c h e , Rif/e, Laufhai NySchuiïerm onte/flâche

Seitenfläche (S eife)"

'Bohrungsfläche ( Bohrung) Lagerprofil

■Rundungsprofil

■Rundungskante

— RUtenprofU

•Ri/tensoh/e. Riflengrund 'Schütter

FinsteRring balliger Außenring LinfäHnute

Schulterring (Stuf¿ring)

Ringnut im Außenring

flansch am Außenring

-Oichtungsscheibe

-Laufspur

ßordbohrungsfläche Lauffläche, Laufbahn Bordführurigsfläche Abschrägung

■freier Laufring

■Ro/fenseitenfläche (Rollenseite) Bordmonteifläche (ßordm anfet) Bord

Bordführungsfläche Bin stich freier Laufring

Zylinderrolle, Rolleßdätzkärpei) Käfig, (Massh/käflg) Bordring (Fuhrungsring)

^ M antelfläche (H anfet) -R undungsfläche (Rundung) -S eiten flä ch e (Seite) - ,Wellenschcibe (enge Scheibe) - Rundungsfläche ( Rundung) -ßohrungsfläche ( Bohrung)

"G ehäusescheibe (weife Scheibe)

■ RoHenmonte/fläche (Rollenmantel)

W inke/ring

■Schulterring (S tü tzu n g )

■ballige Lauffläche

■Kegelrolle

-große Seitenfläche iS eite)

■führungsbord Halte bord

kleine Seitenfläche (Seife)

°endelrolle (fonnenroHe) Führungsbord -Haltebord

Leitring

- Rodel

—Langrotle m it Gnschnärung

H aller W arze

Außenbüchse

~=-Ro!tenkorb (Rollen m it K äfig)

> federroRe

■M nkelschlitz

Unterfagscheibe(Finstellscheibe) ballige Scheibe ( lehäusescheibt)

■flache Scheibe (WeHenscheibe)

Unterlegscheiben (flnsteHscheiben) ballige Scheiben ( Gehäusescheiben)

Spreizring

Abziehhülse (geschützte Kegelhülse)

—Abziehmutter

^ Schlitz

Spannhülse (geschlitzte Kegelhülse)

f ^^-'Sicherungsblech

—-Sicherungs/appen

~ i ■-» ? - - Spannhülsenmutter

Klemm hülse (geschlitzte Kegelhülse)

Ł J , 1

Sicherungslappen

I. Beschaffenheit der Sitz- und Stützflächen.

A. E inleitung.

E s ist eine der wichtigsten Aufgaben des Betriebsm annes, bei der H erstellung und dem Zusam m enbau der Teile einer Maschine dem au f der Zeichnung d a r­

gestellten Idealzustand so weit wie möglich nahezukom m en. N ur n enn die A us­

führung den A nnahm en und Vorschriften des K onstrukteurs entspricht, k ann die beabsichtigte W irkung und berechnete Lebensdauer wirklich erreicht werden.

Die zylindrischen Sitzflächen und ebenen S tützflächen au f der Welle und im Gehäuse, die zur Aufnahm e von W älzlagern dienen, erfordern ganz besonders große Sorgfalt sowohl hinsichtlich der Tolerarizhaltigkeit und O berflächenrauhigkeit als auch in bezug a u f ihre Form - und Lagegenauigkeit W enn die notwendige A us­

tauschbarkeit gew ährleistet sein soll, ohne daß sich zu großes oder zu kleines Spiel oder Überm aß ergibt, dann dürfen gewisse Toleranzen nicht überschritten werden.

Auch m it R ücksicht au f eine möglichst hohe Betriebssicherheit sollen die Istab- m aße und die sich daraus ergebenden Passungen der Laufringe innerhalb der v or­

geschriebenen Grenzen liegen. D er wünschenswerte Sitz bleibt aber n u r erhalten, wenn die Rauhigkeit- der P aßflächen so gering ist, daß sie im B etrieb keine wesent­

lichen Veränderungen erfährt. Die theoretisch gegebene Tragfähigkeit eines W älz­

lagers und' die geringste Reibung können in der Praxis n u r dann erreicht -werden, wenn nicht n u r die Form genauigkeit der Lagerteile, sondern auch die der Sitzflächen a u f der Welle und im Gehäuse dem Idealzustand möglichst nahekom m t. Man d arf nie vergessen, daß sich die Laufringe der W älzlager wegen ihrer geringen Eigensteifigkeit der Form der zugehörigen Paßflächen fast vollkommen anpassen.

Von ebenso großer B edeutung sind die Abweichungen von der theoretisch rich­

tigen Lage der ebenen seitlichen Stützflächen und der zylindrischen Sitzflächen zweier Lagerstellen zueinander. Diese Fehler können entweder bei der Bearbeitung und Montage oder durch Wellenbiegungen, durch Federung der Gehäuse und nachträglichen Versatz entstehen. Sie verschlechtern nicht nu r die Laufeigen­

schaften der Lager durch Geräuschbildung, sondern gefährden auch die B etriebs­

sicherheit durch Überbeanspruchung des K äfigs und der Laufbahnen.

B. Maßgenauigkeit der Sitzflächen.

Die B earbeitung der Sitzflächen von Wellen oder Gehäusen erfolgt in fast allen W erkstätten nach den Richtlinien des ISA-Passungssystems, bei dem die Toleranzen fü r ein bestim mtes N ennm aß nach ihrer Größe und Lage gestuft sind.

E s ist die Aufgabe der W e rk statt, dafür zu sorgen, daß die sich aus dem N enn­

m aß und den Grenzabm aßen ergebenden Grenzmaße nicht unter- oder ü ber­

schritten werden. J e nach der Lage und Größe der „M aßtoleranzen“ der zu verbindenden W erkstücke ergibt sich entweder ein größtes und kleinstes Ü ber­

m aß, Ü berm aß und L u ft oder eine größte und kleinste Luft. Die Größe dieser Schwankung der Passung, die sog. „P aßtoleranz“ , ist gleich der Summe der „M aß­

toleranzen.“

D a eine gewisse Toleranz bei der H erstellung gleicher Stücke nicht zu v e r­

meiden ist, m uß m an auch eine gewisse Schwankung des S itzcharakters in K a u f nehmen. Es wäre aber falsch, wenn m an die Zweckmäßigkeit einer Passung nach

A bb. 1. M aB strcuung.

den äußersten Grenzfällen beurteilen würde. Hierbei m uß vielm ehr die W ahr­

scheinlichkeit für das A uftreten der Grenzfälle und dam it die „Streuung der Istab m aß e“ innerhalb der Maßtoleranz und die „Streuung der Sitze“ bei zufälligem Zusamm entreffen irgendwelcher S tücke.beachtet werden. Im folgenden soll durch einige Beispiele die B edeutung der „S treuung“ für die W ahrscheinlichkeit des A uftretens der Grenzfälle klargestellt werden1.

I n den folgenden graphischen D arstellungen ist die Toleranz au f der Abszisse aufgetragen und in 1 p unterteilt. Die Höhe des Rechtecks über jedem Toleranz­

teil von 1 p ist ein M aßstab für die Anzahl der Stücke, die in den betreffenden B e­

reich fallen ; die Höhe der Ordinate für ein bestim mtes Spiel oder Überm aß ist der M aßstab für die Anzahl der Sitze gleicher A rt. Die Streuung wird naturgem äß um

so besser erkennbar, je feiner die Toleranz u n ter­

teilt wird. F ü r diese U ntersuchungen wurde 1 p zugrunde gelegt, da die Streuung aus der ge­

w ählten D arstellung deutlich genug erkennbar wird und eine höhere M aßgenauigkeit bei den für die Prüfung von W älzlagern und Sitzflächen üblichen Verfahren nicht zu erreichen ist.

Zunächst sei als einfachster Fall angenommen, daß die Istabm aße der Bohrungen von 11 R ingen und die der Durchmesser von 11 W ellen entspre­

chend Abb. 1 in dem Toleranzgebiet verteilt liegen. A uf jedes Toleranzteil von 1 p entfällt also ein Stück. Die M aßstreuung wird durch eine gerade Linie (Streulinie) dargestellt. W enn nun die einzelnen Bohrungen und Wellen beliebig gepaart werden, dann ergibt sich nach der W ahrscheinlichkeitsrechnung die in Abb. 2 dargestellte „Streulinie der Sitze“

(Spiele oder Übermaße). Die W ahrscheinlichkeit dafür, daß ein Grenzfall vorkom m t, ist \ : n , die W ahrschein­

lichkeit für das gleich­

zeitige Zusam m entref­

fen zweier Grenzfälle ist 1 : n {n — 1). Bei der in Abb. 1 angenom­

m enen Streuung ergibt sich also für einen Grenzfall die W ahr­

scheinlichkeit 1:11 und fü r beide gleichzeitig die W ahrscheinlichkeit 1 :1 1 0 . Die graphische Darstellung der Abb. 2 zeigt, daß die Grenzfälle m it einem Spiel von 0 p und 20 p verhältnism äßig selten Vorkommen, während das Spiel m ittlerer Größe 11 mal so häufig au ftritt, trotzdem eine sehr ungünstige M aßstreuung zugrunde gelegt wurde.

W enn eine M aßstreuung für Bohrung und M antel nach Abb. 3 ange­

nommen wird, kom m en die Verhältnisse der wirklichen Streuung bei Massen­

fertigung schon viel näher. D ann ist näm lich die W ahrscheinlichkeit für das 1 Die folgende Darstellung ist den Hausmitteilungen der Vereinigten Kugellager- fabriken AG. Sclnveinfurt entnommen.

A bb. 2. S treu u n g d e r Spiele.

o +i *b +3 *f +s *s +7 +# +s +toiu Abmaße (36ßohrungen)

-Toleranz-

-Gauß Kurve derSfreuung .Gauß-Kurve

derSfreuung

Abmaße (sooidellen)

Maßgenauigkeit der Sitzüäehen.

Zustandekom m en eines Spiels m ittlerer Größe 146 mal so groß wie für einen Grenzfall (Abb. 4).

Die W ahrscheinlichkeit für das A uftreten der Grenzfälle wird aber noch geringer, wenn die in der P raxis bei Massenfertigung wirklich vorkomm ende M aßstreuung zugrunde gelegt wird. Abb. 5 zeigt das Ergebnis der Prüfung

Streulinie derSpie/e

Toleranz

Toleranz

0 -1 -2 -3 -7 -5 -6 -7 -8 -3 - 10p.

Abmaße ('36 Wellen) A b b . 3. M aß streu u n g .

A bb. 4.

3 10 f l 12 13 11 15 Spiel,

S treu u n g d e r Spiele.

von 500 Bohrungen und 500 Wellen und die mengenmäßige Ver­

teilung in dem Tole-

-Tokranz-

y/yVKvvv ■y'y.

\ \

Vs/s

fMi ■ 1 1

m

1 0 -1 -2 -3 -1 -5 -5 -7 -S -3 -10 -11 -12 -13 -1 Abmaße fiooBohrungen)

A bb. 5. M aßstreuung.

8

'Sfreuf¡nie der Sitze JSpiele und Übermaße)

^ - w -3 - 8 - 7 - 6 ~ 5 - ¥ - 3 - 8 -1 0 1 8 3 f S 6 7 8 3 70 17 73 13

{ Übermaß— j Spie,i }

tbeorefiscbes Grdßü/bermaß ihecrefiscbes Größ/spie/

ranzgebiet. Die Streuung der Sitze bei beliebigem Austausch geht aus Abb. 6 hervor. Bei dieser Streuung ist die W ahrscheinlichkeit für das E n tstehen eines

Spiels m ittlerer Größe etwa 730mal so groß wie für einen der Grenzfälle. 94,3 °/o der Sitze umfassen n u r den halben Bereich der möglichen Streuung.

Bei beliebigem Austausch der Teile ist also die Wahrscheinlichkeit für das Z u ­ sammentreffen der Ch'enzfälle sehr gering, und zwar um so geringer, je größer die Anzahl der Stücke ist. Eine Toleranzeinschränkung mit Rücksicht auf die Ch'enzfälle bedeutet daher eine äußerst unwirtschaftliche Maßnahme.

Um eine Passung richtig zu beurteilen, ist cs am besten, praktische Übungen m it einer genügend großen Anzahl von W erkstücken oder zu diesem Zweck an ­ geschaffter Übungssätze vorzunehmen, deren Form genauigkeit und Oberflächen­

rauhigkeit m it den W erk­

stücken übereinstim m t. Das Gefühl v erm ittelt erst die richtige K enntnis über das Wesen eines Sitzes. Die B etrachtung der Zahlen­

w erte der Toleranz allein ohne diese Erfahrung ge­

nü gt nicht.

W enn aber die Grenz­

fälle unbedingt vermieden werden müssen, dann ist im allgemeinen ein Aus­

suchen in 2 oder m ehr G ruppen zweckmäßig. Da-

_ m m bei k ann m an offenbar

a P a ß to le ra n z = Tl— T z 0 b P a ß to le ra n z ** Tj4 T z , . „ . ,

den günstigsten Zustand

A bb. 7. P a ß to le ra n z beim Z u s a m m e n g e h e n d e r einzelnen Teile. erreiohen, wenn jedes Lager dem entsprechenden Zapfen zugeordnet wird. Dies ist an einem einfachen Beispiel zu erkennen.

Angenommen, es seien 11 Lager vorhanden, die m it 11 Sitzflächen kom biniert werden sollen. Die Streuung sei die gleiche (Abb. 7). Die Zapfen und Lager sind m it den Ziffern 1 • • • 11 gekennzeichnet. Das Lager R x werde m it dem Zapfen Zj,

Rauhigkeit der Sitzflächen. 9 das Lager I i2 m it dem Zapfen Z 2 kom biniert usw. E s ergibt sieh in allen Fällen das gleiche Überm aß oder die gleiche L uft. Die Paßtoleranz is t =s 0. Bei einer K om bination von Z 1 m it R n bis Z n m it R v wie au f der rechten Seite dargestellt, b eträgt die Paßtoleranz dagegen die Summe der Maßtoleranzen.

E s ist Idar, daß das Aussuchen immer in einem für die Paßtoleranz günstigen Sinne vorgenommen werden kann. W enn m an glaubt, eine gewisse Paßtoleranz nicht überschreiten zu können, wird m an am einfachsten zum Ziel kommen, wenn das gesamte Toleranzgebiet aufgelöst wird in einen Bereich m it beliebigem Austausch und ein anderes Gebiet, in welchem die Teile zusammengesucht werden (Abb. S). E s werde angenommen, daß die Lager der Gebiete 1 und I beliebig gepaßt werden, während

für die anderen Gebiete insofern ein Zusam m en­

suchen stattfin d et, als Gebiet I I I m it 3 und I I m it 2 gepaart werden.

D ann wird die P aßtole­

ranz von T zi -f- Ti.\ be­

stim m t nicht überschrit­

ten. Man kann aber auch entsprechend Abb. 8 b in G ruppen unterteilen und innerhalb der Gruppen beliebig zusammensetzen.

Die Paßtoleranz ist dann T z i + Tja bzw. Tz2 + Ti.o-

B ei diesen Überlegun­

gen darf nicht vergessen werden, daß das Zusammen­

suchen zwecks Erzielung

einer sehr kleinen Paßtoleranz nur dann aufgeht, d. h. nur dann für jeden Zapfen ein entsprechendes Lager vorhanden ist, wenn die Maßstreuung beider Werkstücke genau gleich ist. Aus diesem Grunde wäre es geradezu widersinnig, die Toleranz des einen Teiles kleiner zu machen als die des anderen Teiles. Trotzdem läuft m an Gefahr, daß das Zusammensuchen nicht wie gewünscht aufgeht, vor allen Dingen, wenn zu geringe Mengen zur Verfügung stehen. Die Forderung, für die restlichen Stücke passende Lager zu erhalten, bedeutet aber nichts anderes als eine wesentliche Toleranzvcrkleinerung.

Von manchen Abnehmern wird darüber Klage geführt, daß die Lager der einen F irm a m ehr am oberen Grenzabmaß liegen, die der anderen dagegen m ehr am unteren Grenzabm aß, und der W unsch nach einer Vereinheitlichung aus­

gesprochen. Auch eine solche Forderung ist nicht ohne wesentliche Mehrkosten zu erfüllen. Eine Vorschrift über die Streuung, gleich welcher A rt, ist immer gleich­

bedeutend m it einer Toleranzeinschränkung.

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A bb. s. P a ß to le ra n z bei U n te rte ilu n g d e r T oleranz in G ruppen.

b beliebiger A us- a Zusam m ensuchcn a n d e r G utseite u n d A usschußseite

ta u sc h in je d e r G ruppe.

C. Rauhigkeit der Sitzflächen.

W enn die wünschenswerte Passung au f die D auer erhalten bleiben soll, ist es notwendig, daß mindestens eine dem Schliff des Lagers gleichwertige Ober­

flächenbeschaffenheit erzielt wird. Bei gedrehten Wellen ist die R auhigkeit im allgemeinen zu groß, da der Stahl Riefen in G estalt eines m ehr oder weniger

10

feinen Gewindes erzeugt. Die gewöhnlich gedrehte Fläche zeigt bei einer V er­

größerung von 1 : 200 ein Profil entsprechend Abb. 9a.

F ü r eine bestim m te Pressung ist bei einer sehr rauhen Oberfläche entsprechend Abb. 9 a ein größeres "Übermaß erforderlich als bei einer g latten Oberfläche e n t­

sprechend Abb. 9b. Bei Bewegungssitzen h a t die R auhigkeit die gleiche B e­

deutung wie bei Ruhesitzen, wenn eine gute Passung und eine möglichst geringe A b­

nutzung erreicht werden soll.

Schon bei dem E inbau der Lager werden die K uppen p la tt gedrückt, so daß der etw a bei der K ontrolle m it Rachenlehren festgestellte Durchm esser in W irklichkeit nicht m ehr vorhanden ist. Die Welle besitzt also tatsächlich nicht das in R echnung ge­

setzte Überm aß. E in Lockern der Laufringe ist leicht mög­

lich, vor allen Dingen, wenn das Istabm aß an der unteren Grenze der Toleranz liegt.

Dieser Zustand ist auch gefährlich bei einer an sieh zulässigen losen Passung, die aber im Betrieb keine Erw eiterung des Spiels erfahren darf. W enn bei einer gedrehten Fläche zunächst nur die K uppen als Auflage dienen, dann ist eine schnell fortschreitende Verformung und dam it eine unzulässige Vergrößerung der L uft bestim m t zu erwarten. Besonders bei stoßweiser Belastung ist daher au f die Oberflächenbeschaffenheit großer W ert zu legen.

Die R auhigkeit h a t bei den Gehäusesitzflächen die gleiche B edeutung wie bei den Sitzflächen der Welle. Infolge des größeren Umfanges ist die spezifische Belastung geringer, die L u ft der lose sitzenden Außenringe ist aber im allgemeinen größer. Die Verformung in der Breite des Außenringes bedeutet eine große Gefahr, weil sich der R ing festsetzen kann und dann die etwa durch die W ärm edehnung hervorgerufene axiale Beanspruchung in voller Höhe von dem Lager aufgenommen werden muß.

D as in m anchen W erkstätten benutzte M ittel der A ufrauhung der Sitzflächen durch Körnerschläge oder Ränclerieren bedeutet eine große Gefahr für die T rag­

fähigkeit des Lagers. Außerdem wird eine schnelle Lockerung und ein starker Verschleiß des Ringes hervorgerufen. Grundsätzlich sollte daher in allen Fällen, wo die Toleranz der Sitzfläche entweder bei der B earbeitung oder durch vorher­

gegangenen Verschleiß unterschritten ist, ein Nachschleifen der Sitzfläche er­

folgen. D am it eine gewisse Einheitlichkeit erzielt wird, ist zu empfehlen, als Zwischenstufe ein Maß m it der Endziffer 8 oder 3 zu wählen. Noch günstiger ist es natürlich, vor allen Dingen im Interesse des Besitzers der Maschine oder des Fahrzeuges, wenn au f die Verwendung nichtm aßhaltiger Wellen überhaupt v er­

zichtet wird.

Bei großen Lagern kann es allerdings w irtschaftlich sein, nach M itteln und W egen zu suchen, um die Welle oder W alze wieder verwendungsfähig zu machen.

E s gibt heute mehrere Verfahren, m it denen auch ganz dünne Schichten au f­

getragen werden können und eine gute Verbindung des alten und neuen M aterials

A b b . 9 a . P rofil d e r L ä n g ssc h n ittk a n te ein er g ed re h te n F lache.

A bb. 9 b., Profil d e r L ä n g ssc h n ittk a n te ein e r geschliffenen F läche.

Formgenauigkeit der Sitzflächen. 11 erzielt wird. E in Aufschweißen von M aterial ist meistens bedenklich, vor allen Dingen, wenn der norm ale Durchmesser der Welle bereits bis zur zulässigen Grenze beansprucht ist. Bei geringen Fehlern kann im N otfall durch Verchromen oder Verzinnen eine Verengung oder Vergrößerung erzielt werden. Dieses V er­

fahren ist aber n u r bei großen Lagern wirtschaftlich.

D. Fornigciiauigkcit (1er Sitzfläclien.

Ü ber die Form genauigkeit irgendeines Maschinenteils werden von seiten des K onstrukteurs leider in den meisten Fällen keine Angaben gem acht; m an begnügt sich im allgemeinen dam it, für die zu bearbeitenden Flächen an irgend­

einer Stelle einen Durchmesser m it den Grenzabinaßpn einzutragen. Auch im Betrieb wird oft übersehen, daß m an zu einer ganz falschen Beurteilung einer Passung kommen kann, wenn m an die P rüfung z .B . einer Zylinderfläche au f die Feststellung der Toleranzhaltigkeit an

irgendeiner Stelle beschränkt. Mit R ücksicht a u f einen möglichst leichten und gleichmäßigen L au f sonne eine lange Lebensdauer und hohe B etriebs­

sicherheit der Wälzlager muß bei der B earbeitung der Teile dafür gesorgt werden, daß nicht nur an keiner Stelle die vorgeschriebene Toleranz ü ber­

schritten wird, sondern auch die A b­

weichungen von der Form genauigkeit so klein gehalten werden, wie es für die jeweiligen Betriebsbedingungen er­

forderlich ist. I n der Abb. 10 sind die möglichen Fehler schematisch darge­

stellt. Die Abb. a und b zeigen die U nrundheit; ein S chnitt senkrecht zur Achse ergibt keinen Kreis, sondern eine Ellipse oder eine andere Verzer­

rung z. B. ein Gleichdick. Die Fig. c läßt erkennen, daß zwei gegenüber­

liegende M antellinien nicht parallel zur Achse liegen, die Sitzfläche der

Welle ist kegelig. In den Abb. d, e und f ist die M antellinie keine Gerade, sondern eine irgendwie gekrüm m te Linie (Krümmungsfehler)1.

J e höhere Anforderungen an das betreffende Maschinenteil gestellt werden, um so geringer müssen die oben dargestellten Fehler sein. Bei M antelflächen (Wellen) ist die E inhaltung enger Toleranzen wesentlich leichter als bei B oh­

rungen (Gehäusen). Die Größe der U nrundheit hängt in erster Linie von der Güte der Bearbeitungsmaschine ab. Sic kann aber auch beeinflußt werden von der Einspannung des W erkstückes und der Form desselben. Is t die W andstärke sehr ungleichmäßig, dann t r i tt leicht ein nachträgliches Verziehen ein. In manchen Fällen ist es daher zweckmäßig, die F ertigbearbeitung nu r bei geringer S pan­

abnahm e oder kleinem Schleifdruck vorzunehmen, um die Erw ärm ung des W erk­

stückes niedrig zu halten. Die kegelige Form einer Bohrungs- oder Mantelfläche ist in erster Linie die Folge fehlerhafter Schlittenführung der Werkzeugmaschine.

Abi). 10. F o rm fe h le r.

1 Ki e n z l e: Wege zum zuverlässigen Werkstückmaß. Werkst.-Teckn. 1937 Heft 23.

12

U m einen solchen Fehler zu erkennen, ist es notwendig, das erste W erkstück genau zu prüfen.

Abweichungen von dem parallelen und geraden Verlauf der Mantellinien kann m an nu r durch sorgfältige Prüfung, über die Breite der Sitzfläche hinweg, be­

obachten. D erartig geformte Flächen sind von großem Nachteil für den Sitz der Laufringe, da sie der Anlaß zur Bildung des „R eibrostes“ sind. D er Laufring kann an den nicht u n terstü tzten Stellen federn. Die geringen Bewegungen u n ter hoher L ast führen zu einer Oxydation der Oberflächen. Gleichzeitig wird durch die n u r stellenweise vorhandene wirklich innige Verbindung die zwischen beiden Oberflächen bestehende Pressung wesentlich beeinflußt, so daß eine Lockerung eintreten kann. Außerdem ergibt sich eine B eeinträchtigung der Tragfläche, weil die nicht u n terstützten Zonen u nter der Belastung federn und der R est der Laufbahn entgegen dem der Berechnung zugrunde gelegten Zustand eine viel höhere spezifische L ast aufnehmen muß.

Solche fehlerhafte Sitzflächen sind von ganz besonders großem N achteil bei allen Rollenlagern, da die Form der Laufbahn in gleichem Maße gestört wird.

Bei Lagern m it Punktberührung, z. B. einreihigen Kugellagern, ist die Einw irkung geringer. Die Nachteile sind bei Laufringen m it losem Sitz genau die gleichen wie bei solchen, die aufgepreßt wurden.

Krüm m ungen treten besonders leicht auf, wenn die Wellen nach der m echa­

nischen B earbeitung etw a durch Schmirgeln von H an d a u f das richtige Maß gebracht werden, falls diese Operation nicht m it einer beinahe an K unstfertigkeit grenzenden Sorgfalt erfolgt. Es kann daher nicht genügend eindringlich au f diese Gefahr hingewiesen werden. Selbstverständlich ist auch eine nachträgliche ö rt­

liche B earbeitung der Sitzfläche unzulässig, weil ein Tragen des Laufringes an dieser Stelle unmöglich ist. In einem Falle konnte folgende Beobachtung gem acht werden: Um eine durch einen Schlag m it einem h arten Gegenstand hervorgerufene Beschädigung des Schenkels zu beseitigen, h a tte der betreffende A rbeiter die Hiebnarben m it einer Feile beseitigt. Die dadurch hervorgerufene viel stärkere Beschädigung des Schenkels war deutlich au f der Laufbahn des Innenringes zu erkennen. Die Laufspur besaß an dieser Stelle eine wesentlich geringere Breite.

Durch diese Beobachtung wurde m an veranlaßt, den Z ustand des Schenkels zu untersuchen.

W enn auch die Durchmessertoleranz der Sitzflächen bei Verwendung geschlitz­

te r Kegelhülsen wesentlich größer sein kann als bei Lagern m it zylindrischer Bohrung, so bedeutet dies nicht, daß die Abweichungen von der R undheit, der Zylinder- oder Kegelform, die gleiche Größenordnung haben dürfen. Sowohl für die Zuverlässigkeit des Sitzes als auch für die Laufgenauigkeit müssen die gleichen Anforderungen gestellt werden wie bei Lagern m it zylindrischer Bohrung. Ganz besonders trifft dies a u f die Kegelflächen zu, die möglichst genau gleiche Steigung haben sollten, um eine gleichmäßige Aufweitung über die ganze Breite des L auf­

ringes zu ergeben und dam it gleichzeitig einen gleichmäßigen Sitz der Kegel­

flächen. Bei nicht übereinstim m enden Kegeln findet m an den vom zylindrischen Sitz her bekannten R eibrost. Außerdem besteht die Gefahr, daß sich die Hülsen allmählich lockern. Das gleiche trifft selbstverständlich für den Sitz der H ülsen- bohrung a u f dem Zapfen zu. Auch diese Flächen sollen möglichst vollkommene Zylinder sein. Bei welliger Oberfläche trä g t die Hülse n u r an einigen Stellen.

E in rauher Zapfen kann leicht ein Fressen hervorrufen, wenn eine andere Fläche au f ihm u n ter hohem D ruck verschoben wird. Bei Spannhülsen ist die R auhig­

keit der Welle iücht von derselben B edeutung wie bei Abziehhülsen, weil das Lager a u f die Hülse gepreßt wird.

Lagegenauigkeit der Sitz- und Stützflächen. 13 Die Durchmessertoleranz k e g e li g e r Sitzflächen spielt eine geringe Rolle, da fü r die Verschiebung des Innenringes meistens genügend P latz zur Verfügung steht. W ichtig ist aber die P rüfung der Kcgelsteigung und der Erzeugenden des Kegels. Diese Kontrolle sollte m it einem Kegellehrring vorgenommen werden, der für diesen Zweck besonders an ­

gefertigt ist. E s ist jedenfalls nicht zulässig, bei der Einstellung des Supports von der Kegelsteigung auszugehen, da hierbei m it einem zu großen Fehler gerechnet werden muß. D er Lehrring sollte von dem Lagererzeuger hergestellt oder nach einer zur Verfügung gestellten Ur- lehre gefertigt werden, wenn eine genügend genaue Übereinstim m ung zwischen dem Kegel der Lagerboh­

rung und des'Zapfens erzielt wer­

den soll. E in W älzlagerring d arf nur im N otfall als Lehre benutzt werden, da er im mer m ehr oder weniger von der Urlehre abweicht.

W egen dieser Schwierigkeiten v er­

w endet m an den kegeligen Sitz n u r Abb. u LaRcfchlcr d e r S tü tzfläch en ,

d o rt, wo die F estigkeit bis zum äußersten ausgenutzt ist und ein gleich starker zylindrischer Zapfen, der größere Lager bedingt, m it R ücksicht a u f den zur Verfügung stehenden R aum nicht verwendet werden kann.

E. Lagegen auigkeit der Sitz- uiul Stützflächen.

I n bezug au f die Lagegenauigkeit der Sitz- und Stützflächen können

folgen de F eh ler V ork om m en: A bb. 12. Lagcfchlcr. V ersetzte B obru n g en .

1. Eine oder beide seitlichen S tützflächen im Gehäuse oder au f der Welle, die Gehäuseschultern oder W ellenbunde oder die Seiten­

flächen von Abstandshülsen liegen nicht winkelrecht zur Achse der Zylinderflächen (Abb. 11).

2. Die Achsen der Sitzflächen der beiden Lagerstellen einer Welle liegen zw ar parallel, sind aber in irgend­

einer R ichtung versetzt (Abb. 12).

3. Die Achsen der Sitzflächen

d er beiden Lagerstellen einer Welle A bb. 13. L agefehler. N ic h t gteichachsige B ohru n g en ,

liegen geneigt zueinander (Abb. 13).

Der Lagegenauigkeit der Seitenflächen wird meistens eine zu geringe Beachtung

14

geschenkt. Infolge starker seitlicher Verspannung oder hoher Axialdrücke wird der Laufring m ehr oder weniger verkantet. Bei kleinen Lagern kan n sogar die Welle, gekrüm m t werden. W enn ein genauer R undlauf der Welle verlangt wird, m uß ganz besonders scharf darau f geachtet werden, daß die Anlageflächen ge­

nügend genau rechtwinklig zur Achse stehen.

Eine große Bedeutung h at die Lage der seitlichen Stützflächen bei Längs­

lagern, da sie allein die Lage der Laufscheiben bestimmen. Der Fehler der Gehäuse­

schulter kann zwar durch eine kugelige Fläche behoben werden. Eine schiefe Stellung der „W ellenscheibe“ infolge schiefer Lage des W ellenbundes oder der Seitenfläche der Abstandshülse kann jedoch nicht ausgeglichen werden. H ierin liegt oft die Ursache für eine Beschädigung oder fü r einen zu großen axialen Schlag der Längslager. Bei ungewöhnlich hohen Anforderungen m uß außerdem dafür gesorgt werden, daß die Laufrillen möglichst genau konzentrisch liegen.

D er Fehler in bezug au f die Gleichachsigkeit der Sitzflächen zweier Lager kann sowohl durch die Herstellung als auch durch den'E inbau hervorgerufen werden.

Eine genügende Gleichachsigkeit der Sitzfläehen für die Lagerbohrungen ist meistens leicht zu erzielen, wenn dieselben au f einem W ellenstück liegen. Beim E inbau zusammengesetzter Wellen muß danach gestrebt werden, diesen Fehler so klein wie möglich zu halten. Die Erzielung möglichst gleiehachsiger Gehäuse­

bohrungen m acht dagegen oft große Schwierigkeiten, vor allen Dingen, wenn die Sitzflächen nicht in einer Aufspannung bearbeitet werden können, wie dies bei vielen Gußteilen der Fall ist.

W egen der großen Gefahr, die m it einer Abweichung von der Gleichachsigkeit verbunden ist (Verkantung der Laufringe), und der oft unmöglichen P rüfung der Lagegenauigkeit sollte a u f die zweckmäßige Bearbeitungsweise größter W ert gelegt werden, wenn an den betreffenden Lagerstellen Rillenkugellager, Kegel­

rollenlager oder Zylinderrollenlager zur Anwendung kommen. D urch A nordnung von Zentrierflächen und geeigneten Spannvorrichtungen kann auch in solchen Fällen eine genügende Genauigkeit erreicht werden.

II. Prüfen der Sitzliiiclieii.

A. Einleitung.

U m die richtige Passung der Laufringe zu erzielen, kann m an die Sitzflächen einzeln nach den Lagern bearbeiten, für die sie bestim m t sind. Dieses Vorgehen bringt jedoch große Nachteile m it sich. Es ist zeitraubend, für jedes einzelne Lager das Istm aß zu bestimmen und danach die Sitzfläche zu schleifen. W ird das Lager selbst für die Kontrolle der Sitzflächen benutzt, dann besteht die Gefahr, daß keine genügende Pressung erzielt wird, da sich das prüflager n ur über die Sitzfläche der Welle schieben läßt, wenn diese kleiner ist als die Bohrung. H inzu kom m t, daß eine V erschm utzung der Lager bei der Verwendung als Meßwerkzeug nicht zu vermeiden ist. Trotzdem wurde dieses V erfahren früher häufig angewendet, als die B edeutung der Passung noch nicht genügend bekannt w ar und auch von seiten der W älzlagerfirmen gewöhnlich eine A rt Schiebesitz vorgeschrieben wurde:

D a diese A rt des „Zupassens“ von Welle oder Gehäuse u nd Lager auch heute noch in solchen W erkstätten angewendet wird, die keine geeigneten Meßwerkzeuge besitzen, sei au f die Nachteile dieses Verfahrens ausführlich hingewiesen. Meistens ist nicht bekannt, welches Istm aß die Bohrung oder der M antel wirklich besitzt.

E s ist daher auch nicht möglich, von diesem Maß bei der B earbeitung der Sitz­

flächen auszugehen. Selbst wenn der zum Prüfen benutzte R ing au f den nach ihm hergestellten Sitzflächen eine befriedigende Passung erhalten h at, können

Meßfehler. 15 die übrigen Ringe entweder zu fest oder zu lose sitzen, je nach dem Istm aß des Prüfringes. Alle anderen Ringe ergeben einen zu losen Sitz, wenn sie zufällig an der Ausschußseite liegen, der Prüfring aber an der G utseite. E s kann aber auch der um gekehrte Fall eintreten, daß die Laufringe einen zu festen Sitz erhalten. Die A b­

nehmer beklagen sich dann gewöhnlich über die große Ungenauigkeit der Lager, ohne zu bedenken, daß auch bei diesen Teilen eine gewisse Toleranz notwendig ist.

Auch die unverm eidliche U nrundheit der Laufringe fü h rt zu einer fehler­

haften B eurteilung des Durchm essers der Sitzfläche.

Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß das Messen m it einem einzigen Laufring immer einen verhältnism äßig losen Sitz ergeben muß, weil die Prüfung nur dann möglich ist, wenn die Sitzfläche kleiner ist als die Bohrung oder größer als der M antel des Prüfringes. Soll ein einigermaßen zufriedenstellendes E r ­ gebnis erzielt werden, dann müssen zwei Laufringe ben u tzt werden, von denen der eine an der Gutseite, der andere an der Ausschußseite liegt. Dies bedingt aber ein langwieriges Aussuchen der Ringe oder eine sehr genaue Herstellung, die m it großen K osten verbunden ist, ohne wirklich zuverlässige W erte zu ergeben, da die schwachen Laufringe sich leicht verziehen.

E s i s t d a h e r in a l l e n F ä l l e n z w e c k m ä ß ig , n a c h G r e n z l e h r e n zu a r b e i t e n , d ie e b e n s o w ie n e u z e i t l i c h e W e r k z e u g m a s c h i n e n z u e i n e r g u t e i n g e r i c h t e t e n W e r k s t a t t g e h ö r e n .

B. Meßfehler.

1. Fehler der Meßgeräte. E s ist klar, daß alle Meßgeräte, gleichgültig ob es sich um feste Lehren oder Schraublehren handelt, m it m ehr oder weniger großen Fehlern behaftet sind. Auch bei Verwendung von Zeigerlehren muß im m er m it Fehlern gerechnet werden, je nach der B auart des Instrum entes. Bei Meßuhren können die F ehler in der Meßuhr selbst liegen (Reibungs-, Übersetzungs- und Teilungsfehler) oder durch ihre Anlage und Auflage oder durch D ruckschwankungen hervorgerufen werden. W esentlich geringer sind die inneren F ehler bei M inimetern und O ptim etern. In der Tabelle 1 sind die Fehler der gebräuchlichsten Meßgeräte vergleichsweise aufgeführt, die entweder durch D IN oder von den Herstellerfirm en festgelegt wurden. Eine Feinmeßschieblchre ist also für eine K ontrolle von Tole­

ranzen, wie sie bei W älzlagern oder Wellen und Gehäusen in B etrach t kommen, nicht geeignet, da sie z. B. bei einem Durchmesser von 50 mm einen eigenen Fehler bis zu 0,042 mm aufweisen kann, der fast 3 m al so groß ist wie die zulässige Toleranz der Lagerbohrung. Wie aus der Tabelle 1 zu ersehen ist, steh t die Meß­

uhr bezüglich Genauigkeit an unterster Stelle der Zeigergeräte. Schon nach k urz­

zeitigem Gebrauch ist m it Abweichungen von lO -’-3 0 /t zu rechnen. W esentlich genauer sind Fiihlhebel m it Schneidenlagerung, „M inim eter“ und „M ikrotast“ . Nach einem ähnlichen Prinzip arbeitet auch der Johansson-Indikator für Bohrungs- messungen sowie der Zeiss-Orthotest. Eine weitere Steigerung lassen die optischen Geräte zu. Die Fehler im Zeiss-Optim eter von ±0,00 02 5 mm lassen sich in mechanischen M eßgeräten kaum unterbieten. F ü r eine weitere Steigerung der Genauigkeit der Meßgeräte besteht bei der Kontrolle von Bohrungs- und M antel­

flächen zur Zeit kein Bedürfnis.

2'. Fehler durch unzulässige Abnutzung der Lehren. W enn auch die W iderstands­

fähigkeit gegen Verschleiß durch die heute verwendeten W erkstoffe u nd H e r­

stellungsverfahren beträchtlich zugenommen h at, so ist doch eine A bnutzung der Meßflächen im Laufe der Zeit nicht zu vermeiden. Die zulässige A bnutzung ist in D IN 7162 festgelegt. E s ist daher dringend erforderlich, den Grad der A bnutzung nach einer gewissen Gebrauchsdauer zu kontrollieren. Ohne eine

16

Tabelle 1. F e h le r von M eß w erk zeugen.

M eßw erkzeug M öglicher Feh ler *

Prüfmaßstab D IN 865

Schieblehren Vso Nonius

D IN 862

± (°’01+ lö ö W )mm

± l°’02 + » o ) mm Grenzrachenlehren

cW hß

D IN 2073 DIN 7160 (ISA)

46 % der Ausgangstoleranz 27 % der Ausgangstolcranz Lehrdorne, Flachlehren u. a.

c B D IN 2072

II 6 D IN 7161 (ISA)

36 % der Ausgangstoleranz 21 % der Ausgangstoleranz Schraublehren, Genauigkeitsgrad I

D IN 863

Gcsamtfehler bei der Prüfung mit Parallel­

endmaßen:

M cßbercicli

mm ^{Fe h le r}

mm

ü b e r bis

25 100 0,004

100 150 0,005

150 200 0,006

200 300 0,007

300 400 0,008

400 500 0,010

Meßuhren DIN E 878—2 G rö ß te G csam tabw clchung in d e r F c h le rk u rv e

U m k eh r­

sp an n e Igkeits-

g rnd G robberclch bei einem M eß­

bereich

bis 3 m m j bis 5 m m | bis 10 m m l'eln - bercich

I II III

0,010 0,015 0,025

0,012 | 0,015 0,020 1 0,025 0,030 : 0,040

0,005 0,007 0,010

0,002 0,003 0,005 Minimeter

Mikrotast Optimeter

1: 500 1: 500

(Ablesung 0,002) 0,001 mm (Ablesung 0,001)

± 0,00025 mm Parallelendmaße, Genauigkeitsgrad I

D IN 861

* L = Meßlänge in mm.

± (0,0002 + 200000 I^min

ständige nach einem bestim m ten Zeitplan vorgenommene Ü berprüfung der Lehren besteht immer die Gefahr, daß große Mengen oder teure Stücke Ausschuß werden. Leider wird diesem U m stand in manchen W erken noch nicht genügend Rechnung getragen. N icht selten konnten M aßbeanstandungen an W älzlagern au f unzulässig weit abgenutzte Lehren 'zurückgeführt werden.

3. Fehler durch die Meßkraft. Die heute üblichen Übergreiflehren — R achen­

lehren und Schraublehren — sind m ehr oder weniger elastisch. D a die N orm al­

drücke in der Meßfläche 4 ---6 m al so groß sind wie die tangentiale Meß­

belastung, kann die M eßkraft das Ergebnis stark beeinflussen. Bei Lehren von 10-•• 200 mm ist der Unterschied zwischen dem Arbeitsm aß (bei einer

Meßfehler. 17 durch das Eigengewicht ausgeübten M eßkraft) und dem Eigenm aß (bei der M eßkraft Null) 0,3-•• 12,9 ¡j,1. Aus diesem Grunde wird in D IN 2057 nicht der A bstand der Meßflächen angegeben, sondern als Maß der Rachenlehre der Durchmesser derjenigen Meßscheibe, über die sie im leicht eingefetteten Zustande durch ihr Eigengewicht, aber mindestens 100 g, gerade hinübergleitet. Bei den ISA-Verhandlungen wurde ferner bestim m t, daß die Meßscheibe sachgemäß gereinigt, d. h. m it einem V aseline-Fetthauch versehen und dann sorgfältig ab ­ gewischt werden m uß. S ta tt des Eigengewichtes wurde auch eine andere Ge­

brauchsbelastung zugelassen, die aber anzugeben ist.

Bei waagerechtem Gebrauch trete n M aßänderungen bis ± 1 0 / / und beim Überschwenken der Lehre über den Prüfling im Vergleich zum senkrechten Über- glciten bis zu 6 u auf.

K i e n z l e beschreibt in einem Aufsatz „Feste Lehren im ISA-System “2 eine

V orrichtung, m it der die G ebrauchsbelastung genau eingestellt werden kann. Es besteht im wesentlichen aus einem W aagebalken. An der einen Seite h äng t die Lehre u n d an der anderen Seite ein veränderliches Gewicht zum Ausbalancieren der Lehre. Die Rachenlehre gilt als richtig, wenn sie u n ter einem bestim m ten Gewicht gerade über die Priifscheibe geht. I n den W erkstätten einer nam haften K ugellagerfabrik werden alle R achenlehren au f diese A rt und Weise eingestellt, und zwar u nter einem Gewicht von 100 g. Diese Einrichtung h a t gleichzeitig den großen Vorteil, daß der A rbeiter von Zeit zu Zeit sein Gefühl kontrollieren und abstim m en kann. E s h a t sich gezeigt, daß auch unerfahrene A rbeiter m it Hilfe dieses A pparates schon nach kurzer Zeit ein sicheres Gefühl für die G ebrauchs­

belastung erhalten. Diese M aßnahme und die Begrenzung der Gebrauchsbelastung auf 100 g sind deshalb besonders wichtig, weil die E lastizität der verhältnism äßig dünnen Wälzlagerringe bei der H andhabung von Rachenlehren und Flachlehren große Fehler zur Folge haben kann.

4. Fehler durch Temperaturunterschiede. D er Tem peratureinfluß au f Meß­

werkzeug und Prüfling d arf nie vernachlässigt werden. E in Grad T em peratur­

unterschied ergibt für Stahl bei einer Meßlänge von 100 mm eine Abweichung von 1,1 /i. Bei einem Bohrungsdurchmesser von 215m m würde z .B . ein Meß­

fehler von rund 12 u zustande kommen, wenn die Lehre n u r um 5° k älter oder wärmer wäre als das Gehäuse. Es ist daher notwendig, daß beim Messen Prüfling und Lehre oder Vergleichsstück, vor allen Dingen bei großen Teilen, im mer gleiche T em peratur haben. Außerdem ist zu beachten, daß verschiedene W erkstoffe verschiedene Dehnung bei Tem peraturerhöhung aufweisen. Aluminium h a t bei­

spielsweise einen doppelt so großen Ausdehnungsbeiwert wie Stahl. Ein A rbeits­

stück aus Aluminium d arf also unm ittelbar m it einer Lehre aus Stahl n u r bei der festgesetzten B ezugstem peratur gemessen werden, andernfalls m uß ein Norm alm aß aus Alum inium zum Vergleich ben u tzt werden.

5. Fehler durch M aßiibcrtragung, Ablesung und persönliche Einflüsse. Bei der Ü bertragung der Maße von einem Meßwerkzeug a u f ein anderes können sich die Einzelfehler addieren. So ist beispielsweise bei der Abnahm e eines Maßes m it M eßschnäbeln und Ü bertragung a u f ein O ptim eter u nter Kontrolleinstellung des Optim eters m it Parallelendm aßen bereits ein Fehler von 3-• -5 it zu erwarten.

Die U nsicherheit von 2 „angesprengten“ E ndm aßstücken kann im ungünstigsten Falle 0,5 u betragen. Sie ist also für die bei W älzlagersitzen anzustrebende G enauigkeit ohne Bedeutung.

/^ V 'm M t.r T e c h ii. 1936 Heft 23.

((£} 2 Werkst.-Teehn. 1936, Heft 23.

| j Viflrgbusmeyer, Wälzlager. 2

18

Die Ablesegenauigkeit eines Gerätes darf nicht m it der Genauigkeit des Meß­

ergebnisses verwechselt werden. W enn z. B. ein Mininieter bei einem Skalenwert von 0,01 mm eine Teilstrichentfernung von 1 mm besitzt und eine Schätzung au f 1/3 dieses W ertes zuläßt, so ist dam it keinesfalls gesagt, daß das Meßergebnis au f 0,003 mm genau ist. Die Ablesegenauigkeit ist vielmehr von m ehreren F aktoren abhängig, so von der Strichstärke der Skala, von dem Teilstrichabstand und dem Lichteinfallwinkel.

Auch der subjektive Einfluß ist nicht auszuschalten. E r kann aber erträglich bleiben, wenn Fehler durch den M ittelwert einer Meßreihe ausgeglichen werden oder wenn die genaue K enntnis des Meßgerätes system atische Fehler bei seiner Benutzung ausschließt.

6. ISA-Grundsätze I, II und III. Der Grad der Schwankung der Grenzwerte der

Toleranz-

gebiet

A bb. 15. U n tersch ied e d es M eßergebnisses d e r B o h ru n g v o n 50 Lagern.

Toleranzen ist schematisch in der Abb. 14 dargestellt. Wie wichtig die B eachtung der Meßfehler und die Abstim m ung der Meßver­

fahren ist, geht aus einer U ntersuchung hervor, die von 4 Firm en bei 50 L a ­ gern nacheinander vor- genommen wurde, um die M eßunsicherheit bei der P rüfung von Kugellagern festzustellen. I n den Abb. 15 und 16 sind die größten Unterschiede, die sich bei den Messungen der 4 Firm en ergaben, für jedes Lager aufgetragen.

Man sieht, daß die M eß­

unsicherheit im Vergleich zur Toleranz sehr groß ist.

Selbst wenn die Meßverfahren verbessert werden und ganz besondere Sorgfalt

10. U n te rsch ie d e des M eß erg eb n isses des M an tels v o n 50 l a g e r n . Toleranzgrenze

A bb. 14. Mögliche Schw ankung d e r T oleranzgrenzcn.

durch durch

Endmaße Übertragung p . er. ,

J J Rachen/ehre der Grenzwerte der Toteranz am Werkstück

Meßmittel. 19 bei der Messung aufgewendet wird, muß m it einer nicht unerheblichen Toleranz der Toleranzen gerechnet werden.

F ür alle M eßmittel gilt daher der im ISA-System aufgestellte G rundsatz I 1:

„Damit das wirklich vorhandene M aß eines industriellen Meßmittels zuverlässig innerhalb der in den Normen vorgeschriebenen Grenzen liegt (ohne diese Grenzwerte auszuschalten), m uß der Hersteller die mögliche Unsicherheit seiner Messungen berück­

sichtigen.“

und für die Beziehung der Lehren zu den W erkstückgrenzm aßen der G rundsatz I I 1:

„Die nominellen Abmaße des ISA -Syslem s stellen die ideellen Grenzmaße der Werkstücke dar, d. h. die Grenzmaße, zwischen denen sich ihre Abmessungen unter Einschluß der Meßfehler des Herstellers befinden sollen. Sie bilden daher grundsätz­

lich die Grenzmaße der Fertigung.“

Um die Form fehler zu begrenzen, sollten bei Bohrungen der Durchmesser des kleinsten Hüllkreises und der größte auffindbare Durchmesser, und bei Wellen der Durchmesser des größten Hüllkreises und der kleinste auffindbare D urch­

messer festgestellt werden. Dementsprechend lautet im ISA-System der G rund­

satz I I I 1:

„Die Lehre soll auf der Gutseite die gesamte Form messen, d. h. alle Durchmesser in allen Achsenschnitten. Umgekehrt soll die Ausschußseite die Möglichkeit geben, jeden einzelnen Durchmesser zu prüfen.“

C. Meßmittel.

I. Feste Lehren. Die E inhaltung des Grundsatzes I I I ist m it L e h r d o r n c n für die Gut- und Ausschußseite, wie sie heute noch in den meisten Ländern verwendet werden, unmöglich. In D eutschland ist neuerdings a u f Em pfehlung des ISA-U nter- ausschusses entschieden worden, daß die Ausschußseite nicht m ehr m it Lehrdorncn geprüft werden soll, sondern je nach der Größe m it Flachlehren oder Kugelend­

maßen. Bei sehr kleinen Bohrungen ist das Kugelendmaß unhandlich und eine Flachlehre günstiger. D am it ■wird man zwar den aufgestellten

Bedingungen nicht vollkommen gerecht, m an kom m t ihnen aber sehr nahe. Es h a t sich auch gezeigt, daß m it diesem Verfahren befriedigende Ergebnisse erzielt werden. Bei m ittelgroßen Boh­

rungen kann m an aber ohne Schwierigkeit einen Lehrdorn für die Gutseitc und ein Kugelendmaß für die Ausschußseite an wenden.

Ein Nachteil dieses Verfahrens könnte darin gesehen werden, daß bei unvorsichtiger H andhabung der Kugelendmaße bei dün n­

wandigen Ringen, z. B.O o 5 Kugellagerringen, schon bei verhältnis­

mäßig geringem Druck eine Verformung her­

beigeführt werden kann.

Um diesen N ach­

teil zu vermeiden und beide Lehren, Lehr­

dorn und K ugelend­

maß, in einer Lehre

Der Meßkörper der

A bb. 18. D a rste l­

lung d e r G utseitc u n d A usschußseite bei d e r Tcbolehre.

A bb. 17. Tebolehrc.

in einer zu vereinen, wurde die T e b o l e h r e (Abb. 17) entwickelt.

Tebolehre besteht aus einer Kugelzone (Abb. 18), deren Durchm esser gleich dem 1 Siehe Ki e n z l s: Feste Lehren i m ISA-System. Werkst.-Techn. 1 0 3 6 Heft 2 3 .

2*

20

Kleinstm aß der Bohrung ist. E r ist ohne Zwang in jede Bohrung m it größerem Durchmesser einzuführen und verhindert, wegen der innigen Schmiegung auf einem großen Teil des Umfanges, eine Verformung. A uf der Kugelfläche be­

findet sich in der Nähe der äußeren K an te ein erhabenes Stück in der Form einer K ugelkalotte. Die E ntfernung zwischen dem höchsten P u n k t der K alo tte und der gegenüberliegenden Stelle des Meßkörpers, 2 r -f- t, ist gleich dem zulässigen Größtm aß der Bohrung. Der Unterschied zwischen Größt- und K leinstm aß, also die Höhe der K ugelkalotte (f), entspricht der Toleranz. Die Abb. 19a---d zeigen

A bb. 19. D as M essen m it d e r T cbolchre.

den Gebrauch der Lehre. Die Tebolehre wird m it nach vorn geneigter K alo tte in die Bohrung geschoben (Abb. 19a). M it dem unbehinderten Einführen ist die Bedingung für die untere Grenze erfüllt. L ä ß t sich die Lehre nicht einführen (Abb. 19b), dann ist die Gutseite noch nich t erreicht. Die Ausschußseite wird dadurch geprüft, daß m an die Lehre schwenkt. S tö ß t diese Bewegung auf W iderstand, so ist die Bohrung gutzuheißen (Abb. 19c). Bei hemmungslosem Durchschwenken ist die Bohrung zu groß (Abb. 19d). In dieser A rt wird die

A b b . 20. Tebolehre m it V erlängerungsstück.

Bohrung am ganzen Um fang und über die Breite abgetastet. E in anderer beachtlicher Vorteil der Lehre besteht darin, daß die Winkellage ein feinfühliges Maß fü r die Lage der Bohrung innerhalb der Toleranz ist. Eine Bohrung m it einem Ansatz kann nicht über die ganze Zylinderlänge gemessen werden. Bei einer Bohrung von 50 mm Durchmesser lassen sich 12,5 mm nicht prüfen, bei 100 mm Durchmesser fallen etw a 20 111111 aus. Entscheidend ist jedoch, daß 4/6 der Länge au f genaue Zylinderform untersucht werden können. F ü r lange Bohrungen ward der Meßkörper m it einem Verlängerungsstück versehen.

Mit Hilfe einer Stange und einer Hebelübersetzung kann der M eßkörper nach dem Einführen an jeder beliebigen Stelle in einfacher, bequemer Weise ge­

schwenkt werden (Abb. 20). F ü r große Bohrungen wird eine Ausführung

Meßmittel. 21 entsprechend Abb. 21 geliefert. Bei der K ontrolle der Ausschußseite verhindert der kugelige M eßkörper der G utseite eine unzulässige Verformung des Prüfstückes.

Die Tebolehre stellt daher in der Vereinigung der Kontrolle des einbeschriebenen Kreises und des größten Durchmessers eine geradezu ideale Lösung dar m it einer Meßgenauigkeit, die diejenige von Lehrdornen für Gut- und Ausschußseite weit übertrifft.

F ür ganz große Bohrungen sind Lehren, die das Messen des einbeschriebenen Kreises erlauben, zu u n ­ förmlich. Es werden daher für die Gut- und Ausschuß­

seite Kugelendmaße benutzt, deren H andhabung außer­

ordentlich schwierig ist. Um eine bessere Genauigkeit zu erzielen, wurde ein Kugelendmaß entsprechend

Abb. 22 konstruiert. Die zum Messen der Gutseite bc- Al’b' Bohrungen.fur i!r°ßl stim m ten Meßkörper sind pilzartig ausgebildet und so

groß, daß verhältnism äßig lange Bogen des einbeschriebenen Kreises erfaßt werden (Abb. 22a). F ü r die Ausschußseite wird das eine Ende m it einem großen und das andere m it einem kleinen M eßkörper versehen (Abb. 22b). Der erstere

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y m | ^t ---

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A bb. 22. K ugelondm aß n ach TÖRNEBOHM.

a P ilzartig e M eß k ö rp er a n b eiden E n d e n (G u tseite), b P ilza rtig e r Meß­

k ö rp er a n einem E n d e (A usschußseite).

ermöglicht ein leichtes Zentrieren der Lehre, wenn der Berührungswinkel m inde­

stens 4° beträgt. D er kleine M eßkörper erlaubt die K ontrolle des größten Durchmessers.

F ü r noch größere Bohrungen wird grundsätzlich die gleiche Anordnung vo r­

gesehen (Abb. 23). Zum Messen der G utseite dienen zwei breite, in der M itte

A bb. 23. K ugelendm aß n ach TÖRNEBOHM fü r ganz große B ohrungen.

ausgesparte Meßkörper, die durch ein in der Länge veränderliches Pvohrstück verbunden sind. F ü r die Ausschußseite wird ein M eßstab benutzt, der in das rohrartige Verbindungsstück paßt, so daß au f der einen Seite wieder eine breite