Loslager

Loslager – Funktion, Aufbau und Unterschied zum Festlager

Ein Loslager ist eine Lagerstelle, die eine Welle radial abstützt und gleichzeitig eine axiale Verschiebung zwischen Welle und Gehäuse ermöglicht. Es sorgt dafür, dass sich die Welle bei Temperaturänderungen ausdehnen oder zusammenziehen kann, ohne durch die Lageranordnung axial verspannt zu werden.

In einer klassischen Fest-Loslager-Anordnung legt das Festlager die axiale Position der Welle fest. Das Loslager übernimmt die zusätzliche radiale Abstützung und ermöglicht den erforderlichen Längenausgleich. Die axiale Bewegung kann innerhalb des Lagers oder durch das Verschieben eines Lagerrings auf seinem Sitz erfolgen. NTN Wälzlagerwissen

Kurz gesagt:

Loslager = radiale Abstützung einer Welle mit axialer Verschiebemöglichkeit.

Was ist ein Loslager?

Der Begriff Loslager beschreibt die Funktion einer Lagerstelle innerhalb einer Lageranordnung. Er bezeichnet keine einzelne Lagerbauart.

Entscheidend ist, dass die Lagerstelle die Welle radial führt, ihre axiale Bewegung jedoch im vorgesehenen Bereich zulässt.

Ein Loslager übernimmt folgende Aufgaben:

• Aufnahme radialer Kräfte
• radiale Führung der Welle
• Ermöglichung eines axialen Längenausgleichs
• Ausgleich unterschiedlicher Wärmeausdehnung von Welle und Gehäuse

Die Bezeichnung „Loslager“ bedeutet dabei nicht, dass das Lager unzureichend befestigt ist oder auf der Welle wackeln darf. Die radiale Führung muss auch bei einer axial verschiebbaren Lagerstelle ausreichend genau und belastbar sein.

Wie funktioniert ein Loslager?

Bei einer Fest-Loslager-Anordnung bildet das Festlager den axialen Bezugspunkt. Verändert sich die Länge der Welle gegenüber dem Gehäuse, muss die Loslagerstelle diese Bewegung ermöglichen.

Dafür gibt es zwei grundlegende Lösungen:

Axiale Verschiebung innerhalb des Lagers

Bei geeigneten Lagerbauarten können sich Innenring und Außenring relativ zueinander axial bewegen.

Ein typisches Beispiel sind Zylinderrollenlager der Bauformen N und NU. Sie ermöglichen den Längenausgleich innerhalb des Lagers und nehmen Radialkräfte auf. Evolution

Axiale Verschiebung eines Lagerrings auf seinem Sitz

Bei anderen Lagerbauarten wird der Längenausgleich durch einen verschiebbaren Lagerring ermöglicht.

Häufig sitzt der Innenring fest auf der Welle, während sich der Außenring in axialer Richtung im Gehäuse verschieben kann. Dafür müssen die Passung und der verfügbare Verschiebeweg entsprechend ausgelegt sein. Evolution

Welche Lösung geeignet ist, hängt von Lagerbauart, Belastung, Drehzahl, Temperatur und Genauigkeitsanforderungen ab.

Unterschied zwischen Loslager und Festlager

Festlager und Loslager erfüllen unterschiedliche Aufgaben.

Merkmal	Festlager	Loslager
Radiale Abstützung	Ja	Ja
Festlegung der axialen Wellenposition	Ja	Nein
Aufnahme äußerer Axialkräfte	Dafür vorgesehen	In der klassischen Anordnung nicht dafür vorgesehen
Axialer Längenausgleich	An dieser Lagerstelle verhindert	Im vorgesehenen Bereich möglich
Funktion im Lagersystem	Axialer Bezugspunkt	Bewegliche Abstützung

Das Festlager bestimmt, wo die Welle axial positioniert ist. Das Loslager ermöglicht die Längenänderung gegenüber dem Gehäuse.

Warum wird ein Loslager benötigt?

Wellen und Gehäuse verändern bei Erwärmung ihre Abmessungen. Da sie unterschiedliche Temperaturen erreichen oder aus verschiedenen Werkstoffen bestehen können, dehnen sie sich nicht zwangsläufig gleich stark aus.

Wird eine Welle an beiden Lagerstellen vollständig axial festgelegt, kann die verhinderte Ausdehnung zusätzliche Kräfte erzeugen.

Mögliche Folgen sind:

• erhöhte Lagerbelastung
• stärkere Reibung
• steigende Lagertemperatur
• unerwünschte Vorspannung
• vorzeitiger Verschleiß
• Verformung von Bauteilen
• verringerte Lagerlebensdauer

Das Loslager ermöglicht den notwendigen Längenausgleich. Es kann außerdem dazu beitragen, Abweichungen des Lagerabstands durch Fertigung und Montage auszugleichen. NTN Wälzlagerwissen

Wärmeausdehnung einer Welle berechnen

Die thermische Längenänderung lässt sich näherungsweise berechnen:

ΔL = α × L × ΔT

Dabei gilt:

• ΔL = Längenänderung
• α = Wärmeausdehnungskoeffizient
• L = ursprüngliche Länge
• ΔT = Temperaturänderung

Beispiel: Stahlwelle mit 1.000 mm Länge

Angenommen werden:

• Wellenlänge: 1.000 mm
• Temperaturanstieg: 40 K
• Wärmeausdehnungskoeffizient: etwa 0,0000115 1/K

Daraus ergibt sich:

ΔL = 0,0000115 × 1.000 mm × 40

ΔL = 0,46 mm

Die Welle verlängert sich unter diesen Annahmen um etwa 0,46 mm.

Für den erforderlichen Verschiebeweg des Loslagers ist jedoch die relative Längenänderung zwischen Welle und Gehäuse maßgebend. Zusätzlich müssen Fertigungstoleranzen, Montagebedingungen und der gesamte Betriebstemperaturbereich berücksichtigt werden.

Welche Lager eignen sich als Loslager?

Zylinderrollenlager der Bauformen N und NU

Diese Bauformen sind typische Loslager, weil sie die axiale Verschiebung innerhalb des Lagers ermöglichen.

Bei der Bauform NU besitzt der Außenring zwei Borde, während der Innenring bordlos ist. Bei der Bauform N besitzt der Innenring zwei Borde, während der Außenring bordlos ist.

Beide Bauformen ermöglichen eine relative axiale Bewegung der Lagerringe in beiden Richtungen innerhalb des zulässigen Verschiebewegs. Sie sind für die Aufnahme radialer Kräfte vorgesehen. Andere Zylinderrollenlagerbauformen können eine andere axiale Führungsfunktion haben und dürfen deshalb nicht pauschal gleichgesetzt werden. Evolution

Rillenkugellager

Ein Rillenkugellager kann als Loslager eingesetzt werden, wenn ein Lagerring auf seinem Sitz axial verschiebbar ausgeführt wird.

Der Längenausgleich erfolgt dann durch die Bewegung dieses Rings gegenüber Welle oder Gehäuse.

Obwohl ein Rillenkugellager grundsätzlich auch Axialkräfte aufnehmen kann, soll die Loslagerstelle in dieser Anordnung die axiale Bewegung ermöglichen. Werden beide Ringe axial festgesetzt, ist diese Funktion nicht gegeben.

Pendelkugellager und Pendelrollenlager

Auch diese Lager können in einer Loslagerstelle verwendet werden, wenn ein Lagerring axial auf seinem Sitz verschiebbar ist.

Ihre Fähigkeit, Winkelabweichungen auszugleichen, ersetzt nicht den notwendigen axialen Längenausgleich. Die beiden Funktionen müssen konstruktiv getrennt betrachtet werden.

Toroidalrollenlager

Toroidalrollenlager, beispielsweise Lager der SKF-Bauart CARB, können axiale Verschiebungen innerhalb des Lagers ermöglichen und zugleich Winkelabweichungen ausgleichen.

Sie werden unter anderem als Loslager in Verbindung mit einer separaten Festlagerstelle eingesetzt. Der zulässige Verschiebeweg muss anhand der Herstellerangaben geprüft werden. Evolution

Das Loslager als vollständige Lagerstelle

Ein geeignetes Wälzlager allein reicht nicht aus. Auch die umgebende Konstruktion muss die Loslagerfunktion ermöglichen.

Dazu gehören:

• passende Lagerbauart
• geeignete Passungen
• ausreichender axialer Verschiebeweg
• geeignete Lagersitze
• ausreichende radiale Steifigkeit
• passende Schmierung
• geeignete Abdichtung
• Berücksichtigung der Betriebstemperaturen

Ein Lagerdeckel, eine Gehäuseschulter oder ein Distanzring darf den vorgesehenen Längenausgleich nicht unbeabsichtigt blockieren.

Müssen die Lagerringe eines Loslagers axial gesichert werden?

Das hängt davon ab, wo die axiale Verschiebung stattfindet.

Verschiebung innerhalb des Lagers

Bei Zylinderrollenlagern der Bauformen N und NU können Innenring und Außenring axial auf ihren jeweiligen Sitzen festgesetzt werden. Die Loslagerfunktion bleibt erhalten, weil die Bewegung zwischen den Lagerringen innerhalb des Lagers erfolgt.

Verschiebung auf einem Lagersitz

Wird der Längenausgleich durch einen verschiebbaren Lagerring realisiert, darf dieser Ring nicht zwischen zwei Anschlägen axial eingespannt werden.

Der andere Lagerring kann entsprechend den konstruktiven Anforderungen axial gesichert sein. NTN Wälzlagerwissen

Wo sollte das Loslager angeordnet werden?

Bei der üblichen Anordnung einer angetriebenen Welle mit motorseitigem Festlager liegt das Loslager auf der gegenüberliegenden Seite.

Damit kann die Längenänderung vom axialen Bezugspunkt am Festlager aus in Richtung der Loslagerseite erfolgen.

Die Position ergibt sich jedoch aus der gesamten Konstruktion. Zu berücksichtigen sind:

• Lage des Festlagers
• Kraftfluss
• Wärmequellen
• erforderliche Genauigkeit
• Lagerabstand
• Steifigkeit
• verfügbare Einbauräume

Bei Werkzeugmaschinenspindeln kann beispielsweise das Festlager nahe der Werkzeugaufnahme liegen. Das Loslager befindet sich dann häufig am werkzeugfernen Ende. Evolution

Loslager an Kugelgewindetrieben

Bei einer klassischen Fest-Loslager-Anordnung mit angetriebener Kugelgewindespindel übernimmt die Festlagerstelle die axiale Führung und die Aufnahme der Vorschubkräfte.

Die Loslagerstelle stützt das gegenüberliegende Spindelende radial ab und ermöglicht den Längenausgleich.

Dabei muss die Konstruktion gleichzeitig eine ausreichend genaue radiale Führung gewährleisten. Ein großer radialer Spielraum wäre keine geeignete Lösung für die benötigte axiale Beweglichkeit.

Je nach Spindellänge, Drehzahl und Genauigkeitsanforderung kommen auch andere Lagerkonzepte infrage. Die Fest-Loslager-Anordnung ist deshalb eine mögliche Ausführung und keine Vorgabe für jeden Kugelgewindetrieb.

Passungen am Loslager

Die passende Passung hängt zunächst davon ab, ob der Längenausgleich innerhalb des Lagers oder auf einem Lagersitz erfolgt.

Bei einer axial verschiebbaren Ringpassung muss der Ring auch unter Betriebsbedingungen beweglich bleiben. Eine im kalten Zustand passende Konstruktion kann bei Erwärmung zu wenig Bewegungsfreiheit besitzen.

Gleichzeitig darf die Passung nicht unnötig locker sein. Ein ungeeigneter Sitz kann Verschleiß, Vibrationen und Schäden am Gehäuse verursachen.

Erfolgt die axiale Bewegung innerhalb des Lagers, können die Lagerringe abhängig von der Belastung mit festen Passungen montiert werden. Das kann für steife Präzisionslagerungen vorteilhaft sein. Evolution

Eine konkrete Passung sollte deshalb anhand der Herstellerangaben und der tatsächlichen Betriebsbedingungen gewählt werden.

Loslager und Lagerluft

Die innere Lagerluft und die Loslagerfunktion sind unterschiedliche Eigenschaften.

Die Lagerluft beschreibt die Beweglichkeit zwischen den Lagerringen und Wälzkörpern. Die Loslagerfunktion beschreibt dagegen die Möglichkeit, eine axiale Längenänderung zwischen Welle und Gehäuse auszugleichen.

Eine größere Lagerluft ersetzt keinen konstruktiv vorgesehenen Verschiebeweg.

Montage eines Loslagers

Bei der Montage muss sichergestellt werden, dass die vorgesehene axiale Beweglichkeit erhalten bleibt.

Wichtige Punkte sind:

• Lagersitze reinigen
• Grate und Beschädigungen entfernen
• Maße und Passungen prüfen
• Montagekräfte direkt am betreffenden Lagerring einleiten
• vorgesehenen Verschiebeweg kontrollieren
• Lagerdeckel und Sicherungselemente korrekt montieren
• Dichtungen und Schmierung prüfen
• Freigängigkeit nach der Montage kontrollieren

Bei einem Lager mit internem Längenausgleich muss außerdem die Ausgangsposition so gewählt werden, dass für die erwarteten Bewegungen ausreichend Weg vorhanden ist.

Häufige Fehler bei Loslagerungen

Beweglichen Lagerring axial eingeklemmt

Wird der zum Verschieben vorgesehene Ring zwischen Anschlägen festgesetzt, geht die Loslagerfunktion verloren.

Ungeeignete Passung

Ein zu enger Sitz kann die axiale Bewegung verhindern. Ein unnötig lockerer Sitz kann die radiale Führung verschlechtern und Verschleiß verursachen.

Verschiebeweg zu klein

Erreicht die Lagerstelle einen axialen Anschlag, kann der weitere Längenausgleich blockiert werden.

Falsche Lagerbauform

Nicht jedes Zylinderrollenlager besitzt die gleiche axiale Beweglichkeit. Die genaue Bauform und mögliche zusätzliche Führungsringe müssen berücksichtigt werden.

Lagerluft mit Längenausgleich verwechselt

Innere Lagerluft ersetzt keine funktionsfähige Loslagerstelle.

Betriebszustand nicht berücksichtigt

Temperaturen und Belastungen können die Passungsverhältnisse und den verfügbaren Verschiebeweg verändern.

Loslager richtig auswählen

Bei der Auswahl müssen folgende Punkte berücksichtigt werden:

• Größe und Richtung der Radialkräfte
• Drehzahl
• erforderliche radiale Steifigkeit
• Genauigkeitsanforderungen
• relative Wärmeausdehnung von Welle und Gehäuse
• benötigter axialer Verschiebeweg
• Lagerabstand
• Passungen
• Winkelabweichungen und Wellendurchbiegung
• Schmierung
• Abdichtung
• Montagebedingungen
• gewünschte Lebensdauer

Die Lagerstelle muss sowohl die radialen Belastungen sicher aufnehmen als auch den vorgesehenen axialen Längenausgleich ermöglichen.

Häufig gestellte Fragen zum Loslager

Ist ein Loslager immer ein bestimmter Lagertyp?

Nein. Loslager beschreibt die Funktion einer Lagerstelle. Diese Funktion kann durch unterschiedliche Lagerbauarten und Einbaukonstruktionen erreicht werden.

Kann ein Rillenkugellager als Loslager verwendet werden?

Ja. Dafür muss ein Lagerring auf seinem Sitz axial verschiebbar ausgeführt sein.

Darf ein Loslager fest auf der Welle sitzen?

Ja. Der Innenring kann fest auf der Welle sitzen, wenn die erforderliche axiale Bewegung innerhalb des Lagers oder zwischen Außenring und Gehäuse erfolgt.

Nimmt ein Loslager Axialkräfte auf?

In einer klassischen Fest-Loslager-Anordnung werden die äußeren Axialkräfte vom Festlager aufgenommen. Die Loslagerstelle soll den Längenausgleich ermöglichen. Je nach Ausführung können beim Verschieben dennoch Reibungs- und Verschiebekräfte entstehen.

Ist das Loslager immer gegenüber dem Motor angeordnet?

Bei einer Anordnung mit motorseitigem Festlager liegt das Loslager üblicherweise auf der gegenüberliegenden Seite. Andere konstruktive Lösungen sind möglich.

Was passiert, wenn das Loslager blockiert?

Der Längenausgleich wird behindert. Bei Temperaturänderungen können dadurch zusätzliche Axialkräfte und erhöhte Lagerbelastungen entstehen.

Ersetzt eine erhöhte Lagerluft die Loslagerfunktion?

Nein. Lagerluft und axialer Längenausgleich sind unterschiedliche Eigenschaften.

Kurz erklärt

Ein Loslager stützt eine Welle radial ab und ermöglicht eine axiale Verschiebung zwischen Welle und Gehäuse.

Der Längenausgleich erfolgt entweder innerhalb des Lagers oder durch das Verschieben eines Lagerrings auf seinem Sitz.

In einer klassischen Fest-Loslager-Anordnung legt das Festlager die axiale Position der Welle fest. Das Loslager ermöglicht die erforderlichen Längenänderungen und verhindert dadurch eine unerwünschte axiale Verspannung.