Wälzlager für den Antriebsstrang von Landmaschinen

Eignung für hohe Drehmomente, hohe Lasten und ungünstige Umgebungsbedingungen: Das sind wesentliche Anforderungen an Wälzlager für den Antriebsstrang von Landmaschinen. Die Lager, die u.a. in Getrieben, Differentialen und Gelenkwellen zum Einsatz kommen, müssen ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Langlebigkeit bieten. NSK entwickelt und fertigt solche Lager seit Jahrzehnten und kann dabei auch auf die Erfahrungen als OEM-Lieferant der Automobilindustrie zurückgreifen.

Weniger Kraftstoffverbrauch, geringere CO₂-Emissionen: Einige Anforderungen, die an Antriebe im Landmaschinenbau gestellt werden, decken sich mit zentralen Trends der Automobilindustrie. Die Hersteller setzen immer häufiger Wälzlager ein, die eine hohe Tragzahl und reibungsarmen Lauf aufweisen und damit auch ein Downsizing von Antrieben ermöglichen.

Während Straßenfahrzeuge aber hohen Fahrkomfort auf ebenen Pisten und ein gutes Beschleunigungsverhalten aufweisen sollen, müssen landwirtschaftliche Fahrzeuge mit unwegsamem Gelände zurechtkommen und hohe Lasten tragen oder ziehen. Deshalb steht – was die Lager betrifft – die Übertragung von hohen Drehmomenten im Vordergrund. Hinzu kommen, je nach Anwendungen, starke Stöße und Vibrationen, die auf das Lager einwirken. 

Wenn dabei Lager mit unpassender Spezifikation ausgewählt werden, kann es zu Lagerausfällen kommen. Typische Schadensbilder sind schlecht spezifizierte oder falsch ausgewählte Lager. Zu den häufigen Ausfällen von Getriebelagern gehören Abblätterungen, Reibverschleiß (Fretting), Käfigschäden und Kriechen der Lagerringe. Weil der Ertrag eines Landwirtschaftsbetriebs in hohem Maße von der Produktivität der gerade benötigten Maschinen abhängt, können Stillstandszeiten (z.B. während der Ernte) aufgrund eines Lagerausfalls zu ganz erheblichen Mehrkosten führen. Deshalb sind die Landmaschinenhersteller bestrebt, hochwertige und robuste Lager im Antriebsstrang ihrer Maschinen einzusetzen.  

Abblätterungen auf der Lauffläche des Lagers entstehen, wenn kleine Teile des Wälzlagerwerkstoffs aufgrund von Wälzermüdung von der Oberfläche der Laufbahn oder der Wälzkörper absplittern. Dann entstehen Bereiche mit einer rauen Struktur. Zu den Ursachen gehören übermäßige Belastung und das Eindringen von Fremdkörpern.

Um dieses Risiko zu minimieren, hat NSK Lösungen wie z.B. die HR-Serie entwickelt. Sie werden häufig im Antriebsstrang von Landmaschinen eingesetzt, weil die höhere Tragfähigkeit und die die längere Lebensdauer nicht nur Abblätterungen verhindern, sondern auch zum Downsizing von Antrieben beitragen. Bei den Kegelrollenlagern der HR-Serie kommen konische Rollen zum Einsatz, die durch einen rückseitigen Bord am Konus geführt werden. Im Vergleich zu Standard-Kegelrollenlagern können diese Lager höhere radiale und axiale Belastungen in einer Richtung aufnehmen, da die Rollen sowohl in der Größe als auch in der Anzahl größer sind. Zur HR-Serie gehören auch Rillenkugellager, die eine bis zu 19% höhere dynamische Tragzahl und eine bis zu 68% höhere Lebensdauer nach ISO L10 bieten.

Das Eindringen von Verunreinigungen ist eine weitere häufige Ursache für Abblätterungen bei Lagern im Antriebsstrang von Landmaschinen. Hier ist der Einsatz der ölgeschmierten TM-Rillenkugellager sinnvoll. Sonderdichtungen ermöglichen eine wirkungsvollere Abdichtung, während der Öldurchfluss gewährleistet bleibt. In der Praxis erreichen sie eine etwa zweieinhalbmal höhere Lebensdauer als offene Lager.

Eine weitere Baureihe, die sich im Antriebsstrang von Landmaschinen bewährt, sind die Pendelrollenlager der NSKHPS-Serie. Sie eignen sich für hohe Belastungen u.a. durch den Einsatz besonderer Werkstoffe. Als Pendelrollenlager mit der höchsten Tragzahl im NSK-Programm (25% höher) können sie ebenfalls ein Downsizing ermöglichen.

Die HST-Axiallager wurden speziell für Anwendungen in hydrostatischen Getrieben entwickelt, mit denen Landmaschinen häufig ausgerüstet sind. Im Vergleich zu herkömmlichen Axiallagern erreichen sie eine verdoppelte Lebensdauer. Ein Grund dafür ist die Verwendung von EP-Stahl, dessen besondere Wärmebehandlung eine Ermüdung der Innen- und Außenringe unter der Oberfläche verhindert.

NSK bietet aber nicht nur ein umfangreiches Programm an Wälzlagern, die speziell für den Antriebsstrang von Landmaschinen entwickelt wurden. Die Ingenieure können auch Ansätze und Lösungen für das Downsizing von Antrieben, eine Verringerung der Reibung im Antriebssystem und für eine Reduzierung des CO₂-Ausstoßes bieten. Dabei erweist sich die jahrzehntelange Erfahrung in der Landmaschinentechnik als Vorteil, aber auch die Kompetenz bei der Entwicklung von Getriebe- und Radlagern für die Automobilindustrie. 

Bild 1): Die Kegelrollenlager der HR-Serie können hohe radiale und axiale Lasten in einer Richtung aufnehmen.