PU-Lager: Polyurethanbeschichtete Kugellager – Daten, Auswahl und Sonderanfertigungen

Was ein PU-Lager eigentlich ist

Ein PU-Lager ist ein zusammengesetztes Wälzelement: ein Standard-Rillenkugellagerkern, normalerweise aus der Serie 608, 6000, 6200, 626 oder 625, mit einer präzisionsgeformten Polyurethan-Lauffläche, die mit dem Außenring verbunden ist. Der Stahlkern trägt radiale und axiale Belastungen, definiert die Drehgenauigkeit und legt die Geschwindigkeitsbegrenzung fest. Die Polyurethanschicht übernimmt die Oberflächenseite der Arbeit. Es verformt sich unter Last, um die Kontaktfläche zu verbreitern, dämpft Vibrationen, bevor sie den Rahmen erreichen, und schützt den Außenring vor abrasivem Kontakt mit einer Schiene, einem Gleis oder einer Rolle. Wenn Sie ein PU-beschichtetes Lager für eine Förderrolle, einen Schiebetüraufhänger oder ein Antriebsrad spezifizieren, ist die erste Entscheidung nicht die Laufflächenfarbe oder Härte. Es handelt sich um das Kernlager, denn der Kern bestimmt die Belastbarkeit und Laufgenauigkeit.

Die Verbindungsqualität unterscheidet ein langlebiges PU-Lager von einem kurzlebigen. Eine preisgünstige Konstruktion spannt eine Polymerhülse über den Stahlaußenring; Unter radialer Belastung kann die Hülse verrutschen, innere Reibungswärme erzeugen und sich phasenverschoben zum Kern drehen. Unser Verfahren entfettet und phosphatiert den Außenring, trägt einen Haftvermittler auf und spritzt dann das Polyurethan unter kontrolliertem Druck und kontrollierter Temperatur. Nach dem Aushärten durchläuft jede Charge eine Torsionsprüfung: Die Lauffläche darf sich auf dem Ring nicht drehen, wenn das angegebene Drehmoment in beide Richtungen ausgeübt wird. Bei diesem Test handelt es sich um eine Bestanden-oder-Schlecht-Prüfung, bevor Proben für den Versand freigegeben werden.

Standard-PU-Lagerfamilien decken Bohrungsgrößen von 4 mm bis 20 mm ab, wobei der Außendurchmesser des geformten Polyurethans etwa 2 mm bis 10 mm größer ist als der Außendurchmesser des Stahlrings. Beispielsweise wird ein 608-Kern (8 x 22 x 7 mm) üblicherweise auf einen PU-Außendurchmesser von 26 mm umspritzt, und ein 6000-Kern (10 x 26 x 8 mm) wird oft auf 30 oder 35 mm umspritzt. Diese Abmessungen sind nicht kosmetischer Natur. Das Verhältnis zwischen PU-Außendurchmesser und Stahl-Außendurchmesser verändert den Rollwiderstand, die Wärmeentwicklung und die Lastverteilung. Daher sollte es für die tatsächlichen Arbeitsbedingungen ausgewählt werden und nicht von einem ähnlich aussehenden Produkt kopiert werden.

Warum Polyurethan das Material der Wahl für beschichtete Lager ist

Polyurethan wird in beschichteten Lagern eingesetzt, wenn die Anwendung eine Kombination aus Abriebfestigkeit, Dämpfung und Belastbarkeit erfordert, die einzelne Materialien nicht bieten können. Die folgende Tabelle vergleicht die relative Gleit- und Abriebfestigkeit gängiger Polymermaterialien mit einem thermoplastischen Polyurethan mit 85 Shore A, angegeben als 100.

Naturkautschuk ist elastischer als PU, nutzt sich aber bei kontinuierlichem Gleitkontakt etwa dreimal schneller ab. Nylon ist verschleißfest, aber steif, sodass es Geräusche und Vibrationen überträgt, anstatt sie zu absorbieren. PVC ist wirtschaftlich, aber bei dynamischer Belastung und niedrigen Temperaturen schwach. Polyurethan deckt den breitesten Einsatzbereich ab: von etwa 70 Shore A für geräuscharme Einsätze mit geringer Krafteinwirkung bis hin zu 95 Shore A für Anwendungen, die eine harte, formstabile Lauffläche mit einem gewissen Maß an Elastizität erfordern.

Der zweite Vorteil ist das Anpressdruckmanagement. Wenn ein Lager aus hartem Stahl direkt auf einer dünnen Metallschiene läuft, ist die Kontaktfläche klein und der örtliche Druck kann extrem hoch sein, die Spur hinterlassen und Geräusche erzeugen. Die PU-Lauffläche vergrößert die Kontaktfläche, sodass das gleiche Lager auf lackierten Stahl-, eloxierten Aluminium- oder Polymerschienen laufen kann, ohne die Gegenfläche zu beschädigen. Käufer entscheiden sich oft für PU-beschichtete Lager, nicht weil das Lager selbst versagen würde, sondern weil ein blankes Stahllager die Laufbahn zerstört oder das Produkt zu laut für den Verkauf macht.

Leistungsmerkmale und Betriebsgrenzen

Der Betriebsbereich eines PU-Lagers wird durch vier Zahlen bestimmt: Härte, Belastung, Temperatur und Geschwindigkeit. Sie interagieren, so dass sich bei einer Änderung normalerweise auch die anderen verschieben. Ein härteres Profil kann mehr Last tragen, überträgt jedoch mehr Vibrationen. Ein weicheres Profil ist zwar leiser, federt aber stärker ab und baut bei hoher Geschwindigkeit mehr Hitze auf. Die folgenden Werte sind typisch für standardmäßig geformtes Polyurethan auf einem Rillenkugellagerkern.

Die Härte ist die erste Spezifikation, die festgelegt werden muss. Der Bereich von 70 bis 80 Shore A eignet sich für Möbelrollen und Schiebetüren, bei denen es auf Griffigkeit, Laufruhe und Toleranz gegenüber geringfügigen Fehlausrichtungen ankommt. Das Band von 80 bis 90 Shore A ist die Allzweckzone für Förderrollen und Führungsräder und sorgt für ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Durchbiegung und Verschleißlebensdauer. Der Bereich von 92 bis 95 Shore A ist für schwere Räder, Klemmrollen und Transferabschnitte mit hoher Belastung vorgesehen, bei denen die Lauffläche ihre Form behalten und Schnitt- und Reißfestigkeit widerstehen muss.

Die Temperatur wird durch die PU-Mischung begrenzt, nicht durch das Stahllager. Standard-Polyurethan läuft kontinuierlich von -20 °C bis 80 °C. Kurze Temperaturschwankungen auf 110 °C sind in den meisten Formulierungen tolerierbar, aber längere Hitze verhärtet die Lauffläche, beschleunigt die Rissbildung und schwächt die Verbindung zum Ring. Wenn die Anwendung Dampfreinigung, Heißwasser oder kontinuierliche Strahlungswärme umfasst, sollte bei der Konstruktion in diesem Bereich eine hitzebeständige Sorte oder ein unbeschichtetes Stahllager verwendet werden.

Auch die Geschwindigkeit wird durch das Profil begrenzt. Die PU-Schicht vergrößert den effektiven Rolldurchmesser und erhöht die Zentrifugalspannung, sodass ein beschichtetes Lager nicht mit der gleichen Drehzahl laufen kann wie sein unbeschichteter Kern. Als praktische Regel gilt: Halten Sie die Oberflächengeschwindigkeit bei weichen Laufflächen unter etwa 2 m/s und bei harten Laufflächen unter 5 m/s und messen Sie dann den Temperaturanstieg während der ersten Betriebsstunden. Steht die zeitabhängige Drehzahlanforderung im Vordergrund, beispielsweise bei einem Motor, bei dem das Lager direkt auf der Welle montiert ist, muss die Laufflächendicke reduziert werden oder Kernluft und Fett für die tatsächliche Drehzahl vorgegeben werden.

Standardkonfigurationen, Profilprofile und Optionen

PU-beschichtete Lager werden in verschiedenen geometrischen Formen hergestellt. Eine flache zylindrische Lauffläche ist der Standard für gerade Rollen und Förderräder. Eine V-Nut-Lauffläche zentriert das Lager auf V-Schienen und hält die Baugruppe ohne zusätzliche Führungsflansche ausgerichtet. U-Nut- oder konkave Profile laufen auf Rundrohren und Drahtführungen. Ballige Profilformen kompensieren Winkelfehler zwischen benachbarten Rollen und reduzieren die Kantenbelastung. Das Profil wird maschinell in die Form eingearbeitet, so dass der Wechsel von flach auf gerillt keine wesentlichen Auswirkungen auf die Kernlagerung, den Preis oder die Lieferzeit hat.

• Flaches zylindrisches Profil: gerade Rollen, Übergabetische, Förderräder
• V-Nut-Profil: V-Schienen, Laufwagen, Schiebetürhänger
• U-Nut-Profil: Rundrohrführungen, Drahtführungen, leichte Flaschenzugsysteme
• Balliges Profil: selbstzentrierende Rollen, Fluchtungsfehlerausgleich
• Abgeschrägtes Kantenprofil: Kantenführungsrollen und Bandführung

Farben und Materialqualitäten können individuell angepasst werden, ohne die Abmessungen zu ändern. Schwarzes PU ist der industrielle Standard, da Ruß die Verschleißkonsistenz und UV-Beständigkeit verbessert. Orange und grüne Laufflächen werden in Sicherheitszonen oder zur Kennzeichnung einer Rollenfunktion in einer Produktionslinie verwendet. Für Lebensmittelbereiche, in denen eine Farbübertragung vermieden werden muss, steht weißes PU zur Verfügung, allerdings muss die Rezeptur anhand der Betriebstemperatur und der verwendeten Reinigungschemikalien überprüft werden.

Drei repräsentative Serien aus dem Katalog zeigen das Sortiment: PU 608-267, ein 608-Kernlager mit 26 mm PU-Außendurchmesser und 7 mm Breite; PU 626-268, eine 626-Kern-Serie, die auch mit einer verlängerten Stahlwelle für die direkte Rollenmontage angeboten wird; und PU 6201-4018, eine 6201-Kernserie mit einem PU-Außendurchmesser von 40 mm und einer Breite von 18 mm für schwerere Klemmrollen und Transferschalen.

PU 608-267 beschichtetes Rillenkugellager für vielseitige Anwendungen Dieses 608-Kern-Lager mit 26 mm PU-Außendurchmesser eignet sich für häufigen Betrieb und korrosive Umgebungen und bietet geringe Geräuschentwicklung und Verschleißfestigkeit, wie in der Katalogreihe hervorgehoben. Produkt anzeigen →

PU 626-268 Schwarzes PU-Rillenkugellager mit verlängerter Wellenoption Mit einem 626-Kern und einer schwarzen PU-Beschichtung ist dieses Modell feuchtigkeits- und korrosionsbeständig und verfügt über eine verlängerte Stahlwelle für die direkte Rollenmontage in Transfersystemen. Produkt anzeigen →

PU 6201-4018 Hochleistungs-PU-beschichtetes Lager für Klemmrollen Mit einem PU-Außendurchmesser von 40 mm und einer Breite von 18 mm bewältigt dieses 6201-Kernlager schwerere Lasten und reduziert Reibung und Lärm für industrielle Transfertröge und Maschinen. Produkt anzeigen →

Alle diese können mit Gummidichtungen (RS) oder Stahlschilden (ZZ) auf dem Stahlkern montiert werden. Versiegelte Versionen werden für staubige Werkstätten, Holzbearbeitungsstraßen, Nassbereiche oder alle Umgebungen empfohlen, in denen das Fett im Kern sauber bleiben muss, um das geräuscharme Verhalten der Baugruppe zu gewährleisten.

Wo PU-Lager zum Einsatz kommen

Die Anwendungen lassen sich in vier Gruppen einteilen: leises Bewegen schwerer Teile, Führen von Produkten entlang einer Schiene, Betrieb unter feuchten oder staubigen Bedingungen und Schutz einer teuren Passfläche. In jedem Fall erfüllt das Lager zwei Aufgaben gleichzeitig: Es trägt die Last und regelt den Oberflächenkontakt. Aus diesem Grund wird es anstelle eines einfachen Stahllagers spezifiziert.

So wählen Sie das richtige PU-Lager aus

Bei der Auswahl eines PU-Lagers müssen vier Variablen gleichzeitig berücksichtigt werden: Kernlagergröße, PU-Härte, Laufflächenprofil und Dichtungstyp. Die folgende Tabelle bietet einen praktikablen Ausgangspunkt für die häufigsten Anforderungen.

Die nächste Überlegung ist die Montagemethode. Wird das Lager auf eine Stahlwelle gepresst, bestimmt die Bohrungstoleranz des Kernlagers die Passung. Standard-Rillenkerne werden nach ISO-Toleranzsystemen hergestellt; Für PU-Rollenbaugruppen empfehlen wir eine Bohrungstoleranz von P6 oder besser, und die Welle sollte der H7-Toleranzempfehlung für diese Bohrung entsprechen. Überprüfen Sie beim Probentest die folgende Checkliste:

• Messen Sie den PU-Außendurchmesser an drei Stellen entlang der Breite; Eine Abweichung von mehr als 0,15 mm kann zu einer wackelnden Walze führen.
• Überprüfen Sie die Konzentrizität zwischen Bohrung und PU-Lauffläche, indem Sie das Lager auf einem Dorn mit einer Messuhr drehen; Rundlauffehler über 0,1 mm werden bei Drehzahl sichtbar.
• Wenden Sie ein Drehmoment zwischen Lauffläche und Ring an, um die Haltekraft der Verbindung zu überprüfen.
• Lassen Sie den beladenen Prototyp mit Arbeitsgeschwindigkeit laufen und messen Sie die Außenringtemperatur nach 1 Stunde und nach 24 Stunden. Eine stabile Temperatur bedeutet, dass die Wärmebilanz akzeptabel ist.
• Prüfen Sie den Lärm mit einem Dezibelmessgerät oder einem Hörtest bei Betriebsgeschwindigkeit; Die PU-Lauffläche sollte keine Geräusche auf der Schiene erzeugen.

Herstellung und Qualitätskontrolle

Die Qualität des PU-Lagers wird im Formprozess bestimmt. Temperatur, Einspritzdruck, Formschließgeschwindigkeit und Aushärtezeit beeinflussen alle die Endabmessungen und die Klebefestigkeit. Unsere Produktionslinie arbeitet nach ISO 9001:2015-Verfahren mit Rückverfolgbarkeit der Materialchargen für jede Charge von Stahlkernen und Polyurethan-Rohmaterial. Die produzierende Tochtergesellschaft verfügt über die Zertifizierung des Qualitätssystems GB/T 19001-2016 und die jährliche Kapazität für Präzisionslager und Verbindungselemente beträgt 30 Millionen Sätze.

Die Eingangskontrolle umfasst den Stahlkern: Bohrungsdurchmesser, Außenringdurchmesser, Radialspiel, Geräusch und Dichtungszustand. Nach dem Formen wird die PU-Lauffläche auf Außendurchmesser, Breite, Rundheit und Konzentrizität zur Bohrung gemessen. Typische Toleranzen betragen /-0,15 mm am PU-Außendurchmesser und nicht mehr als 0,1 mm Rundlauf. Jede Charge wird außerdem auf die Profilhärte bei dem angegebenen Shore-Wert überprüft und ein zerstörender Bindungstest wird an einer Probe aus jedem Formhohlraum durchgeführt.

Die Exportverpackung verhindert, dass sich die Laufflächen während des Transports verformen. Die Lager werden einzeln in Schalen gelegt, dann verpackt und für den See- oder Lufttransport auf Paletten gepackt, mit weichen Trennelementen zwischen den Schichten, um ein Abflachen des PU bei langen Containertransporten zu verhindern.

Individuelle Größen, Farben und Montagemöglichkeiten

Die häufigsten kundenspezifischen Wünsche, die wir bearbeiten, sind ein spezifischer PU-Außendurchmesser passend zu einem vorhandenen Spurspalt, eine breitere oder schmalere Lauffläche, ein verlängerter Innenring an einem oder beiden Enden, eine eingepresste Stahlwelle und eine farbige Lauffläche zur Produktidentifikation. Für die kundenspezifische Anpassung ist kein neues Lagerdesign erforderlich, da der Kern weiterhin eine Standardserie mit tiefen Rillen ist. Lediglich die Formgeometrie und die Formparameter ändern sich. Die PU-Schicht kann auch mit einer Welle als einzelne Rolleneinheit kombiniert werden, was die Montage für den Kunden vereinfacht.

Wenn Ingenieure ein Polyurethan-Lager für eine neue Maschine spezifizieren, besteht der schnellste Weg darin, mit einem Standardkern zu beginnen und die PU-Abmessungen während der Musterphase anzupassen. Praktische Ratschläge zum Vergleich von Materialien, Härtegraden und Anwendungsgrenzen finden Sie in unserem Ratgeber So wählen Sie das richtige PU-Rillenkugellager aus .

Nicht standardmäßige Kerne, wie z. B. zweireihige Lager, Edelstahlkerne oder Bohrungsgrößen außerhalb des Standardbereichs, behandeln wir als dedizierte Projekte mit einem eigenen Musterfreigabeverfahren. Kundenspezifische, nicht standardmäßige Präzisionslager stellen eine separate Produktlinie dar, da sich die Bearbeitungs-, Wärmebehandlungs- und Inspektionsschritte vom Standard-PU-Formteil unterscheiden. Für die Erstellung eines Angebots reicht es aus, eine Zeichnung mit der erforderlichen Lastrichtung, der Montageart und den Umgebungsbedingungen bereitzustellen.

Installation, Wartung und häufige Fehler

Die meisten Ausfälle von PU-Lagern sind einbaubedingt. Das Aufdrücken einer beschichteten Rolle auf eine übergroße Welle oder das Hämmern auf den Außenring statt auf den Innenring beschädigt sowohl die Lauffläche als auch den Stahlkern. Das folgende Verfahren gilt für die meisten PU-Rollenbaugruppen:

1. Reinigen Sie die Welle und prüfen Sie den Durchmesser vor dem Pressen anhand der Bohrungstoleranz.
2. Tragen Sie eine dünne Schicht Montageöl oder -fett auf die Welle auf, nicht auf die Lauffläche.
3. Drücken Sie das Lager, indem Sie nur Kraft auf den Innenring ausüben. Stützen Sie bei beschichteten Rollen den Innenring mit einem Presswerkzeug ab, das die PU-Lauffläche nicht berührt.
4. Für Presspassungen verwenden Sie eine Dornpresse oder eine hydraulische Presse mit langsamem, kontrolliertem Hub. Schlagen Sie niemals mit einem Hammer auf das Lager.
5. Drehen Sie die Baugruppe nach der Montage von Hand, um freie Bewegung und konzentrische Drehung zu überprüfen.

Prüfen Sie im Betrieb auf drei Symptome: Relativbewegung zwischen Lauffläche und Ring, flache Stellen und Geräusche. Eine Ablösung der Lauffläche weist in der Regel auf eine zu große Presspassung, einen überhitzten Laufzustand oder den Kontakt mit einer unverträglichen Chemikalie hin. Flache Stellen treten auf, wenn ein weiches Profil über einen längeren Zeitraum statisch belastet wird oder wenn die Walze schleift, anstatt sich zu drehen. Geräusche kommen fast immer vom Kernlager: Sobald Wasser oder Staub durch die Dichtung dringen, wird das Fett abgebaut und das Lager wird hörbar, auch wenn die Lauffläche noch korrekt aussieht.

Reinigen Sie PU-beschichtete Lager mit milder Seife und Wasser oder mit demselben Lösungsmittel, das in der Umgebung des Geräts verwendet wird, nachdem Sie die Lösungsmittelverträglichkeit mit Polyurethan überprüft haben. Das Lager nicht über einen längeren Zeitraum in Entfettungsmitteln auf Erdölbasis einweichen; Sie können die Lauffläche plastifizieren und ihre Härte dauerhaft verändern.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen einem PU-Lager und einem gummibeschichteten Lager?

Standardmäßig gummierte Lager aus Naturkautschuk, EPDM oder SBR bieten eine hohe Elastizität und guten Halt und ihre Rohstoffkosten sind geringer. Polyurethan bietet etwa die doppelte Abriebfestigkeit, eine höhere Reißfestigkeit und einen größeren Härtebereich. Bei einer Walze, die kontinuierlich läuft, beispielsweise einer Förderwalze, die abrasive Verpackungen transportiert, hält PU typischerweise um ein Vielfaches länger, bevor sich durch Oberflächenabnutzung der Laufdurchmesser ändert. Gummi bleibt eine gute Wahl für sehr weiche, griffige Rollen bei sehr niedriger Geschwindigkeit, aber PU deckt die meisten Industrie- und Möbelanwendungen mit einer längeren Lebensdauer ab.

Welche Shore-Härte soll ich wählen?

Verwenden Sie 70 bis 75 Shore A, wenn das Lager auf einer empfindlichen Schiene läuft, hohen Halt benötigt oder eine leichte Baugruppe gegen Vibrationen abfedern muss. Verwenden Sie 80 bis 85 Shore A für Allzweckrollen, Schiebetüren, Schubladen und Förderrollen. Verwenden Sie 90 bis 95 Shore A für schwere Lasten, hohe Klemmkräfte und Anwendungen, bei denen die Dimensionsstabilität wichtiger ist als die Geräuschabsorption. Senden Sie im Zweifelsfall Ihre Belastungs- und Geschwindigkeitsdaten und fordern Sie Muster in zwei Härtegraden an; Der messbare Unterschied im Verschleiß und Rollwiderstand entscheidet schnell.

Kann ein PU-Lager in nassen oder abwaschbaren Umgebungen verwendet werden?

Standard-PU selbst ist beständig gegen Feuchtigkeit, wässrige Reinigungsmittel und viele Öle. Der Schwachpunkt ist das Kernlager: Wenn Wasser in ein nicht abgedichtetes Lager eindringt, korrodieren die Stahllaufringe und das Fett verschlechtert sich. Geben Sie RS-Versionen mit Gummidichtung für Wash-Down-Umgebungen an und stellen Sie sicher, dass die Dichtlippe nicht über die PU-Lauffläche hinausragt. Testen Sie bei Chemikalieneinwirkung die jeweilige Flüssigkeit, da starke Säuren, heiße Laugen und einige Lösungsmittel die Polyurethan-Lauffläche aufquellen oder aufweichen können.

Hinterlässt eine PU-Lauffläche Spuren auf Böden oder Aluminiumschienen?

Eine glatt geformte Polyurethan-Lauffläche hinterlässt normalerweise keine Spuren auf sauberen Böden oder eloxierten Aluminiumschienen. Markierungen entstehen, wenn die Lauffläche harte Partikel wie Sand oder Metallspäne aufnimmt und in den Boden drückt. Verwenden Sie für Umgebungen mit Fremdkörpern ein etwas härteres Profil von etwa 90 Shore A und halten Sie den Rollweg sauber; Regelmäßiges Abwischen der Laufflächenoberfläche verhindert die Einlagerung von Partikeln.

Welche kundenspezifischen Optionen gibt es für PU-Lager?

Zu den kundenspezifischen Optionen gehören PU-Außendurchmesser, Laufflächenbreite, Laufflächenprofil, Laufflächenfarbe, Bohrungsgröße, verlängerter Innenring und ein eingepresster Schaft. Mindestbestellmengen beginnen in der Regel bei 500 bis 1.000 Stück pro Größe für kundenspezifische Standardfarben, und Entwicklungsmuster können mit der tatsächlichen Form hergestellt werden. Für spezielle Projekte sind nicht standardmäßige Kernkonstruktionen wie zweireihige Lager oder Edelstahlkerne erhältlich und werden nach Prüfung der Zeichnung separat angeboten.

Wie lange hält ein PU-Lager?

Die Lebensdauer wird bei richtiger Wahl der Lauffläche durch das Kernlager bestimmt. Ein versiegelter Tiefrillenkern kann unter normaler Belastung Tausende von Stunden laufen. Die PU-Lauffläche sollte auf flache Stellen, Risse und Durchmesserverringerungen untersucht werden. Bei Förderbandanwendungen mit einem Profil von 80 bis 85 Shore A bei mäßiger Geschwindigkeit überdauert das Profil normalerweise das Wartungsintervall der Ausrüstung. Der zuverlässigste Weg, die Lebensdauer abzuschätzen, ist ein Prototypentest auf Ihrer tatsächlichen Strecke, bei dem der Profildurchmesser gemessen und die Geräuschentwicklung in regelmäßigen Abständen aufgezeichnet wird.