Lagertypen: So wählen Sie das richtige Lager für Ihre Anwendung aus.

Die vielen Lagertypen auf dem Markt lösen alle dasselbe Grundproblem: Eine Welle muss sich drehen, ein Schlitten muss gleiten oder ein Drehpunkt muss schwingen. Die Auswahl zwischen diesen beiden hängt jedoch ausschließlich von Ihrer technischen Anwendung ab. Etwas muss die Last tragen und gleichzeitig diese Bewegung mit so wenig Widerstand wie möglich zulassen. Die Lagerreihen, die diese Aufgabe erfüllen, sind nicht austauschbar. Sie unterscheiden sich in den Belastungsrichtungen, die sie aufnehmen, den Geschwindigkeiten, die sie tolerieren, dem Platz, den sie einnehmen können, und den Umgebungsbedingungen, die sie überstehen.

In diesem Leitfaden wird die Lagerauswahl anhand der damit verbundenen technischen Entscheidungen veranschaulicht. Anschließend wird jede Lagerfamilie als Antwort auf eine bestimmte Version vorgestellt: ein Weg von Ihrer Anwendung zu einer Auswahlliste möglicher Lösungen.

Inhalt:

• Wie funktionieren Kugellager

• Arten der Lagerbelastung: Radial, Axial oder kombiniert

• Kugellager und Rollenlager: Was unterscheidet sich eigentlich

• Die gängigsten Arten von Kugellagern

• Axiallager für axiale Belastungen

• Nadellager für enge radiale Hüllen

• Gleitlager und Gleitlager

• Linearlager für geradlinige Bewegungen

• Lagerinnenringe und Wellenbefestigung

• Tabelle der Lagertypen: Belastung, Geschwindigkeit und Umgebung im Vergleich

• Materialauswahl bei der Spezifikation von Kugellagern

• Eine Checkliste für die Lagerauswahl

 

So funktionieren Kugellager

Jedes Lager ist dazu da, ein bewegliches Element in einer bestimmten Richtung einzuschränken, während es in anderen Richtungen frei bleibt. Dabei entsteht so wenig Reibung, wie es die Anwendung und die Toleranzen zulassen. Nur zwei mechanische Strategien bieten diese Eigenschaften.

Der erste ist der Schleifkontakt. Zwei Oberflächen liegen direkt aneinander, wobei die Materialien so ausgewählt oder behandelt wurden, dass sie sauber gleiten, ohne dass sie sich festsetzen oder übermäßige Reibung verursachen. Das ist das Prinzip hinter Gleitlagern.

Der zweite ist der Rollkontakt. Gehärtete Rollen oder Kugeln, auch bekannt als „Wälzkörper“, werden zwischen einer inneren und einer äußeren Lauffläche gehalten, sodass die Relativbewegung eher zum Rollen als zum Ziehen kommt. Da ein Wälzkörper mit jeder Laufbahn nur einen kleinen Kontaktpunkt hat, nimmt der Bewegungswiderstand im Vergleich zu zwei übereinander gleitenden Oberflächen stark ab. Das ist die Idee, die hinter den Wälzkörperfamilien steht: Kugellager, Rollenlager und deren Ableitungen.

Bei jedem Lagertyp handelt es sich um eine Variante dieser beiden Strategien, die von der Richtung der Last und dem zur Verfügung stehenden Platz geprägt ist. Welche Variante zu wählen ist, hängt von einer Reihe kritischer Faktoren in der Konstruktionsphase ab.

 

Arten der Lagerbelastung: Radial, Axial oder kombiniert

Der entscheidende erste Schritt bei der Lagerauswahl ist die Bestimmung der Richtung der Kräfte, die auf die Baugruppe einwirken, in der Ihr Lager untergebracht wird.

• Radiale Lasten wirken senkrecht zur Rotationsachse. Eine durch einen Riemen gespannte Riemenscheibe, ein tragendes Rad oder ein angetriebenes Zahnrad üben Radialkräfte aus. Radiallager verfügen über eine Laufbahngeometrie, die speziell darauf ausgelegt ist, diese senkrechten Belastungen abzufangen und gleichzeitig die gewünschte Drehung effizient zu übertragen.

• Axiale (Schub-) Lasten wirken parallel zur Rotationsachse. Eine vertikale Spindel, die eine Masse trägt, eine Spindel, die einen Schlitten schiebt, oder ein Drehtisch, der auf seine Basis drückt, erzeugen Axialkräfte. Die zur Aufnahme von Axiallasten erforderliche Laufbahngeometrie unterscheidet sich erheblich von radialen Konstruktionen.

• Kombinierte Lasten treten in den meisten realen Anwendungen auf. Die Ermittlung des Verhältnisses von Radial- zu Axialkraft ist die schnellste Methode, um Ihre Lageroptionen einzugrenzen. Vor allem radiale oder axiale Kräfte bestimmen bestimmte Lagerfamilien, wohingegen echte Mischlasten entweder ein spezielles Lager mit kombinierter Belastung (z. B. ein Kegelrollenlager) oder eine Anordnung mit zwei Lagern erfordern, bei der jedes Lager einen eigenen Kraftvektor verarbeiten kann.
  
  

Sobald das primäre Lastprofil Ihres Projekts festgelegt ist, wird die Spezifikation durch zwei weitere Betriebsbeschränkungen abgeschlossen:

• Drehzahl: Wälzlager sind für eine kontinuierliche, schnelle Rotation mit minimaler Reibung ausgelegt, wohingegen Gleitflächen (Gleitlager) oft besser für langsame Oszillationen oder extrem hohe statische Belastungen geeignet sind.

• Räumlicher Rahmen: Der verfügbare radiale und axiale Raum in Ihrem Gehäuse bestimmt häufig die endgültige Wahl. Aufgrund enger räumlicher Beschränkungen sind Standardlager oft nicht möglich, sodass spezielle Lösungen wie Dünnschliff- oder Nadellager erforderlich sind.

Kugellager und Rollenlager: Was eigentlich anders ist

In Wälzlagern gibt es zwei Standardfamilien von Wälzkörpern: Kugel- und Zylinderrollenlager. Die Geometrie des Wälzkörpers bestimmt die grundlegenden Leistungsmerkmale des Lagers und bestimmt in erster Linie die Kompromisse zwischen Tragfähigkeit, Höchstgeschwindigkeit und Systemsteifigkeit.

Kugellager verwenden sphärische Elemente, die die Laufbahnen an einem einzigen Punkt berühren, der sich unter Betriebsbelastung leicht zu einer Ellipse verformt. Diese minimale Kontaktfläche reduziert die Rollreibung erheblich und macht Kugellager zur Standardwahl für kontinuierliche Drehungen mit hoher Geschwindigkeit. Ihre Punktkontaktgeometrie toleriert von Natur aus auch geringfügige Wellendurchbiegungen oder eine Fehlausrichtung des Gehäuses, ohne dass es zu einem katastrophalen Ausfall kommt. Da sich die Kraft jedoch auf einen stark lokalisierten Bereich konzentriert, sind die Gesamttragfähigkeit und die Systemsteifigkeit wesentlich niedriger als bei Zylinderrollenlagern vergleichbarer Größe.

Wälzlager, ob zylindrisch, kegelförmig oder mit Nadeln, berühren die Laufbahnen entlang einer durchgehenden Linie entlang der Rollenfläche. Durch die Verteilung der Last auf eine breitere Grundfläche werden die Tragfähigkeit und Steifigkeit des Lagers innerhalb des gleichen räumlichen Rahmens wie bei Kugellagern drastisch erhöht. Daher sind sie die bevorzugte Wahl, wenn es um die Handhabung schwerer Lasten geht. Diese vergrößerte Oberfläche geht mit einer höheren Reibung und Wärmeentwicklung einher, wodurch die maximalen Betriebsgeschwindigkeiten im Vergleich zu Kugellösungen in der Regel eingeschränkt werden. Darüber hinaus ist zu beachten, dass Wälzlager bei normalem Linienkontakt sehr empfindlich auf Winkelfehler reagieren, die zu starken Kantenbelastungen führen können, wenn Welle und Gehäuse nicht exakt ausgerichtet sind.

Die gängigsten Arten von Kugellagern

Kugellager sind die größte Wälzkörperfamilie, wenn man die Anzahl der verfügbaren Optionen betrachtet, und decken das breiteste Spektrum potenzieller Anwendungsarten ab. Die Varianten der Kugellager decken hauptsächlich die Montageoptionen, die Profilhöhe und die Tragfähigkeit ab.

 

Rillenkugellager

Das Rillenkugellager ist das Standard-Wälzlager und der richtige Ausgangspunkt für die meisten rotierenden Wellen. Seine Laufflächen sind als tiefe Rillen eingearbeitet, deren Bögen dem Kugeldurchmesser sehr ähnlich sind. Dadurch kann es eine radiale Belastung als Hauptaufgabe sowie eine moderate axiale Belastung in beide Richtungen aufnehmen. Er läuft gut mit hoher Geschwindigkeit, benötigt keine spezielle Montageanordnung und eignet sich für die meisten allgemeinen Drehanwendungen.

Wenn Sie eine rotierende Welle, eine hauptsächlich radiale Belastung und keine ungewöhnlichen Einschränkungen haben, beginnen Sie mit Rillenkugellagern und fahren Sie nur fort, wenn sie durch etwas ausgeschlossen sind.

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Kugellager mit Flansch

Ein Flanschkugellager ist ein Rillenlager mit einem integrierten Flansch am Außenring. Der Flansch sorgt dafür, dass das Lager axial an der Stirnseite des Gehäuses anliegt, sodass die Bohrung nicht mit einer Schulter gefräst oder mit einem Haltering versehen werden muss, um die Tiefe einzustellen.

Dies ist eher eine Montagelösung als eine Ladelösung. Wählen Sie Flanschkugellager, bei denen eine Durchgangsbohrung einfacher herzustellen ist als eine abgestufte Bohrung oder bei denen es auf eine positive axiale Anordnung in einer dünnen Gehäusewand ankommt. Wenn stattdessen eine glatte Bohrung verwendet wird, übernehmen Sicherungsringe für Wellen die gleiche Aufgabe von der Wellenseite aus.

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Dünnschliff-Kugellager

Ein Kugellager mit dünnem Querschnitt hat für seinen Bohrungsdurchmesser einen ungewöhnlich kleinen Querschnitt, was bedeutet, dass die Ringe sowohl in radialer als auch in axialer Hinsicht schlank sind. Der Hauptvorteil ist der Formfaktor: Eine größere Welle kann ohne den großen Außendurchmesser untergebracht werden, den ein Standardprofil erfordern würde.

Aus diesem Grund sind Kugellager mit dünnem Querschnitt die ideale Wahl für Drehgelenke, Kardanräder, Robotik und Instrumentenarbeiten, bei denen eine Welle oder ein Gehäuse das Lager durchqueren muss und um das Lager herum kein Platz frei ist. Der Kompromiss besteht in der axialen Belastung: Auf einen schmalen Abschnitt wird weniger als ein ganzer Abschnitt derselben Bohrung übertragen, was bedeutet, dass die Belastung außerhalb der Laufbahn geringer ist.

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Zweireihige Kugellager

Das Hinzufügen einer zweiten Reihe von Elementen zum gleichen Lager erhöht die Tragfähigkeit der Einheit und verbessert ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber axialen Belastungen, da die beiden Reihen entlang der Laufbahnachse getrennt sind. Ein zweireihiges Kugellager eignet sich daher für Anwendungen, bei denen eine einzelne Reihe nur eine geringe Tragfähigkeit hätte oder bei denen die Welle so belastet wird, dass versucht wird, das Lager zu kippen, anstatt es einfach zur Seite zu drücken.

Der Preis liegt in der größeren Breite, die durch den zweiten Kugelelementsatz hinzugefügt wird. Zweireihige Kugellager gehören also dort, wo axialer Raum zur Verfügung steht und radialer Raum nicht die verbindliche Einschränkung ist.

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Zweireihige Dünnschliffkugellager

Diese Produktfamilie kombiniert die beiden oben genannten Ideen. Zwei Reihen von Kugeln haben einen schmalen Querschnitt, was eine höhere Kapazität und einen besseren axialen Widerstand bietet als ein einreihiges Lager mit dünnem Querschnitt, während gleichzeitig die kleine radiale Hülle erhalten bleibt, die ein Dünnringlager von vornherein attraktiv machte. Es handelt sich um eine spezielle Antwort auf ein spezifisches und recht verbreitetes Problem: eine große Welle, eine enge radiale Hülle und eine Last, die eine kippende Komponente beinhaltet.

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Kugellager mit dünnem Querschnitt.

 

 

Miniatur-Kugellager

Miniaturkugellager werden nach dem gleichen Rillenprinzip klein gebaut und eignen sich für Instrumentenmechaniken, kleine Motoren, zahnmedizinische und medizinische Geräte, den Modellbau und Präzisionsprototypen. Auf dieser Skala verschieben sich die Prioritäten. Laufdrehmoment, Laufruhe und Gleichmäßigkeit zwischen den Einheiten sind in der Regel wichtiger als die reine Tragfähigkeit.

Geben Sie Miniaturkugellager an, bei denen die Baugruppe selbst klein und nicht nur leicht belastet ist.

 

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Axiallager für axiale Belastungen

Ein Axiallager ist für die Belastung entlang der Wellenachse ausgelegt. Seine Laufbahnen sind als gegenüberliegende Flächen angeordnet und nicht als Rille um eine Welle herum, sodass die Kraft, die entlang der Achse gedrückt wird, genau zwischen ihnen übertragen wird.

Dabei handelt es sich um Anwendungen, bei denen sich etwas dreht und gleichzeitig einen Schub oder ein Gewicht in einer Linie mit seiner Achse abstützt: Vertikalspindeln, Drehtische, Drehtische, Spindelhubgetriebe, Indexplatten und Drehgelenke im Lazy-Susan-Stil. In diesen Fällen würde die Wahl eines Radiallagers die Last in die Richtung tragen, für die es am wenigsten geeignet ist.

Ein Axiallager ist nicht dafür vorgesehen, eine nennenswerte radiale Belastung zu tragen. Wenn bei einer Anwendung beides erforderlich ist, besteht die übliche Lösung darin, ein Axiallager die axiale Komponente übernehmen zu lassen, während ein separates Radiallager die Welle seitlich positioniert, anstatt zu erwarten, dass ein Bauteil beides tut.

Axiallager gehören neben Nadellagern und weiteren Arten von Wälzkörpern zu den Baureihen, die das Lagerangebot von Accu kürzlich erweitert haben.

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Nadellager für enge radiale Hüllen

Ein Nadellager verwendet Rollen mit einem hohen Verhältnis von Länge zu Durchmesser: lang und schlank statt kurz und kräftig. Jede Nadel berührt die Laufbahn entlang einer Linie, wobei viele Nadeln um den Schaft herum angeordnet sind. Diese Lager tragen eine hohe radiale Belastung, und da die Nadeln schlank sind, erfolgt dies innerhalb einer kleinen radialen Hülle.

Diese Kombination ist der Grund, warum die Familie existiert. Es ist die Antwort auf eine Anwendung, die echte radiale Tragfähigkeit erfordert und bei der ein Rillenkugellager mit ausreichender Nennleistung einfach nicht in den Raum um die Welle passt. Getriebelegewellen, Kompaktgestänge, Kipphebel, Kreuzgelenke und dichte Mechaniken sind typische Einsatzbereiche.

Die Kompromisse ergeben sich aus der Geometrie. Linienkontakt bedeutet mehr Reibung als eine Kugel. Daher bevorzugen Nadelrollen gemäßigte Geschwindigkeiten gegenüber hohen. Schlanke Rollen verzeihen zudem weniger Fehlausrichtungen und eine unrunde oder untergehärtete Wellenoberfläche, weshalb die Vorbereitung von Welle und Gehäuse hier wichtiger ist als bei einem Kugellager. Nadellager können mit Lagerinnenringen kombiniert werden, wenn eine Welle nicht den Spezifikationen entspricht oder aus einem duktilen Material gefertigt ist, das die Lagerfläche nicht stützt.

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Gleitlager und Gleitlager

Gleitlager arbeiten nicht über Rollen, sondern über Gleitkontakt. Eine Buchse, ein Bund oder ein flaches Polster trennen zwei Bauteile und sind so gewählt, dass die Gleitfläche einen niedrigen Reibungskoeffizienten hat und vorhersehbar verschleißt. Es gibt keine Kugeln, keine Rollen, keinen Käfig und keine Laufbahnen.

Diese Einfachheit ist der Hauptgrund, warum sich Ingenieure für Gleitlager entscheiden. Da es keine Wälzkörper gibt, kann sich kein Splitt eindrücken, der Käfig ermüdet nicht und bei Verwendung eines selbstschmierenden Werkstoffs ist oft überhaupt keine Schmierung erforderlich. Gleitlager eignen sich für niedrige Drehzahlen und oszillierende Anwendungen. Sie vertragen Verschmutzungen besser als Wälzlager und sind leise, leicht, preiswert und kompakt. Was sie nicht tun, ist die Abstimmung eines Wälzkörpers auf Effizienz bei kontinuierlicher Drehzahl.

 

Gleitlager

Ein Gleitlager ist die zylindrische Form eines Gleitlagers: eine Buchse, die zwischen einer Welle und ihrem Gehäuse sitzt, sodass sich die Welle gegen die Buchse und nicht gegen die Gehäusebohrung dreht oder gleitet. Verwenden Sie Gleitlager an Drehgelenken, Scharnieren, Dämpfern, Hebeln und langsam drehenden Wellen, insbesondere dort, wo der Betrieb intermittierend oder oszillierend ist und wo ein abgedichtetes Wälzlager für diese Aufgabe zu hoch wäre.

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Plattenlager

Bei einem Plattenlager handelt es sich um eine flache Form eines Gleitlagers. Dabei handelt es sich um eine Druckscheibe oder ein Polster, das zwei aneinander anliegende Flächen voneinander trennt. Dadurch wird die Last entlang der Achse getragen und gleichzeitig Rotation oder kleine Gleitbewegungen zwischen den beiden Oberflächen ermöglicht. Plattenlager sind das Gleitlager als Gegenstück zu Axialwälzlagern. Sie werden dort eingesetzt, wo die Belastung gering ist, die Bewegung langsam ist und Einfachheit mehr wert ist als Effizienz.

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Linearlager für geradlinige Bewegungen

Ein Linearlager beschränkt die Bewegung stattdessen auf eine gerade Linie und stützt einen Schlitten, während er sich entlang einer Achse mit fester Achse bewegt, im Gegensatz zu der Drehbewegung, die in Kugel- und Rollenlagern zu beobachten ist.

Die für Wälzlager verwendete Auswahllogik überträgt sich direkt auf Linearlager. Die Last ist immer noch radial oder axial in Bezug auf die Bewegungsachse, die Umgebung entscheidet immer noch, wie tolerant das Lager gegenüber Verunreinigungen sein muss, und die räumliche Hülle schränkt immer noch ein, was passt. Was sich ändert, ist, dass es sich bei der Lauffläche um eine Welle oder Schiene und nicht um einen Ring handelt, sodass die Ausrichtung über den gesamten Verfahrweg zu einer eigenständigen Konstruktionsüberlegung wird.

Linearlager werden häufig an Schlitten, Aktuatoren, Portalen, Druck- und Prüfköpfen, Prüfständen und allen Achsen eingesetzt, an denen sich eine Komponente unter Last entlang einer definierten Bahn bewegen muss.

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Lagerinnenringe und Wellenbefestigung

Einige Lager laufen direkt auf der Welle und nicht auf einem eigenen gefrästen Ring. Das funktioniert nur, wenn das Wellenoberflächenmaterial hart genug, rund genug und mit einer Toleranz bearbeitet ist, die ausreichend fein ist, um als Lauffläche zu dienen, was häufig nicht der Fall ist.

Ein Lagerinnenring löst das. Dabei handelt es sich um eine separat gehärtete und geschliffene Hülse, die an der Welle angebracht wird und den Wälzkörpern eine richtige Lauffläche verleiht, ohne dass die Welle selbst gehärtet und geschliffen werden muss. Außerdem kann eine verschlissene Lauffläche so als Bauteil und nicht als Baugruppe ausgetauscht werden.

Ein Kugellager ist nur so präzise wie der Sitz, auf dem es sitzt, und die Schulter, an der es sitzt. Daher sind die umgebenden Teile Teil der Spezifikation. Stellringe sorgen für eine axiale Position auf der Welle, Passfedern übertragen das Drehmoment zwischen Welle und Nabe, Sicherungsringe und Sicherungsringe halten das Lager axial, Passstifte halten das Gehäuse in der Ausrichtung und flexible Wellenkupplungen absorbieren die verbleibenden Fluchtungsfehler, die sonst direkt in das Lager gelangen würden.

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Tabelle der Lagertypen: Belastung, Geschwindigkeit und Umgebung im Vergleich

Materialauswahl bei der Auswahl der Lager.

Die Materialauswahl bestimmt in der Regel, wie sich ein Lager in seiner Betriebsumgebung verhält, und nicht, wie es unter Last funktioniert. Dies ist häufig die primäre Einschränkung, die eine Auswahlliste einschränkt.

In der Regel basieren Wälzlager auf einer Metallkonstruktion, da ihre Laufflächen eine extreme Oberflächenhärte erfordern. Umgekehrt bieten Gleitlager eine wesentlich größere Auswahl an Werkstoffen, da die Gleitschnittstelle selbst als primäre Arbeitsfläche dient.

Lagerschilde und Dichtungen haben die Aufgabe, diese Materialien vor Umweltverschmutzung zu schützen und die lebenswichtige Schmierung aufrechtzuerhalten. Metallabschirmungen bieten eine berührungslose Barriere gegen größere Verschmutzungen, ohne dass zusätzliche Rotationsreibung entsteht. Gummidichtungen bilden eine Barriere gegen physischen Kontakt, die einen hervorragenden Schutz vor Feuchtigkeit und Feinstaub bietet, allerdings auf Kosten eines geringen Drehwiderstands. Eine umfassende Anleitung zur Dekodierung der exakten Dichtungs- und Abschirmkonfigurationen für eine bestimmte Komponente finden Sie in der Codetabelle für die Lageridentifikation.

Eine Auswahl-Checkliste, bevor Sie angeben

Wenn Sie die unten aufgeführten Auswahlkriterien für Lager durchgehen, können Sie Ihre Auswahl auf eine einzige Lagerfamilie beschränken. Beachten Sie diese bei der Planung Ihres Projekts oder bei der Auswahl der endgültigen Komponenten.

• Lastvektor und Verhältnis: Ist die Kraft überwiegend radial, axial oder kombiniert? Geben Sie tiefe Rillen- oder Zylinderrollen für schwere radiale Belastungen, Axiallager für rein axiale Kräfte und Schrägkugeln oder spezielle Kegelrollen für echte gemischte Lasten ein.

• Bewegungsprofil: Bei kontinuierlicher Drehung mit hoher Geschwindigkeit müssen die Wälzkörper die Reibung minimieren. Umgekehrt sind bei langsamen Schwingungen oder starken statischen Belastungen häufig Gleitlager erforderlich, um Fehlbrünnungen (Verschleißeindrücke) zu verhindern.

• Räumliche Hülle: Ermitteln Sie unabhängig voneinander den verfügbaren radialen und axialen Raum. Wählen Sie Nadellager, wenn der radiale Raum streng begrenzt ist, oder Dünnringlager, wenn die axiale Breite zuerst erschöpft ist.

• Momentbelastungen: Wenn die Baugruppe Dreh- oder Kippkräften ausgesetzt ist, reicht ein einziges schmales Lager nicht aus. Sie sollten zweireihige Lager, aufeinander abgestimmte Paare oder zwei breitere Lager auf der Welle verwenden, um die Last und die damit verbundenen Kräfte gleichmäßig abzustützen.

• Betriebsumgebung: Standardlagerstahl korrodiert leicht. Nasse oder chemisch aggressive Bedingungen erfordern Edelstahl, technische Kunststoffe oder keramische Hybride. Verwenden Sie Gummidichtungen (2RS) zum Schutz vor Feuchtigkeit oder Metallabschirmungen (ZZ) zum Schutz vor Schmutz mit geringer Reibung.

• Wellenintegration: Die Verwendung der Welle als innere Laufbahn spart radialen Platz, erfordert jedoch, dass die Welle gehärtet und präzisionsgeschliffen wird. Andernfalls ist die Verwendung eines Standard-Innenrings weitaus kostengünstiger und bietet ein austauschbares Verschleißelement, das deutlich günstiger ist als bei einem bearbeiteten Teil.

• Montage und Halterung: Legen Sie sofort Ihre Standortstrategie fest. Entscheiden Sie sich zusammen mit der Lagerspezifikation für Passungen, Sicherungsringe, Sicherungsringe oder gefräste Gehäuseschultern, nicht im Nachhinein.

 

Einpacken.

Die Auswahl der Kugellager ist letztlich ein Prozess der strikten Eliminierung. Durch die systematische Bewertung Ihrer Lastvektoren, des räumlichen Umfelds und der Betriebsumgebung lässt sich ein umfangreicher Komponentenkatalog schnell zu einer einzigen, optimalen Familie zusammenfassen.

Ganz gleich, ob Ihre Konstruktion die Hochgeschwindigkeitseffizienz eines Rillenkugellagers oder die robuste Einfachheit einer selbstschmierenden Gleitbuchse erfordert, die Definition dieser physikalischen Einschränkungen in der frühen Konstruktionsphase ist der einzig zuverlässige Weg zu einer erfolgreichen, langlebigen Montage.

Weiterführende Lektüre:

So messen Sie Kugellager — Entdecken Sie die Ingenieurwissenschaft hinter den Lagercodes.

So verwenden Sie einen Messschieber - Erfahren Sie mehr über die Wissenschaft der Messtechnik mit Akkus.

Was ist Kriechen in Materialien? - Erfahren Sie mehr über Materialwissenschaft mit Akkus. 

 

Häufig gestellte Fragen.

F: Was ist der Unterschied zwischen einem Kugellager und einem Rollenlager?

A: Die Form des Wälzkörpers. Eine Kugel berührt jede Laufbahn an einem Punkt, wodurch die Reibung gering gehalten wird, eine kontinuierliche Drehung mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht wird und geringfügige Fehlausrichtungen toleriert werden, die Kraft jedoch auf einen kleinen Bereich konzentriert wird. Eine Rolle berührt jede Laufbahn entlang einer Linie, wodurch die Last auf eine größere Grundfläche verteilt wird, um eine höhere Kapazität und höhere Steifigkeit auf dem gleichen Raum zu erzielen. Der Kompromiss besteht in mehr Reibung und Hitze, einer niedrigeren Höchstgeschwindigkeit und einer viel geringeren Toleranz gegenüber Winkelfehlausrichtungen.

F: Wie reduzieren Kugellager die Reibung?

A: Sie ersetzen den Gleitkontakt durch den Rollkontakt. In einer glatten Buchse bewegt sich die Welle entlang ihrer gesamten Kontaktfläche über eine stationäre Oberfläche. Bei einem Kugellager rollen die Kugeln zwischen einer inneren und einer äußeren Laufbahn, wobei sie sich jeweils nur an einer kleinen Stelle berühren, die sich unter Belastung leicht verformt. Weil so wenig Material in Kontakt kommt und nichts mitgerissen wird, sinkt der Bewegungswiderstand bei gleicher Belastung stark.

F: Kann ein Drucklager eine radiale Last tragen?

A: Nicht in nennenswertem Maße. Bei einem Axiallager sind die Laufbahnen als gegenüberliegende Flächen angeordnet, sodass es Kräfte entlang der Wellenachse übertragen kann. Dies ist die einzige Richtung, in der ein Radiallager schlecht zurechtkommt. Durch dieselbe Geometrie ist es kaum möglich, eine Welle seitwärts zu positionieren. Wenn bei einer Anwendung beides erforderlich ist, verwenden Sie ein Drucklager für die axiale Komponente und ein separates Radiallager für die Positionierung der Welle, anstatt eine Komponente mit beiden Aufgaben zu beauftragen.

F: Wann sollte ich ein Gleitlager anstelle eines Kugellagers verwenden?

A: Wenn die Bewegung langsam oder oszillierend ist, wenn die Umgebung verschmutzt oder nass ist oder wenn der Zugang zu Schmiermitteln und Wartungsarbeiten eingeschränkt sind. Ein Gleitlager hat keine Wälzkörper, durch die sich Körner eindrücken könnten, und keinen Käfig, der ermüdet. Selbstschmierende Materialien machen das Schmieren völlig überflüssig. Außerdem ist es leiser, leichter und kompakter. Was es nicht tut, ist, ein Wälzlager so anzupassen, dass es bei kontinuierlicher Rotation mit hoher Geschwindigkeit effizient arbeitet.

F: Woran erkenne ich, ob ein Lager ausgefallen ist?

A: Die üblichen Anzeichen sind hörbar und fühlbar, bevor sie sichtbar sind. Achten Sie auf ein Rumpeln, einen Krach oder ein periodisches Klicken, das mit der Geschwindigkeit zunimmt. Spüren Sie Rauheit, Kerbigkeit oder freies Spiel, wenn der Schaft von Hand gedreht wird. Der Lauf ist merklich heißer als üblich, erhöhte Vibrationen oder ein sichtbarer Fettverlust deuten alle in die gleiche Richtung. Jedes dieser Elemente an einer Baugruppe, auf das es ankommt, ist ein Grund, das Lager abzubauen und zu überprüfen, anstatt zu warten, da die Lagerausfälle fortschreitend sind.

F: Benötige ich einen Lagerinnenring?

A: Nur dort, wo die Welle selbst nicht als Laufbahn dienen kann. Der Betrieb eines Lagers direkt auf der Welle spart radialen Platz, erfordert aber eine Welle, die hart genug, rund genug und mit einer ausreichend feinen Toleranz bearbeitet ist, um die Wälzkörper aufnehmen zu können. Wenn die Welle aus weicherem oder duktilerem Material besteht oder wo das Härten und Schleifen unwirtschaftlich wäre, gibt ein separat gehärteter und geschliffener Innenring dem Lager eine richtige Lauffläche und macht die Verschleißfläche zu einem austauschbaren Bauteil.