Lagerarten: Funktion, Aufbau & Anwendungen im Überblick

In diesem Artikel lernen Sie Lager (Bearings), ihre Funktionsweise, die Klassifizierung von Lagern, verschiedene Lagerarten, Anwendungen & mehr.

Lager und ihre Typen

Generell sind alle Maschinen mit Lagern für rotierende Wellen ausgestattet. Das Stützorgan heißt Lager. Anders ausgedrückt: Ein Lager ist ein Maschinenelement, das relative Bewegungen zwingt und die Reibung zwischen bewegten Teilen reduziert.

Lager dienen zum Stützen, Führen und Begrenzen bewegter Elemente. Sie sind stationäre Mitglieder und tragen die Last.

Der von der Welle getragene Teil heißt Lagerzapfen (Journal) – ein bewegtes Mitglied. Lager werden nach Art der ausgeführten Bewegung klassifiziert.

• Zulässige Bewegungen, oder
• Richtung der auf die Teile wirkenden Lasten/Kräfte.

Häufige Anwendungen von Lagern:

1. Wellen in Werkstätten,
2. Spindeln von Werkzeugmaschinen wie Dreh-, Bohr-, Fräsmaschinen etc.
3. Kurbelwellen von Motoren, Achsen von Fahrzeugen etc.

Klassifizierung der Lager

Es gibt drei Hauptklassifizierungen von Lagern nach Lastrichtung:

1. Radiallager / Zylinderlager (Journal or Radial Bearing)
2. Axiallager / Drucklager (Thrust or Collar Bearing)
3. Fußlager / Drehpunktlager (Footstep Bearing / Pivot Bearing)

• Ein Radiallager stützt die Welle im rechten Winkel zur Wellenachse.

• Ein Fußlager / Drehpunktlager stützt die Welle parallel zur Wellenachse; das Wellenende ruht auf der Lagerfläche.

• Ein Axiallager / Drucklager stützt Wellen, die axialer Stoßbelastung (Axialkraft) ausgesetzt sind.

Lagerflächen sind allgemein flach oder zylindrisch. Sie können aus NE-Metalloberflächen (Buchsen / Bushes) oder gehärteten Stahlbahnen (Races) mit Stahlkugeln oder -rollen bestehen. Im ersten Fall spricht man von Gleitlagern (Bush Bearings), im zweiten von Wälzlagern (Ball or Roller Bearings).

Lagerarten im Detail

Folgende verschiedene Lagerarten werden unterschieden:

1. Gleitlager / Buchsenlager (Bush Bearing)
2. Axiallager / Drucklager (Thrust Bearing)
3. Fußlager / Drehpunktlager (Foot Step Bearing)
4. Wälzlager / Reibungsarme Lager (Rolling Contact / Anti-Friction Bearing)
5. Kugellager (Ball Bearing)
6. Rollenlager (Roller Bearing)
7. Gleitlager (Plain Bearing)
8. Linearlager (Linear Bearing)
9. Fluidlager (Fluid Bearing)
10. Magnetlager (Magnetic Bearing)
11. Juwelierlager / Steinlager (Jewel Bearing)
12. Biege-/Flexurlager (Flexure Bearing)

Weiterlesen: Verzahnungsterminologie: Grundbegriffe im Zahnradbau

#1 Gleitlager / Buchsenlager (Bush Bearings)

Der einfachste Typ eines Buchsenlagers ist in der Abbildung gezeigt. Er besteht aus einem Grauguss-Lagerblock und einer Messing- oder Rotgussbuchse. Bei diesen Lagerarten bietet die Grundplatte des Lagerblocks Bohrungen zur Befestigung.

Oben am Lager befindet sich eine Gegenbohrung für die Ölbohrung, die durch Block und Buchse führt und die Schmierung von Welle und Buchse ermöglicht. Verwendet für Wellen mit geringen Lasten und niedrigen Drehzahlen. Bei diesem Massivlager kann die Welle problemlos ein- und ausgebaut werden.

Im Gleitlager wirkt Reibung zwischen Welle und Buchsen-Innenfläche. Die Reibung wird durch einen Schmierölfilm minimiert. Für Wellenleitungen (Line Shafting) gilt Ringölung (Ring Oiling) als sicherste und effizienteste Art unter normalen Betriebsbedingungen.

Weiterlesen: Gewindeterminologie und Gewindearten

#2 Axiallager / Drucklager (Thrust Bearings)

Im Axiallager wirkt die Lagerdruckkraft axial. Die Wellenachse kann vertikal oder horizontal sein. Ist die Wellenachse vertikal, heißt das Axiallager Fußlager. Ist sie horizontal, spricht man von Rollenlager (hier im Originaltext als „roller bearing“ bezeichnet – korrekt wäre Axial-Rollenlager).

#3 Fußlager / Drehpunktlager (Foot Step Bearing)

Die Abbildung zeigt ein einfaches Fußlager. Geeignet für vertikale Wellen. Besteht aus Graugussblock und Rotgussbuchse. Das untere Wellenende ruht auf einer Stahlscheibe mit konkaver Sitzfläche.

Bei diesem Lagertyp wird die Scheibe durch einen Stift, der teils in den Block, teils in die Scheibe reicht, am Mitdrehen mit der Welle gehindert. Die Buchse wird durch einen Ansatz (Snug) am Hals unter dem Bund am Mitdrehen gehindert.

Hauptnachteil: Effektive Schmierung schwer zu erreichen. Für langsam drehende Wellen mit geringen Lasten. Vertikale Wellen sind in der üblichen Kraftübertragung selten, treten aber in Werkzeugmaschinen-Drehtischen, Textilmaschinen etc. auf.

#4 Wälzlager / Reibungsarme Lager (Rolling Contact or Anti-Friction Bearings)

Bekanntermaßen rollt eine glatte, runde Fläche über eine ähnliche Fläche leichter als sie gleitet. Dieses Phänomen nutzt hartverchromte Stahlkugeln oder -rollen in speziell konstruierten Käfigen für lager mit geringem Reibungsverlust.

Bei diesem Lagertyp ist die Bewegung zwischen Welle und Lagerfläche reines Wälzen. Da Wälzreibung weit geringer als Gleitreibung ist, nennt man sie reibungsarme Lager (Anti-Friction Bearings).

Das herausragende Merkmal ist ihr niedriges Anlaufreibmoment, das praktisch gleich dem Laufreibmoment ist. Das macht sie besonders geeignet für Maschinen, die häufig starten, stoppen und neu starten.

#5 Kugellager (Ball Bearing)

Dies sind die häufigsten Lagerarten. Kugellager bestehen aus einem Satz Kugeln, die zwischen zwei ringförmigen Metallteilen – den Laufbahnen (Races) – liegen. Zwei Laufbahnen: Innen- und Außenring.

Der Innenring dreht sich mit der Welle, der Außenring ist fest. Im Betrieb entsteht sehr wenig Reibung, aber die Tragfähigkeit ist begrenzt durch die kleine Kontaktfläche zwischen Kugeln und Laufbahnen.

#6 Rollenlager (Roller Bearing)

Rollenlager gewährleisten über lange Zeit präzise Ausrichtung aller Teile und können hohe kurzzeitige Lasten tragen. Geeignet für Maschinen mit häufigem Start/Stopp.

Die Wälzkörper berühren die Laufbahnen linienförmig (Linienkontakt), Kugeln punktförmig (Punktkontakt). Dadurch höhere Tragfähigkeit. Enthält zylindrische Wälzkörper statt Kugeln als Lastträger zwischen den Laufbahnen.

#7 Gleitlager (Plain Bearing)

Gleitlager sind die einfachste Lagerart, bestehen meist aus einer Lagerfläche. Keine Wälzkörper – daher für Dreh-, Gleit-, Hub- und Schwenkbewegungen geeignet.

Das Lager bleibt stationär, während der Lagerzapfen (Journal) auf der inneren Lagerfläche gleitet. Im Grunde eine Hülse (Bush) auf der Welle, in die Bohrung passend. Gleitlager sind günstiger, kompakter und leichter als andere Typen. Zudem bieten sie hohe Tragfähigkeit.

#8 Linearlager (Linear Bearing)

Linearlager sind wälzende Komponenten, die Reibung zwischen bewegten Systemen verringern, wo die Bewegung auf gerader Bahn erfolgt. Sie gleiten geradlinig, da sie eine Lagerung sind, die signifikantes Gewicht mit großer Leichtigkeit in linearer Bewegung verschiebt.

Linearlager bieten präzisere Geschwindigkeitskontrolle als andere Lager bei höheren Lasten und Steifigkeit. Zudem benötigen sie keine Schmierung oder Wartung. Geeignet für Verpackungsmaschinen und Lebensmittelverarbeitungsanlagen.

#9 Fluidlager (Fluid Bearing)

Spezielle Lagerart, die auf Druckgas oder -flüssigkeit zur Lastaufnahme und Reibungsbeseitigung basiert. Fluidlager ersetzen Metalllager, wo diese kurze Lebensdauer hätten.

Zusätzlich zu hohem Lärm und Vibrationen bei Metalllagern werden sie in Maschinen mit hohen Drehzahlen und Lasten eingesetzt. Zwar höhere Anschaffungskosten, aber längere Lebensdauer unter harten Bedingungen gleicht dies aus.

#10 Magnetlager (Magnetic Bearing)

Magnetlager nutzen magnetische Levitation, um die Welle berührungslos in der Mitte zu halten. Kein physischer Kontakt → null Verschleiß. Begrenzen jedoch die maximal zulässige Relativbewegung.

Zudem ermöglichen Magnetlager Änderungen im Wellendesign, da die Wellenposition automatisch nach dem Massenmittelpunkt ausgerichtet wird. Vorteile für Anwendungen wie Verdichter, Zentrifugen, Hochgeschwindigkeitsturbinen etc.

#11 Juwelierlager / Steinlager (Jewel Bearing)

Ähnlich wie Gleitlager, hier läuft ein Metallzapfen in einem mit Edelstein ausgekleideten Lagerloch. Das Loch ist meist torusförmig und etwas größer als der Wellendurchmesser. Edelsteine aus Mineralcorundum – synthetischer Saphir oder Rubin.

Juwelierlager finden sich in industriellen Anwendungen und Präzisionsgeräten, wo niedrige Reibung, lange Lebensdauer und Maßgenauigkeit essenziell sind. Häufigste Anwendung: mechanische Uhren.

#12 Biege-/Flexurlager (Flexure Bearing)

Ein Flexurlager ermöglicht einen oder mehrere winklige Freiheitsgrade. Oft als Teil des Compliant-Mechanismus bezeichnet. Dienen ähnlichen Zwecken wie konventionelle Lager oder Scharniere in Anwendungen mit winkliger Nachgiebigkeit.

Flexurlager benötigen keine Schmierung und haben sehr geringe Reibung. Sie sind einfach, kostengünstig, oft klein, leicht und mit Spezialwerkzeug leicht reparierbar.

---

Fazit

Wir hoffen, alle Ihre Fragen zu Lagern geklärt zu haben. Falls noch Zweifel zu Lagerarten bestehen, kontaktieren Sie uns oder kommentieren Sie.

Danke fürs Lesen. Wenn Ihnen der Artikel gefällt, teilen Sie ihn bitte. Fragen zu jedem Thema in den Kommentaren.

Kostenlose PDFs ins Postfach? Newsletter abonnieren.