Lagerarten im Überblick: Kugel-, Rollen- und Präzisionslager

1. KUGELLAGER:

Ein Rillenkugellager ist ein Wälzlager, das Kugeln verwendet, um die Trennung zwischen den beweglichen Teilen des Lagers aufrechtzuerhalten.

Die Aufgabe eines Kugellagers ist die Reduzierung von Rollreibung und die Übertragung von radialen und axialen Lasten. Dies erreicht es durch mindestens zwei Laufbahnen, die die Kugeln halten und Lasten durch die Kugeln tragen. Meist ist eine der Laufbahnen fest. Die Drehung einer der Lagerschalen bewirkt auch die Drehung der Kugeln. Da die Kugeln rollen, haben sie einen viel geringeren Reibungskoeffizienten als wenn zwei flache Flächen gegeneinander rotieren.

Kugellager tendieren aufgrund ihrer Größe zu geringerer Tragfähigkeit als andere Wälzlager, wegen der kleineren Kontaktfläche zwischen Kugeln und Laufbahnen. Sie können jedoch gewisse Fehlausrichtungen von Innen- und Außenring tolerieren.

Im Vergleich zu anderen Wälzlagern ist ein Rillenkugellager das günstigste, hauptsächlich wegen der niedrigen Kosten für die Kugelherstellung. Es gibt mehrere gängige Kugellagerdesigns, jeweils mit unterschiedlichen Kompromissen. Sie können aus vielen Materialien gefertigt werden: Edelstahl, Chromstahl und Keramik. Ein Hybridkugellager hat Keramikkugeln und Metallringe.

• 1.1. Einreihiges Kugellager:

a) Allgemein: Das starre Einreihen-Kugellager bietet ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis; es ist relativ universell einsetzbar.

b) Eigenschaften: Es weist gute Fähigkeit zur Aufnahme radialer Lasten sowie axialer Lasten in beiden Richtungen auf. Es zeigt geringes Verdrehen und ist in einer instrumentierten Version erhältlich, die insbesondere die Ermittlung der Wellendrehzahl ermöglicht.

c) Anwendungen: Diese Lagertypen werden in allen Bereichen des allgemeinen Maschinenbaus eingesetzt (Klappen, Strahltriebwerkslager, Hubschraubergetriebe, Decksausrüstung...). Erhältlich mit Segment zur axialen Fixierung ohne Sicherungsring im Gehäuse.

• 1.2. Zweireihiges Kugellager:

a) Allgemein: Diese Lager erfordern gute Ausrichtung zwischen Welle und Gehäuse.

b) Eigenschaften: Dieser Lagertyp erlaubt hohe radiale und axiale Lasten in beide Richtungen. Manchmal wird eine bevorzugte Art für Füllschnitte gesehen. Dieses Lager kann allein oder zusammen mit einem anderen Lager montiert werden (wenn Ausrichtung erforderlich ist).

c) Anwendungen: Dieser Lagertyp wird in Pumpen, Getrieben (Rad und Schnecke), Geräten... eingesetzt.

• 1.3. Zweireihiges selbstjustierendes Kugellager:

a) Allgemein: Selbstjustierende Kugellager haben zwei Kugelreihen und eine gemeinsame konkave Kugellaufbahn im Außenring. Das Lager ist dadurch selbstjustierend und unempfindlich gegenüber Winkel-Fehlausrichtungen der Welle zum Gehäuse.

b) Eignung: Selbstjustierende Kugellager mit erweitertem Innenring sind für weniger anspruchsvolle Anwendungen konzipiert, wo handelsübliche Wellen verwendet werden. Die spezielle Bohrungstoleranz ermöglicht einfache Montage und Demontage.

c) Anwendungen: Besonders geeignet für Anwendungen, wo erhebliche Wellendurchbiegung oder Fehlausrichtung erwartet wird. Zudem hat ein selbstjustierendes Kugellager die geringste Reibung aller Wälzlager, was kühleren Betrieb auch bei hohen Drehzahlen ermöglicht. Selbstjustierende Kugellager mit verlängertem Innenring werden axial auf der Welle durch einen Stift oder Zylinderschraube fixiert, der in eine Nut an einer Seite des Innenrings eingreift und auch die Drehung des Innenrings auf der Welle verhindert. Wenn zwei selbstjustierende Kugellager mit erweitertem Innenring eine Welle lagern, müssen sie so positioniert werden, dass die Innenringnuten sich gegenüberliegen oder an den äußeren Lagerpositionen sind. Andernfalls ist die Welle nur in eine Richtung axial fixiert.

• 1.4. Ein- und zweireihiges Schrägkugellager:

a) Allgemein: Schrägkugellager haben Laufbahnen in Innen- und Außenring, die zueinander versetzt sind in Richtung der Lagerachse. Sie sind ausgelegt für kombinierte Lasten – also radiale und axiale Lasten, die gleichzeitig wirken.

b) Eigenschaften: Die axiale Tragfähigkeit von Schrägkugellagern steigt mit zunehmendem Druckwinkel. Der Druckwinkel ist definiert als Winkel zwischen der Linie, die die Kontaktpunkte der Kugel mit den Laufbahnen in der Radialebene verbindet (entlang der die Last von einer Laufbahn zur anderen übertragen wird), und einer Linie senkrecht zur Lagerachse. Der Druckwinkel reicht von 15° bis 40° und wird relativ zu einer Linie gemessen, die senkrecht zur Lagerachse verläuft. Schrägkugellager sind einrichtungsorientierte Axiallager, die hohe Axiallasten und moderate Radiallasten aufnehmen können.

c) Anwendungen: Schrägkugellager können viele verschiedene Dichtungs- oder Schirmtypen haben. Dichtungen und Schirme schützen vor Verunreinigung und als Schmierstoffhalter. Dichtungen bieten besseren Schutz und Fetthaltung als Schirme, haben aber niedrigere Grenzgeschwindigkeiten. Kugelgewindespindellager sind speziell für Kugelgewinde- oder Gewindespindelanwendungen konzipiert. Einige Lager können auch geflanscht sein. Schrägkugellager können verschiedene Schmierungsoptionen haben.

2. ROLLENLAGER:

Rollenlager sind eines der am weitesten verbreiteten Industrielager. Sie heißen Wälzlager, weil sie Lasten tragen, indem sie runde Elemente zwischen zwei Teile platzieren. Wenn sich die beiden Elemente bewegen, rollen diese kreisförmigen Elemente und helfen so, die Last zu tragen.

Die meisten Rollenlager verwenden Zylinder, deren Länge etwas größer als ihr Durchmesser ist. Rollenlager haben höhere radiale Tragfähigkeit im Vergleich zu Kugellagern, aber höhere Reibung und geringe axiale Kapazität unter Axiallasten.

• 2.1. Anwendungen von Rollenlagern:

Rollenlager werden in Drehbewegungen eingesetzt, um Gleitbewegungen durch reibungsarmes Rollen zu ersetzen. Automatisierte Rollenlager-Einstelltechniken bieten viele Vorteile wie reduzierte Einstellzeit, Montagekosten und zuverlässige Einstellung. Um das richtige Rollenlager auszuwählen, muss die gewünschte Lagerlebensdauer und eine ausreichende grundlegende dynamische Tragzahl bestimmt werden, um diese Lebensdaueranforderung zu erfüllen. Rollenlager werden in Kraftwerken, Windkraftanlagen, Getriebeantrieben, Walzwerken, Werkzeugmaschinenspindeln, Getriebreduktionen etc. verwendet. Rollenlager sind der früheste bekannte Typ von Wälzlagern.

• 2.2. Ein- und zweireihige Zylinderrollenlager:

a) Allgemein: Dieser Lagertyp trägt Axiallasten nur in eine Richtung. Daher werden sie meist paarweise gegeneinander verwendet. Ihr Spiel muss geregelt werden, um gute Steifigkeit für die Verbindung zu erhalten. Sie können auch nebeneinander eingebaut werden.

b) Eigenschaften: Diese Lager tragen kombinierte Lasten mit überwiegend axialer Komponente bei hohen Drehzahlen. Standardlager haben einen Druckwinkel von ca. 40°, Präzisionslager Winkel von 15° oder 25°. Paarweise eingebaute Lager haben niedrigere Drehzahlgrenzen als Einzellager.

c) Verwendung: Diese Lager finden sich in vielen Flugzeugen, Strahltriebwerkslagern, Elektromotoren, Lichtmaschinen, Bürsten für Maschinen etc.