Erläuterung der Lagertypen: Haupttypen, Anwendungen und Gehäuse

Lager sind eine der wichtigsten Komponenten mechanischer Systeme. Von der kleinsten Armbanduhr bis zur riesigen Schmiedepresse – Lager sind allgegenwärtig. Für Maschinenbauingenieure und -konstrukteure ist die Wahl des richtigen Lagertyps entscheidend. Wir sehen uns die verschiedenen Lagertypen und ihre Einsatzgebiete an.

Was sind Lager und warum sind sie wichtig?

Lager sind wesentliche Komponenten mechanischer Systeme, die Reibung reduzieren, Belastungen tragen und Bewegungen in eine oder mehrere Richtungen einschränken können. Lager sind heutzutage in fast allen Maschinen zu finden. Nahezu jedes rotierende Bauteil in Maschinen, wie Kettenräder in Fahrrädern, Wellen in Autos usw., benötigt Lager.

Was ist der Hauptzweck von Lagern?

Lager dienen hauptsächlich der Reibungsreduzierung zwischen beweglichen Teilen. Sie tragen auch Lasten und können die Bewegung auf die gewünschte Richtung beschränken. Reibungsreduzierung steigert die Effizienz durch Energieeinsparung. Die Bewegung wird präziser und kontrollierter. Die Rotationsgeschwindigkeit wird gleichmäßiger.

Wie reduzieren Lager die Reibung in Maschinen?

Lager wandeln Gleitbewegungen in Drehbewegungen um. Wälzkörper, beispielsweise Kugeln in Kugellagern, haben eine sehr glatte Oberfläche. Auch die Laufbahn ist glatt. Schmiermittel wie Öl oder Fett reduzieren die Reibung zusätzlich. Kurz gesagt: Der Reibungskoeffizient zwischen Lageroberflächen ist deutlich niedriger als der Reibungskoeffizient sonst. Die Drehbewegung glättet die Bewegung zusätzlich.

Vorteile der Verwendung von Lagern in mechanischen Systemen

Die Vorteile von Lagern sind enorm. Einige davon sind unten aufgeführt:

1. Energie sparen: Geringe Reibung erfordert weniger Energie für die Bewegung der Teile
2. Gleichmäßige Geschwindigkeiten: Gleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit über die gesamte Breite gewährleistet gleichmäßige Geschwindigkeiten
3. Verlängerte Lebensdauer der Maschine:Hochwertige Lager minimieren den Verschleiß.

1. Kugellager: Typen und häufige Verwendung

Kugellager gehören zu den am häufigsten verwendeten Lagerarten. Die Wälzkörper bestehen aus sphärischen, harten, glatten und inkompressiblen Kugeln. Es gibt Unterarten wie Rillenkugellager, Schrägkugellager, Pendelkugellager und Axialkugellager.

Materialarten

• Titan-Kugellager

Titan wird in speziellen Anwendungen als Kugellagermaterial eingesetzt. Titankugellager gelten aufgrund ihres hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses sowie ihrer Korrosions- und Ermüdungsbeständigkeit als Stahlkugellager überlegen. Titan ist vergleichsweise teurer als Stahl. Es wird in der Luft- und Raumfahrt, in der Medizintechnik und anderen Spezialanwendungen eingesetzt, bei denen Langlebigkeit und geringes Gewicht geschätzt werden.

Rillenkugellager

Lagergehäuse:

1. Stehlagergehäuse:Wird normalerweise zur einfachen Montage und Ausrichtung auf Wellen in Förderbändern und Ventilatoren verwendet.
2. Flanschgehäuse:

Vorteile und typische Anwendungen

Diese Lager tragen sowohl radiale als auch axiale Lasten. Sie sind robust und eignen sich aufgrund ihres einfachen, aber schlanken Designs für alle gängigen Anwendungen, bei denen hohe Geschwindigkeit, Tragfähigkeit und geringe Reibung gefragt sind.

Schrägkugellager

Lagergehäuse:

1. Flanschgehäuse
2. Patronengehäuse

Wann werden Schrägkugellager verwendet?

Bei Schrägkugellagern sind die innere und äußere Laufbahn in einem Winkelbereich von 15° gegeneinander verschoben.^o zu 40^o. Dadurch können sie sowohl axiale als auch radiale Lasten in Anwendungen wie Werkzeugmaschinenspindeln, Kreiselpumpen und Präzisionsgetrieben aufnehmen.

Selbstausrichtende Kugellager

Lagergehäuse:

1. Stehlagergehäuse
2. Selbstausrichtendes GehäuseIdeale Anwendungen für selbstausrichtende LagerSelbstausrichtende Lager gleichen Fluchtungsfehler zwischen Wellen und Laufringen automatisch aus. Daher eignen sich diese Lager besonders für Anwendungen wie Landmaschinen, Textilmaschinen und Förderanlagen.

Axial-Kugellager

Lagergehäuse:

1. Axiallagergehäuse
2. Unterlegscheibengehäuse

Hauptvorteile von Axiallagern bei vertikalen Lasten

Axialkugellager sind speziell für die Aufnahme axialer Lasten in eine oder beide Richtungen ausgelegt. Dank der speziellen Wälzkörper können sie Lasten entlang der Welle aufnehmen. Axiallager eignen sich gut für Anwendungen wie Kranhaken, vertikale Wellen, Werkzeugmaschinentische und Aufzugsmotoren.

Wälzlager: Arten und Anwendungen

Rollenlager sind ein weiterer gängiger Lagertyp, der üblicherweise zur Aufnahme hoher radialer Lasten eingesetzt wird. Sie haben eine größere Kontaktfläche. Im Gegensatz zu Kugellagern mit Punktkontakten haben Rollenlager Linienkontakte. Dies liegt an der Form des Wälzkörpers. Es gibt spezielle Untertypen von Rollenlagern, die in diesem Blog besprochen werden.

Zylinderrollenlager

Lagergehäuse:

1. Stehlagergehäuse
2. Patronengehäuse
3. Endkappengehäuse

Vorteile für Hochgeschwindigkeits- und Schwerlastanwendungen

Zylinderrollenlager halten aufgrund ihrer Konstruktion höheren Belastungen stand. Die Wälzkörper haben eine große Kontaktfläche mit den Laufbahnen. Dies erhöht die Steifigkeit. Die geometrische Gleichmäßigkeit der Wälzkörper reduziert die Reibung. Diese Wälzlager ermöglichen hohe Drehzahlen. Sie eignen sich ideal für Elektromotoren, Werkzeugmaschinenspindeln, Kompressoren und Getriebe.

Pendelrollenlager

Lagergehäuse:

1. Geteiltes Stehlagergehäuse
2. Selbstausrichtendes Gehäuse
3. Adapterhülsengehäuse

Beste Verwendungsmöglichkeiten bei Fehlausrichtung und schweren Lasten

Pendelrollenlager können sich automatisch an Fehlausrichtungen und Walzendurchbiegungen anpassen. Sie sind selbstausrichtend. Dank der Konstruktion der Wälzkörper und Laufbahnen können Pendelrollenlager hohe radiale und axiale Belastungen aufnehmen. Dadurch eignen sie sich ideal für Anwendungen wie Bergbaumaschinen, Schwingsiebe und Papierfabrikmaschinen.

Kegelrollenlager

Lagergehäuse:

1. Flanschgehäuse
2. Doppelbechergehäuse
3. Vereinheitlichtes Kegelrollengehäuse

Warum Automobil- und Schwermaschinenhersteller Kegellager bevorzugen

Kegelrollenlager haben eine konische Geometrie, bestehend aus einer Schalen- und Kegelkonfiguration. Dadurch können sie sowohl radialen als auch axialen Belastungen standhalten, die in Schwermaschinen und Kraftfahrzeugen erforderlich sind.

Nadellager

Lagergehäuse:

1. Gehäuse mit gezogener Schale
2. Käfignadelgehäuse
3. Gehäuse einsetzen

Anwendungen, die kompakte und leichte Lager erfordern

Das Rollelement hat eine Nadelform und ein sehr kleines Durchmesser-Längen-Verhältnis. Dadurch ist es schlank, kompakt und leicht.

3. Gleitlager (Gleitlager): Ein Überblick

Gleitlager sind die einfachste Lagerart. Sie bestehen weder aus Wälzkörpern noch aus Laufbahnen. Stattdessen verfügen sie über eine Hülse, in der sich eine Welle frei gleitend dreht. Schmiermittel wie Öl und Fett verringern die Oberflächenreibung und erleichtern die Drehung der Welle.

Erläuterung der Gleitlagertypen

Gleitlager

Diese stützen rotierende Wellen und bewältigen radiale Belastungen, die häufig in Motoren und schweren Maschinen vorkommen.

Gleitlager

Dabei handelt es sich um einfache, röhrenförmige Lager, die in langsam laufenden, leicht beanspruchten Geräten wie kleinen Motoren und Ventilatoren verwendet werden.

Flanschlager

Diese sind mit einem Flansch zur sicheren Montage ausgestattet und werden häufig dort verwendet, wo Ausrichtung und Positionierung wichtig sind.

Wichtige Vorteile und Einschränkungen von Gleitlagern

Vorteile:

1. Kostengünstig
2. Compact
3. Toleranz für Fehlausrichtungen

Einschränkungen

1. Übermäßige Abnutzung
2. Geringe Präzision
3. Hohe Reibung
4. Niedrige Geschwindigkeiten

Gängige Anwendungen in der Industrie

Gleitlager werden häufig in Industriemaschinen, in der Automobilindustrie und in leichten Konsumgütern eingesetzt.

4. Linearlager: Alles, was Sie wissen müssen

Linearlager dienen der linearen statt rotierenden Wellenbewegung. Sie reduzieren die Reibung entlang der Bewegung und sorgen für eine präzise Ausrichtung der Gegenstücke. Sehen wir uns die verschiedenen Typen genauer an.

Wie funktionieren Linearlager?

Linearlager nutzen Schmiermittel und glatte Wälzkörper, um die Reibung entlang einer linearen Bahn zu verringern.

Arten von Linearlagern und ihre Eigenschaften

Ball Bushing-Lager

Sie verfügen über eine gleichmäßige lineare Bewegung mit Kugelumlauf. Sie sind präzise und reibungsarm.

Lineare Rollenlager

Lineare Rollenlager nutzen Rollen für höhere Tragfähigkeit und Steifigkeit. Sie sind ideal für Schwerlastaufbauten.

Gleitlager

Gleitlager arbeiten mit Gleitkontakt und bestehen normalerweise aus selbstschmierenden Materialien.

Beste Anwendungen für Linearlager

Linearlager eignen sich am besten für Anwendungen, die geringe Reibung entlang einer geraden Strecke erfordern. Beispielsweise sorgen Kugelbuchsenlager für eine gleichmäßige, präzise und wiederholbare Bewegung der Arme von 3D-Druckern. Linearrollenlager können hohe Lasten aufnehmen und eignen sich für Industriemaschinen. Gleitlager sind kompakt und eignen sich für leichte Anwendungen wie Schubladen.

5. Montierte Lager: Typen und Auswahltipps

Montierte Lager sind bereits vorinstalliert und ermöglichen so die Montage ohne zusätzliche Halterungen. Diese Lager verfügen über Gehäuse, die die Montage, Ausrichtung und den Austausch erleichtern. Gängige Typen werden hier erläutert.

Montierte Lager und ihre Gehäusetypen verstehen

Stehlager

Stehlager sind auf einer festen Unterlage montiert und dienen zur Lagerung einer rotierenden Welle. Sie werden üblicherweise auf ebenen Flächen installiert und eignen sich daher für eine Vielzahl von Geräten.

Flanschlager

Flanschlager verfügen über einen Montageflansch mit Schraubenlöchern, mit denen sie an einer Oberfläche befestigt werden können. Sie werden häufig verwendet, wenn die Welle durch eine Wand verläuft.

Aufnahmelager

Spannlager sind so konstruiert, dass sie in einem Rahmen gleiten und so die Spannung von Riemen oder Ketten anpassen. Sie werden häufig in Fördersystemen eingesetzt.

Gängige industrielle Anwendungen von montierten Lagern

Montierte Lager werden häufig dort eingesetzt, wo eine Befestigung mit minimaler Abstützung erforderlich ist. Materialtransportsysteme, Getriebe, Verpackungslinien, landwirtschaftliche Geräte und verschiedene andere industrielle Vorrichtungen verwenden montierte Lager.

Zu berücksichtigende Faktoren bei der Auswahl montierter Lager

1. Lastgröße
2. Belastungsrichtung
3. Platzbezogene Überlegungen
4. Einfacher Zugang für Wartungsarbeiten
5. Gehäusetyp

Speziallager: Flüssigkeits- und Magnetlager

Speziallager nutzen eine Flüssigkeits- oder Magnetkraft, um die radialen Lasten aufzunehmen. Anstatt fester Oberflächen, die direkt miteinander in Kontakt kommen, trägt eine unter Druck stehende Flüssigkeit oder Magnetkraft die Last. Dadurch wird die Lagerung nahezu reibungslos. Verschleiß wird ebenfalls vernachlässigbar.

Flüssigkeitslager erklärt

Hydrostatische Lager

Diese Lager benötigen eine externe Druckquelle, beispielsweise eine Pumpe, um den Spalt mit Flüssigkeit zu füllen. Sie funktionieren auch bei Nulldrehzahl einwandfrei.

Hydrodynamische Lager

Diese Lager füllen den Spalt mit der Flüssigkeit und nutzen dabei die Wellengeschwindigkeit. Daher ist für einen reibungslosen Betrieb eine bestimmte Drehzahl erforderlich.

Magnetlager und ihre einzigartigen Eigenschaften

Aktive Magnetlager:

Bei aktiven Magnetlagern wird die Magnetschwebebewegung durch Elektromagnete erzeugt. Eine externe Stromquelle liefert den Magnetisierungsstrom. Ein Regelsystem hält die Welle durch Variation des Stroms in der Mitte.

Passive Magnetlager

Passive Magnetlager nutzen Permanentmagnete zur Magnetschwebetechnik. Das Magnetfeld bleibt stabil. Lastwechsel funktionieren jedoch nicht immer optimal.

Gehäuse für Speziallager

Speziallager erfordern kundenspezifische Gehäuse, die normalerweise CNC-gefräst werden, um eine präzise Passform zu gewährleisten und spezielle Anforderungen wie Lasthandhabung, Fehlausrichtung oder Flüssigkeitseindämmung zu erfüllen.

Lager in Automobilanwendungen

In Automobilen finden sich zahlreiche Lagertypen. Alle rotierenden Teile benötigen Lager für eine effiziente Bewegung durch Reibungsreduzierung, präzise Ausrichtung und hohe Belastbarkeit. Motoren, Getriebe, Räder, Lenkung und Aufhängung benötigen Lager.

Arten von Lagern, die in Autos verwendet werden

Radlager

Kegelrollenlager sind ein häufig verwendeter Lagertyp. Sie tragen sowohl die radialen als auch die axialen Belastungen, die durch die Bewegung der Räder entstehen.

Getriebelager

Aufgrund des kompakten Raums sind in Getrieben Nadellager erforderlich. An den Achsen werden Kegelrollenlager benötigt, um radiale und axiale Belastungen aufzunehmen.

Motorlager

Im Motor werden Gleitlager und Radiallager aus Legierungen benötigt, die hohen Temperaturen standhalten und Kriechen widerstehen.

Wie sich Automobillager auf die Fahrzeugleistung auswirken

Ein hochwertiges Lager sorgt für eine reibungslose Bewegung der Teile. Durch die Reduzierung der Reibung und die präzise Ausrichtung verschleißen die Teile weniger. Dadurch kann viel Energie gespart werden. Dadurch sparen Fahrzeuge weniger Kraftstoff und benötigen weniger Wartung.

Anzeichen von Lagerverschleiß in Automobilsystemen

Ein Auto mit verschlissenen Lagern macht ungewöhnliche Geräusche und seine Leistung weicht vom Normalwert ab.

CNC-Bearbeitung von Präzisionslagern

Die CNC-Bearbeitung spielt eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung von Produktkonsistenz, Präzision und Automatisierung. Dies ist besonders wichtig bei hochwertigen Lagern.

Wie funktioniert die CNC-Bearbeitung von Präzisionslagern?

Ein perfekt entworfenes CAD-Design (Computer Aided Design) wird in die CAM-Software (Computer Aided Manufacturing) eingespeist. CAM wandelt es in eine Reihe von Anweisungen um, die als G-Codes bezeichnet werden. Die CNC wendet dann verschiedene Funktionen wie Drehen, Fräsen, Bohren usw. gemäß den G-Codes an, um die Lager herzustellen.

Schritt-für-Schritt-Bearbeitung von Titan-Kugellagern

1. Materialvorbereitung
2. Drehung
3. Wärmebehandlung
4. Laufbahnfräsen
5. Lochbohren
6. Schleifen
7. Inspektion
8. Montage
9. Abschließende Prüfung

Vorteile der CNC-Bearbeitung kundenspezifischer Präzisionslager

Die CNC-Bearbeitung bietet viele Vorteile für hochwertige Präzisionslager. Die Lager können nach einem durchdachten CAD-Modell individuell angepasst werden. Es können spezielle Legierungen verwendet werden, die die gewünschte Anwendung unterstützen. Zusätzliche Funktionen können hinzugefügt werden, und die Kosten für die Serienproduktion sind gering.

Fazit

Lager gibt es in vielen Ausführungen, Größen und Materialien. Für eine bestimmte Anwendung sollten die richtigen Lagerspezifikationen ermittelt werden. Ein geeignetes Lager minimiert die Reibung, spart Energie, steigert die Effizienz und minimiert den Wartungsaufwand.

FAQs

Was ist der Unterschied zwischen ZZ- und Z-Lagern?

Ein ZZ-Lager hat auf beiden Seiten eine Metalldichtung, während ein Z-Lager nur auf einer Seite eine Metalldichtung hat.

Woher wissen Sie, ob ein Lager ausgetauscht werden muss?

Die Bewegung des Teils weist Anzeichen wie ungewöhnliche Geräusche, Bewegungsstörungen und einen erhöhten Schmierbedarf auf.

Welcher Lagertyp ist am langlebigsten?

Es kommt ausschließlich auf die Anwendung an.

Können Sie einen Lagertyp durch einen anderen ersetzen?

Dies ist sehr schwierig, da viele Anpassungen am Design erforderlich wären. Es ist möglich, aber mit großem Aufwand.