Ein Lager ist eine mechanische Komponente, die ein rotierendes oder bewegliches Teil, beispielsweise eine Welle, trägt und führt. Es reduziert die Reibung und ermöglicht eine sanftere Rotation, was wiederum den Energieverbrauch senkt. Lager übertragen auch die Last vom rotierenden Element auf das Gehäuse oder den Rahmen. Diese Last kann radial, axial oder eine Kombination aus beidem sein. Darüber hinaus beschränken Lager die Bewegung von Teilen in vordefinierte Richtungen und sorgen so für Stabilität und Präzision.
Vom Drehen der Fahrradpedale bis zum Betrieb von Automotoren, vom einfachen Öffnen der Kühlschranktür bis zum reibungslosen Betrieb eines elektrischen Lüftermotors – all dies hängt von der Effizienz der Lager ab. Lager können als „Gelenke“ von Maschinen bezeichnet werden.
In diesem Artikel zeigen wir Ihnen die Struktur von Lagern und erkunden die verschiedenen verfügbaren Typen. Wir glauben, dass Sie durch diesen Leitfaden sicherer bei der Auswahl der geeigneten Lager für Ihre spezifische Anwendung sein werden.
Für unsere Reise in die Welt der Wälzlager müssen wir uns zunächst mit deren grundlegenden Definitionen, Schlüsselbegriffen und Klassifizierungen vertraut machen. Beginnen wir mit der Erkundung der Schlüsselelemente, aus denen ein Lager besteht.
1. Lagerringe/Laufringe
1) Bei Radiallagern besteht das Lager aus Innen- und Außenringen, in denen die Wälzkörper untergebracht sind. Diese Ringe bieten Struktur und Führung für die Bewegung der Wälzkörper.
2) Für Axiallager wird die Bezeichnung Laufringe verwendet.
2. Wälzkörper
Die Wälzkörper sind die Teile, die sich zwischen den Ringen (oder Laufringen) bewegen, um die Reibung zu verringern. Sie tragen die Last und übertragen sie mit minimalem Widerstand. Abhängig von den spezifischen Bedingungen der Lager, beispielsweise der Stärke der Stützkraft oder der Drehzahl, werden unterschiedliche Arten von Wälzkörpern wie Kugeln oder Rollen verwendet.
Ball | Kugellager | |
Zylinderrolle | Rollenlager | |
Nadelrolle | ||
Kegelrolle (kegelförmiges Trapez) | ||
Konvexe Walze (tonnenförmig) |
3. Käfig
Der Käfig hält die Wälzkörper gleichmäßig beabstandet, verhindert den Kontakt zwischen ihnen und sorgt für eine gleichmäßige Drehung. Unten sind die beiden häufigsten Käfigtypen aufgeführt.
Neben diesen Hauptkomponenten ist ein Schmiermittel unerlässlich, um eine stabile und gleichmäßige Rotation zu gewährleisten. Die richtige Schmierung verlängert die Lagerlebensdauer und verbessert die Effizienz. Abhängig von den Betriebsbedingungen können Schmierstoffe ölbasiert oder fettbasiert sein. Darüber hinaus sind viele Lager mit Dichtungen oder Abschirmungen ausgestattet, um interne Komponenten vor Verunreinigungen durch Staub, Schmutz oder Feuchtigkeit zu schützen und gleichzeitig dabei zu helfen, das Schmiermittel für eine optimale Leistung im Lager zu halten.
Lager können anhand mehrerer Kriterien klassifiziert werden. Hier sind zwei gängige Klassifizierungen.
1. Je nach Art der Bewegung können Lager in Wälzlager und Gleitlager unterteilt werden. Wälzlager nutzen gerne Wälzkörper, um die Reibung zu reduzieren. Im Gegensatz dazu haben Gleitlager keine Wälzelemente und basieren auf der Gleitbewegung zwischen Oberflächen.
Abhängig von der Form des Wälzkörpers können sie weiter in zwei Haupttypen unterteilt werden: Kugellager und Rollenlager. In der folgenden Tabelle werden die Hauptmerkmale beider kurz vorgestellt.
Besonderheit | Kugellager | Rollenlager |
Kontakttyp | Punktkontakt | Linienkontakt |
Tragfähigkeit | Geringere Tragfähigkeit | Höhere Tragfähigkeit |
Reibung | Sorgen für geringe Reibung und damit geringen Energieverlust | Höhere Reibung als Kugellager, aber immer noch geringe Gesamtreibung |
Stabilität | Weniger Stabilität bei schwerer Belastung | Erhöhte Stabilität bei geringeren Vibrationen |
Kosten | Im Allgemeinen günstiger | Normalerweise teurer |
Anwendungen | Geeignet für Hochgeschwindigkeitsanwendungen (z. B. Elektromotoren, Lüfter) | Ideal für schwere Maschinen und Automobilkomponenten (z. B. Getriebe, Achsen) |
2. Basierend auf der Lastrichtung können Lager in Radiallager und Axiallager unterteilt werden. Radiallager sind für die Aufnahme radialer Belastungen ausgelegt, die senkrecht zur Drehachse wirken. Drucklager hingegen sind dafür ausgelegt, axiale Belastungen aufzunehmen, die parallel zur Drehachse verlaufen.
Der Kontaktwinkel in Lagern ist der Winkel, der zwischen der Linie, die die Kontaktpunkte zwischen den Wälzkörpern (Kugeln oder Rollen) und den Laufbahnen (Innen- und Außenring) verbindet, und einer Ebene senkrecht zur Lagerachse gebildet wird. Dieser Winkel ist ausschlaggebend für die Belastbarkeit des Lagers, insbesondere in Bezug auf radiale und axiale Belastungen.
Lager mit einem größeren Kontaktwinkel eignen sich besser für die Aufnahme von Axiallasten (Lasten parallel zur Lagerachse). Andererseits sind Lager mit kleineren Kontaktwinkeln effektiver für Anwendungen mit hauptsächlich radialer Belastung.
Basierend auf den im vorherigen Abschnitt besprochenen Lagerklassifizierungen verwenden wir das obige Diagramm als Hauptrahmen, um die Haupttypen gängiger Lager systematisch zu untersuchen.
Radialkugellager sind, wie der Name schon sagt, Kugellager, die in erster Linie dafür ausgelegt sind, radiale Belastungen (Kraft, die senkrecht auf die Welle ausgeübt wird) effizient zu bewältigen. Typischerweise haben sie einen Kontaktwinkel von weniger als 15°. Radialkugellager gibt es in vielen Untertypen. Hier konzentrieren wir uns auf drei häufige Probleme.
Rillenkugellager
Anwendungen: Gut geeignet für Anwendungen mit hauptsächlich radialen Belastungen und mäßiger axialer Unterstützung, bietet hohe Geschwindigkeit und Vielseitigkeit. Sie werden häufig in Elektromotoren, Ventilatoren, Gebläsen, Elektrowerkzeugen und Haushaltsgeräten verwendet.
Schrägkugellager
Anwendungen: Wird in Situationen verwendet, in denen kombinierte radiale und axiale Belastungen auftreten, insbesondere wenn eine höhere axiale Belastbarkeit und Präzision erforderlich sind. Man findet sie häufig in Pumpen, Kompressoren, Automobilkomponenten, Werkzeugspindeln für die CNC-Bearbeitung, Industrierobotern und Präzisionsmaschinen.
Selbstausrichtende Kugellager
Anwendungen: Wird in Situationen geschätzt, in denen es häufig zu Wellendurchbiegungen oder -ausrichtungsproblemen kommt, z. B. in Fördersystemen, Stahlwalzwerken und landwirtschaftlichen Maschinen.
Radial roller bearings are roller bearings that can support a force perpendicular to the shaft. They can support an even greater load than radial ball bearings, and there are four major bearing types that are made to suit the type of roller.
Zylinderrollenlager
Anwendungen: Wird häufig in Umgebungen mit hohen Geschwindigkeiten und hoher radialer Belastung verwendet, z. B. in Antriebswellen, Walzwerken und Bergbaumaschinen.
Nadellager
Anwendungen: Häufig in Bereichen mit begrenztem radialen Platz zu finden, wie z. B. Verbrennungsmotoren, Motorräder, Luft- und Raumfahrtkomponenten und Robotik.
Kegelrollenlager
Anwendungen:Geeignet für Kfz-Radnaben, Getriebe, Baumaschinen und Präzisionsmaschinen, bei denen Steifigkeit und Stabilität von entscheidender Bedeutung sind.
Pendelrollenlager
Anwendungen: Hochleistungsanwendungen, bei denen sowohl radiale als auch axiale Belastungen sowie eine mögliche Wellenfehlausrichtung auftreten. Zu den häufigsten Einsatzgebieten gehören Baumaschinen, Bergbaumaschinen, große Industriegetriebe, Zellstoff- und Papierfabriken sowie Windkraftanlagen.
Anwendungen: Ideal für Anwendungen, bei denen axiale Belastungen entlang der Welle bei mäßigen Drehzahlen ausgeübt werden, z. B. in Automobilkupplungen, Getrieben, Drehtischen und Lenksystemen.
Anwendungen: Diese Lager werden in hochbelasteten Umgebungen wie Getrieben, schweren Maschinen und Schiffsantriebssystemen eingesetzt, in denen sowohl axiale als auch radiale Belastungen auftreten können.
Anwendungen: Ideal für Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit und hoher Last, bei denen es zu Fehlausrichtungen oder Schwingungen kommen kann, wie z. B. Industriekräne und landwirtschaftliche Maschinen.
Anwendungen:Magnetlager eignen sich ideal für Anwendungen, die hohe Geschwindigkeiten, Präzision und minimalen Wartungsaufwand erfordern, wie etwa Turbomaschinen, Energiesysteme und medizinische Geräte.
1) Wenn die Belastung hauptsächlich radial (senkrecht zur Welle) ist, verwenden Sie ein Radiallager; Wenn die Belastung hauptsächlich axial ist (in der gleichen Richtung wie die Welle), verwenden Sie ein Axiallager. Die Axiallast wird auch als Schublast bezeichnet.
2) Wenn die Lagerbelastung gering ist, verwenden Sie ein Kugellager; Bei hoher Belastung ein Rollenlager verwenden.
3) Wenn sowohl radiale als auch axiale Belastungen gleichzeitig wirken (kombinierte Belastung), erfordert eine leichte kombinierte Belastung ein Rillenkugellager oder ein Schrägkugellager, während eine schwere kombinierte Belastung ein Kegelrollenlager erfordert.
4) Bei starker axialer Belastung aus beiden Richtungen können Sie zwei oder mehr Lager kombinieren oder ein zweireihiges Lager verwenden.
1) Im Allgemeinen sind Rillenkugellager, Schrägkugellager und Zylinderrollenlager für Hochgeschwindigkeitsanwendungen die geeignete Wahl. Für Bedingungen mit geringerer Drehzahl eignen sich Kegelrollenlager und Axialkugellager.
2) Bei demselben Lagertyp gilt: Je kleiner die Größe, desto höher die zulässige Drehzahl. Stellen Sie bei der Auswahl eines Lagers sicher, dass die Betriebsgeschwindigkeit innerhalb der Grenzgeschwindigkeit des Lagers liegt, um Schäden zu vermeiden.
3) Beachten Sie, dass die Grenzgeschwindigkeit des Lagers nicht nur von der Art und Größe des Lagers abhängt, sondern auch stark von Faktoren wie Toleranz, Käfigtyp und -material, Art und Menge des Schmiermittels, Schmiermethode usw. beeinflusst wird An. Wenn Sie aus diesem Grund beabsichtigen, ein Lager mit hoher Drehzahl zu verwenden, konsultieren Sie bitte Chiggo, bevor Sie Ihre Entscheidung treffen.
1) ISO-Normen und andere definieren spezifische Toleranzen sowohl für die Grenzmaßgenauigkeit (die sich auf die Passung und Installation des Lagers bezieht) als auch für die Laufgenauigkeit (die sich auf die Präzision bezieht). die Drehbewegung des Lagers) innerhalb jedes Genauigkeitsklasse.
2) Für die meisten allgemeinen Anwendungen reichen Lager der Klasse 0 aus, um eine angemessene Leistung zu bieten.
3) Für Anwendungen, die eine hohe Rundlaufgenauigkeit erfordern, sollten Präzisionslager der Klassen 5, 4 oder 2 verwendet werden.
1) Die Steifigkeit eines Lagers bezieht sich auf seine Fähigkeit, einer Verformung unter Last standzuhalten. Sie wird direkt von der Kontaktfläche und dem Lagerspiel beeinflusst. Durch die größere Kontaktfläche (Linienkontakt) bei Rollenlagern wird die Belastung auf eine größere Fläche verteilt und sie bieten somit eine höhere Steifigkeit im Vergleich zu Kugellagern mit Punktkontakt.
2) Lager wie Schrägkugellager und Kegelrollenlager können ihre Kontaktwinkel anpassen oder in Konfigurationen wie Rücken an Rücken (DB) oder Fläche an Fläche (DF) angeordnet werden, um die Steifigkeit zu erhöhen. Es ist wichtig zu beachten, dass die DB-Konfiguration im Allgemeinen eine höhere Steifigkeit bietet als die DF-Konfiguration.
3) Das Innenspiel (der Raum zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnen) beeinflusst auch die Steifigkeit. Durch ein kleineres Spiel können mehr Wälzkörper die Laufbahn berühren, was die Kontaktfläche und damit die Steifigkeit des Lagers erhöht.
4) Anwenden von Vorspannung, um das Innenspiel leicht zu reduzieren Ein negativer Wert stellt sicher, dass alle Wälzkörper gleichmäßigen Kontakt mit den Laufbahnen haben. Dieser gleichmäßige Kontakt minimiert Schwankungen in der elastischen Verformung jedes Wälzkörpers, was zu einer gleichmäßigeren Lastverteilung und einer verbesserten Steifigkeit führt. Allerdings muss die Höhe der Vorspannung sorgfältig eingestellt werden, um negative Auswirkungen wie verkürzte Lebensdauer, Temperaturanstieg oder möglichen Lagerausfall (Festfressen) zu vermeiden.
1)Radiale Platzbeschränkungen: Wenn der verfügbare radiale Platz begrenzt ist, wählen Sie Lager aus, die für kompakte Umgebungen ausgelegt sind, wie z. B. Nadellager oder Nadelrollen- und Käfigbaugruppen.
2) Vibrations- und Geräuschpegel: Für Anwendungen mit strengen Vibrations- und Geräuschanforderungen, wie z. B. Unterhaltungselektronik oder Audiogeräte, sind Rillenkugellager eine gute Wahl.
3) Umgebungsbedingungen: Verwenden Sie für raue Umgebungen (z. B. staubige, korrosive oder nasse Bedingungen) Lager, die abgedichtet oder abgeschirmt sind oder aus korrosionsbeständigen Materialien (z. B. Edelstahl oder beschichtete Lager) bestehen ) zum Schutz vor Verunreinigungen und zur Gewährleistung der Haltbarkeit.
4) Schmierung und Wartung: Wählen Sie bei Anwendungen, bei denen der Wartungszugang schwierig ist, abgedichtete oder selbstschmierende Lager, die die Schmierung über längere Zeiträume aufrechterhalten, wodurch der Bedarf an häufiger Wartung verringert und Ausfallzeiten minimiert werden.
5) Installation und Ausrichtung: Bei der Auswahl der Lager ist die zulässige Fehlausrichtung von entscheidender Bedeutung. Selbstausrichtende Kugellager sind mit einer sphärischen Außenringlaufbahn ausgestattet, die es ihnen ermöglicht, geringfügige Winkelfehlausrichtungen (1–2 Grad) auszugleichen, wodurch sie für Anwendungen mit möglicher Wellendurchbiegung oder Fehlausrichtung geeignet sind.
Andererseits können Pendelrollenlager mit zylindrischen oder sphärischen Rollen größere Fehlausrichtungen (2-3 Grad oder mehr) bewältigen. Diese Fähigkeit ist besonders vorteilhaft bei Anwendungen, die einer erheblichen Wellendurchbiegung, thermischer Ausdehnung oder dynamischen Betriebsbedingungen ausgesetzt sind.
Mechanische Lager sind entscheidende Komponenten in rotierenden Geräten und mechanischen Baugruppen. Sie tragen dazu bei, die Betriebskräfte zu unterstützen, die Reibung zu reduzieren und einen reibungslosen, effizienten Betrieb zu gewährleisten.
Bei der Auswahl des richtigen Lagertyps müssen Sie unter anderem Faktoren wie Belastbarkeit, Vibration, Geräuschentwicklung und Größe berücksichtigen. Darüber hinaus gibt es viele weitere Details, die Ihre Entscheidung beeinflussen können. Wenn Sie immer noch unsicher sind, welches Lager am besten zu Ihren Anforderungen passt, können Sie gerne unsere Ingenieure konsultieren für fachkundigen Rat.
Von der Miniaturelektronik bis hin zu hochbelastbaren Industriesystemen ist nahezu jede Hardware auf mechanische Befestigungselemente angewiesen, um effektiv zu funktionieren. Dieser Artikel bietet eine detaillierte Untersuchung der Verbindungselemente und ihrer vielfältigen Anwendungen. Bereit, einen genaueren Blick darauf zu werfen? Seien Sie dabei, wenn wir Folgendes entdecken: Was ist ein Verbindungselement? Verschiedene Arten von Verbindungselementen und […]
Herstellungsprozesse hinterlassen häufig unregelmäßige Texturen auf Produktoberflächen. Mit der steigenden Nachfrage nach hochwertigen Oberflächen gewinnt die Bedeutung der Oberflächenveredelung immer mehr an Bedeutung. Bei der Oberflächenveredelung geht es nicht nur um Ästhetik oder ein glatteres Erscheinungsbild. Es wirkt sich erheblich auf die Funktionalität, Haltbarkeit und Gesamtleistung eines Produkts aus.
Wenn es um die Veredelung von Metalloberflächen geht, fällt einem oft als Erstes das Eloxieren ein, insbesondere bei Aluminium. Es gibt jedoch eine vielseitigere Alternative: Galvanisieren. Im Gegensatz zum Eloxieren, das auf bestimmte Metalle beschränkt ist, eignet sich das Galvanisieren für eine breitere Palette von Materialien. Durch das Aufbringen einer dünnen Metallschicht auf ein Teil können das Aussehen, die Korrosionsbeständigkeit, die Haltbarkeit und die Leitfähigkeit des Teils erheblich verbessert werden.