Arten von Lagern und ihre Anwendungen

Wissen Sie, was für ein mechanisches Bauteil ein Lager ist? Lager werden oft als das „Nahrungsmittel der Maschinenbauindustrie“ bezeichnet; sie sind kritische Bauteile, die in verschiedensten Maschinentypen weit verbreitet sind.

Was ist ein Lager?

Ein Lager ist ein Bauteil, das die Rotation eines Objekts unterstützt. Wie der Name schon sagt, stützt ein Lager die rotierende Welle in einer Maschine. Zu den Maschinen, die Lager verwenden, gehören Autos, Flugzeuge und Generatoren. Auch gängige Haushaltsgeräte wie Kühlschränke, Staubsauger und Klimaanlagen nutzen Lager. In diesen Maschinen stützen Lager Wellen, die mit Rädern, Zahnrädern, Turbinen, Rotoren und anderen Teilen bestückt sind, und tragen so zu einer reibungslosen Rotation der Welle bei.

Funktion des Lagers

Lager reduzieren die Reibung und sorgen für einen ruhigeren Lauf. Reibung entsteht unweigerlich zwischen einer rotierenden Welle und dem Bauteil, das die Rotation trägt. Lager werden zwischen der rotierenden Welle und dem Tragwerk eingesetzt. Durch die Reduzierung der Reibung ermöglichen Lager einen ruhigeren Lauf und einen geringeren Energieverbrauch. Dies ist die Hauptfunktion eines Lagers.

Sie schützen die Rotationslagerung und halten die Welle in der richtigen Position. Welle und Lagerung sind erheblichen Kräften ausgesetzt. Lager verhindern Beschädigungen der Lagerung durch diese Kräfte und halten die Welle in ihrer korrekten Position. Genau diese Funktionen ermöglichen den wiederholten Einsatz von Maschinen über lange Zeiträume.

Verschiedene Lagertypen

In den folgenden Abschnitten werden die Arten, Unterschiede und spezifischen Anwendungsbereiche gängiger Lager erläutert.

Schrägkugellager

Schrägkugellager können gleichzeitig radiale und axiale Belastungen aufnehmen. Sie eignen sich für relativ hohe Drehzahlen. Je größer der Kontaktwinkel, desto höher die axiale Tragfähigkeit. Der Kontaktwinkel ist der Winkel zwischen der Verbindungslinie der Kontaktpunkte von Kugel und Laufbahn in der radialen Ebene und der Senkrechten zur Lagerachse. Hochpräzisions- und Hochgeschwindigkeitslager verwenden typischerweise einen Kontaktwinkel von 15 Grad. Unter axialer Krafteinwirkung vergrößert sich der Kontaktwinkel.

Eigenschaften

Universell passende Lager: Diese Lager werden speziell so bearbeitet, dass bei nebeneinanderliegender Montage jede beliebige Kombination ein vorgegebenes Lagerspiel oder eine vorgegebene Vorspannung sowie eine gleichmäßige Lastverteilung ohne den Einsatz von Ausgleichsscheiben oder ähnlichen Bauteilen ermöglicht. Sie kommen zum Einsatz, wenn die Tragfähigkeit eines einzelnen Lagers nicht ausreicht oder wenn das Lager kombinierte oder axiale Lasten in beide Richtungen aufnehmen muss.

Standardausführung: Diese Lager sind für Einzellagerungen vorgesehen. Einreihige Schrägkugellager der Standardausführung werden hauptsächlich in Konfigurationen eingesetzt, bei denen sich an jeder Position nur ein Lager befindet. Ihre Toleranzen für Breite und Überstand entsprechen der Norm. Daher eignen sie sich nicht für die Montage von zwei direkt nebeneinander liegenden einreihigen Schrägkugellagern.

Selbstausrichtendes Kugellager

Pendelkugellager gibt es in zwei Ausführungen: mit zylindrischer und mit kegelförmiger Bohrung. Als Käfigmaterialien werden Stahlblech und Kunstharz verwendet. Ihr charakteristisches Merkmal ist die sphärische Laufbahn des Außenrings, die für die Selbstausrichtung sorgt. Dadurch können Fehler aufgrund von Rundlaufabweichungen und Wellendurchbiegungen ausgeglichen werden, wobei die relative Neigung von Innen- und Außenring 3 Grad nicht überschreiten darf.

Sie sind hauptsächlich für Radialbelastungen ausgelegt, können aber auch geringe Axialbelastungen aufnehmen. Die axiale Wellenverschiebung ist innerhalb der Toleranzgrenzen begrenzt. Dank ihrer Selbstausrichtungseigenschaften ermöglichen sie einen reibungslosen Betrieb auch dann, wenn Innen- und Außenring leicht zueinander geneigt sind. Dadurch eignen sie sich für Bauteile, bei denen eine exakte Koaxialität der Gehäusebohrung nicht gewährleistet werden kann.

Eigenschaften

• Der Außenring eines Pendelkugellagers ist Teil einer Kugel, deren Krümmungsmittelpunkt auf der Lagerachse liegt. Daher verfügt das Lager über eine Selbstausrichtungsfunktion; es kann sich bei Wellen- oder Gehäuseverformungen automatisch ausrichten, ohne die Lagerbelastung zu erhöhen. 
• Es kann Radialbelastungen und eine moderate Axialbelastung in beide Richtungen aufnehmen. Momentenbelastungen kann es jedoch nicht standhalten. Da der Kontaktwinkel klein ist, bleibt er unter Axialbelastung nahezu unverändert, was zu einer geringen axialen, aber hohen radialen Tragfähigkeit führt. Es eignet sich für Anwendungen mit hohen oder Stoßbelastungen.
• Doppelreihige Pendelkugellager mit Adapterhülsen und Kontermuttern können an jeder beliebigen Position auf einer glatten Welle montiert werden, wodurch die Notwendigkeit von Positionierungsschultern entfällt.

Pendelrollenlager

Pendelrollenlager verfügen über zwei Rollenreihen, eine gemeinsame Kugellaufbahn im Außenring und zwei gegenüber der Lagerachse geneigte Laufbahnen im Innenring. Diese ausgeklügelte Konstruktion sorgt für Selbstausrichtung und macht die Lager weniger anfällig für Winkelabweichungen zwischen Welle und Lagergehäuse sowie für Wellenbiegungen. Sie eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen Winkelabweichungen durch Montagefehler oder Wellendurchbiegungen verursacht werden. Neben Radialkräften können diese Lager auch bidirektionale Axialkräfte aufnehmen. Pendelrollenlager sind mit zylindrischer und kegelförmiger Bohrung erhältlich. Die kegelförmige Bohrung hat ein Kegelverhältnis von 1:30 oder 1:12. Diese Lager mit kegelförmiger Bohrung lassen sich mithilfe von Adapterhülsen oder Abziehhülsen einfach und schnell auf glatten oder gestuften Wellen montieren.

Anwendungen

• Stahlgestanzte, verstärkte Käfige, Stahlgestanzte Käfige, Käfige aus glasfaserverstärktem Polyamid 66, zweiteilige Käfige aus bearbeitetem Messing, integrale Käfige aus bearbeitetem Messing und Stahlgestanzte Käfige für Vibrationsanwendungen. Die Kennzeichnungen der Lager können bei gleicher Konstruktion variieren.
• Papiermaschinen, Untersetzungsgetriebe, Achsen für Eisenbahnfahrzeuge, Lagersitze für Walzwerksgetriebe, Walzwerkswalzen, Brecher, Vibrationssiebe, Druckmaschinen, Holzbearbeitungsmaschinen, verschiedene Industriegetriebe und vertikale Pendellager mit Lagersitzen.

Pendelrollen-Axiallager

Pendelrollen-Axiallager ähneln im Prinzip Pendelrollenlagern. Die Laufbahn der Gehäusescheibe ist kugelförmig, wobei ihr Mittelpunkt mit der Lagerachse übereinstimmt. Die Rollen sind ebenfalls kugelförmig und sorgen so für eine automatische Selbstausrichtung, wodurch sie weniger empfindlich gegenüber Koaxialität und Wellendurchbiegung sind. Diese Lager werden hauptsächlich in Ölbohranlagen, Maschinen der Eisen- und Stahlindustrie, Wasserkraftgeneratoren, Vertikalmotoren, Schiffsantriebswellen, Turmdrehkranen und Extrudern eingesetzt.

Eigenschaften

Für den Außenring und die Lagergehäusebohrung sollten keine Presspassungen verwendet werden, und auch die Passung zwischen Innenring und Zapfen sollte nicht zu eng sein. Das Lager muss sich bei der Montage mithilfe einer Mutter flexibel axial verschieben lassen. Bei Verwendung einer Presspassung bei Pendelrollenlagern kann sich der Kontaktwinkel leicht verändern, was zu ungleichmäßiger Lastverteilung und starker Temperaturerhöhung führt. Daher ist die optimale Passung von Innen- und Außenring in Zapfen und Gehäusebohrung im Allgemeinen gegeben, wenn sich das Lager mit beiden Daumen in Zapfen und Gehäusebohrung eindrücken lässt.

Das axiale Lagerspiel von Pendelrollenlagern kann mittels Einstellmuttern am Zapfen, Ausgleichsscheiben, Gewinden in der Lagergehäusebohrung oder Vorspannfedern justiert werden. Die Größe des axialen Lagerspiels hängt von der Anordnung beim Einbau, dem Lagerabstand sowie den Werkstoffen von Welle und Gehäuse ab und kann anhand der Betriebsbedingungen bestimmt werden.

Bei hochbelasteten und schnelllaufenden Pendelrollenlagern muss bei der Einstellung des Lagerspiels der Einfluss des Temperaturanstiegs auf das axiale Lagerspiel berücksichtigt werden; die durch den Temperaturanstieg verursachte Verringerung des Lagerspiels muss abgeschätzt werden, was bedeutet, dass das axiale Lagerspiel etwas größer eingestellt werden sollte.

Bei langsam laufenden, vibrationsanfälligen Lagern empfiehlt sich der Einbau ohne Lagerspiel oder mit Vorspannung. Dadurch wird ein guter Kontakt zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnen des Pendelrollenlagers gewährleistet, die Last gleichmäßig verteilt und Beschädigungen der Wälzkörper und Laufbahnen durch Vibrationen und Stöße verhindert.

Nach der Justierung wird das axiale Spiel mit einer Messuhr überprüft. Dazu wird die Messuhr am Maschinenkörper oder Lagergehäuse befestigt, die Messspitze an die glatte Oberfläche der Welle angelegt und die Welle axial nach links und rechts bewegt. Der maximale Zeigerausschlag gibt den Wert des axialen Spiels an.

Kegelrollenlager

Kegelrollenlager sind zerlegbare Lager; sowohl der Innen- als auch der Außenring besitzen kegelförmige Laufbahnen. Je nach Anzahl der Rollenreihen werden sie in ein-, zwei- und vierreihige Kegelrollenlager unterteilt. Einreihige Kegelrollenlager können Radial- und Axialkräfte in einer Richtung aufnehmen. Wird das Lager einer Radialkraft ausgesetzt, entsteht eine axiale Kraftkomponente, die durch ein zweites Lager ausgeglichen wird, welches die entgegengesetzte Axialkraft aufnehmen kann.

Funktion

Der Winkel des Außenrings und der Durchmesser der Außenlaufbahn sind genormt. Änderungen sind während der Konstruktion und Fertigung nicht zulässig, um die weltweite Austauschbarkeit von Außenring und Innenlagereinheit von Kegelrollenlagern zu gewährleisten.

Kegelrollenlager werden hauptsächlich zur Aufnahme kombinierter Radial- und Axialbelastungen eingesetzt, wobei die Radialbelastung überwiegt. Sie weisen eine hohe Tragfähigkeit, aber eine geringere Grenzdrehzahl auf. Kegelrollenlager können Axialbelastungen in einer Richtung aufnehmen und die axiale Verschiebung der Welle oder des Gehäuses in einer Richtung begrenzen. Die Tragfähigkeit des Lagers hängt vom Laufbahnwinkel des Außenrings ab; je größer der Winkel, desto höher die Tragfähigkeit.

Bei diesem Lagertyp handelt es sich um ein zerlegbares Lager. Das Lagerspiel einreihiger Kegelrollenlager muss vom Anwender bei der Montage eingestellt werden; das Lagerspiel zwei- und vierreihiger Kegelrollenlager wird werkseitig gemäß den Anwendervorgaben eingestellt und muss nicht vom Anwender angepasst werden.

Kegelrollenlager besitzen kegelförmige Innen- und Außenringlaufbahnen, zwischen denen Kegelrollen angeordnet sind. Die Projektionsflächen aller Kegelflächen treffen sich im selben Punkt auf der Lagerachse. Diese Bauart macht Kegelrollenlager besonders geeignet für die Lagerung von kombinierten (radialen und axialen) Belastungen.

Die axiale Tragfähigkeit des Lagers wird maßgeblich durch den Kontaktwinkel α bestimmt; je größer der Winkel α, desto höher die axiale Tragfähigkeit. Die Größe des Winkels wird durch den Berechnungskoeffizienten e dargestellt; je größer der Wert von e, desto größer der Kontaktwinkel und desto besser eignet sich das Lager zur Aufnahme axialer Lasten.

Kegelrollenlager sind in der Regel zerlegbar, d. h. der Kegel (bestehend aus Innenring mit Rollen und Käfig) kann separat vom Lagerring (Außenring) montiert werden. Kegelrollenlager finden breite Anwendung in der Automobilindustrie, in Walzwerken, im Bergbau, in der Metallurgie, im Kunststoffmaschinenbau und in weiteren Branchen.

Rillenkugellager

Rillenkugellager sind die am weitesten verbreitete Wälzlagerart. Sie zeichnen sich durch geringen Reibungswiderstand und hohe Drehzahlen aus. Sie eignen sich für Bauteile mit Radial- oder kombinierten Radial- und Axialbelastungen sowie für Bauteile mit reiner Axialbelastung, wie beispielsweise in leistungsschwachen Motoren, Getrieben für Automobile und Traktoren, Werkzeugmaschinengetrieben und allgemeinen Maschinen und Werkzeugen.

Bei Vergrößerung des Radialspiels des Lagers weist es bestimmte Leistungsmerkmale von Schrägkugellagern auf und kann kombinierte Radial- und Axiallasten aufnehmen.

Im Vergleich zu anderen Lagertypen gleicher Größe weisen diese Lager einen geringeren Reibungskoeffizienten und eine höhere Grenzdrehzahl auf. Sie sind jedoch nicht stoßfest und eignen sich nicht für die Aufnahme hoher Lasten.

Nach der Montage auf der Welle können Rillenkugellager die axiale Verschiebung der Welle oder des Gehäuses in beide Richtungen innerhalb des Bereichs des axialen Lagerspiels begrenzen, sodass sie für die bidirektionale axiale Positionierung verwendet werden können.

Darüber hinaus verfügt dieses Lager über eine gewisse Selbstausrichtungsfähigkeit. Bei einer Neigung von 2′ bis 10′ relativ zur Gehäusebohrung ist der Betrieb zwar weiterhin möglich, dies beeinträchtigt jedoch die Lagerlebensdauer.

Bei Rillenkugellagern kann es bei zu geringer Belastung im Betrieb zu Gleitbewegungen zwischen den Kugeln und der Laufbahn kommen, was Kratzer verursachen kann. Diese Tendenz tritt besonders häufig bei großen Rillenkugellagern auf, da Kugeln und Käfig schwer sind. In vielen Fällen korrodieren die Lager. Dafür gibt es viele Ursachen. Die häufigsten Faktoren sind:

• Eindringen von Feuchtigkeit, Schmutz usw. aufgrund mangelhafter Abdichtungsvorrichtungen.
• Das Lager wurde lange Zeit nicht benutzt, die Rostschutzfrist ist abgelaufen und es wurde nicht gewartet.
• Große Oberflächenrauigkeit des Metalls.
• Kontakt mit korrosiven chemischen Medien; das Lager wurde nicht ordnungsgemäß gereinigt und weist Verschmutzungen auf, oder es wurde mit verschwitzten Händen berührt. Nach der Reinigung wurde das Lager nicht rechtzeitig verpackt oder eingebaut und war lange der Luft ausgesetzt, wodurch Feuchtigkeit und Verunreinigungen eindringen konnten.
• Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit sowie Kontakt mit verschiedenen Umweltmedien; Versagen des Rostschutzmittels oder Nichterfüllung der Qualitätsanforderungen.

Axial-Kugellager

Axialkugellager sind für die Aufnahme von Axialkräften bei hohen Drehzahlen ausgelegt und bestehen aus scheibenförmigen Ringen mit Laufbahnen für die Kugeln. Aufgrund der kissenförmigen Struktur der Ringe werden Axialkugellager in Flachlager und Pendelkugellager unterteilt. Diese Lager können axiale, jedoch keine radialen Belastungen aufnehmen.

Eigenschaften

• Erhältlich in unidirektionaler und bidirektionaler Ausführung.
• Um Montagefehler auszugleichen, können sowohl einseitig als auch beidseitig verstellbare Ausführungen mit sphärischen, selbstausrichtenden Sitzkissen oder mit sphärischen Sitzringen gewählt werden.
• Hochwertiger Stahl – Verwendung von ultrareinem Stahl, der die Lebensdauer der Lager um bis zu 80 % verlängern kann.
• Fortschrittliche Schmierfetttechnologie – Die Schmierstofftechnologie von NSK kann die Lebensdauer des Schmierfetts verlängern und die Lagerleistung verbessern.
• Hochwertige Stahlkugeln – leise und gleichmäßig bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten.
• Installationsfehler können durch die Verwendung der in den Optionen verfügbaren Ringe behoben werden.

Axialkugellager eignen sich nur für Bauteile, die einseitig axialen Belastungen ausgesetzt sind und relativ niedrige Drehzahlen aufweisen, wie z. B. Kranhaken, Vertikalpumpen, Vertikalzentrifugen, Hebezeuge, langsam laufende Getriebe usw. Wellenring, Lagersitzring und Wälzkörper des Lagers sind trennbar und können separat montiert und demontiert werden.

Axial-Rollenlager werden zur Aufnahme kombinierter axialer und radialer Belastungen eingesetzt, wobei die axiale Belastung überwiegt. Die radiale Belastung darf jedoch 55 % der axialen Belastung nicht überschreiten. Im Vergleich zu anderen Axial-Rollenlagern zeichnen sie sich durch einen geringeren Reibungskoeffizienten, höhere Drehzahlen und Selbstausrichtung aus. Axial-Zylinderrollenlager finden hauptsächlich Anwendung in schweren Werkzeugmaschinen, Hochleistungs-Schiffsgetrieben, Ölbohranlagen, Vertikalmotoren und anderen Maschinen.

Zylinderrollenlager

Hierbei handelt es sich um Radialrollenlager, deren Wälzkörper zylindrische Rollen sind. Die Wälzkörper dieser Lager sind parallel angeordnet. Zwischen den Rollen sind Distanzstücke oder Distanzblöcke verbaut, die ein Kippen oder Reiben der Rollen verhindern und so eine Erhöhung des Drehmoments wirksam vermeiden.

Große und mittelgroße Elektromotoren, Schienenfahrzeuge, Werkzeugmaschinenspindeln, Verbrennungsmotoren, Generatoren, Gasturbinen, Untersetzungsgetriebe, Walzwerke, Vibrationssiebe sowie Hebe- und Transportmaschinen.

Eigenschaften

• Die Rollen und Laufbahnen stehen in Linienkontakt oder modifiziertem Linienkontakt, was eine hohe radiale Belastbarkeit ermöglicht und sich für die Aufnahme von hohen Lasten und Stoßbelastungen eignet.
• Kleiner Reibungskoeffizient, geeignet für hohe Drehzahlen, mit einer Grenzdrehzahl nahe der von Rillenkugellagern.
• Die Typen N und NU sind axial verschiebbar und können sich an Veränderungen der relativen Position von Welle und Gehäuse anpassen, die durch Wärmeausdehnung oder Montagefehler verursacht werden. Sie können als freie Endlager eingesetzt werden.
• Hohe Anforderungen an die Bearbeitung der Wellen- oder Sitzbohrung; die relative Durchbiegung der Außenringachse nach dem Lagereinbau muss streng kontrolliert werden, um Kontaktspannungskonzentrationen zu vermeiden.
• Der innere oder äußere Ring kann getrennt werden, was die Montage und Demontage erleichtert.

Vierpunkt-Kugellager

Ein Vierpunkt-Kugellager ist ein zerlegbares Lager, das auch als Schrägkugellager bezeichnet werden kann und axiale Belastungen in beide Richtungen aufnehmen kann. Die Laufbahnen des Innen- und Außenrings weisen einen pfirsichförmigen Querschnitt auf. Im unbelasteten Zustand oder bei rein radialer Belastung scheinen die Stahlkugel und der Ring vier Kontaktpunkte zu haben, was den Namen erklärt.

Vierpunkt-Kugellager sind zerlegbar, und ein einzelnes Lager kann Schrägkugellager ersetzen, die in einer Stirn-an-Stirn- oder Rücken-an-Rücken-Anordnung kombiniert sind.

Sie können radialen und bidirektionalen axialen Belastungen standhalten und die axiale Verschiebung in zwei Richtungen begrenzen, benötigen aber weniger axialen Platz als zweireihige Schrägkugellager nach aktuellen Spezifikationen.

Im Vergleich zu anderen Kugellagern weisen Vierpunkt-Kugellager bei gleichem Radialspiel ein geringeres axiales Spiel und eine höhere Grenzdrehzahl auf.

Vierpunkt-Kugellager eignen sich zur Aufnahme reiner Axiallasten oder kombinierter Axial- und Radiallasten, wobei die Axiallast überwiegt. Durch den doppelten Innenring (bzw. Außenring) erhöht sich die Kugelanzahl, was zu einer höheren Tragfähigkeit führt. 

Unter normalen Betriebsbedingungen kann sich bei diesem Lagertyp, wenn er eine axiale Belastung in beliebiger Richtung aufnimmt, ein Kontaktwinkel ausbilden. Die Stahlkugel berührt die innere und äußere Laufbahn jeweils an einem Punkt, wodurch eine hohe Gleitreibung im Kontaktbereich vermieden wird. Daher ist das Lager nicht für Lager geeignet, die hauptsächlich durch Radialkräfte belastet werden.

Zylindrisches Rollendrucklager

Zylinderrollen-Axiallager werden häufig zu hochsteifen Lagerkonfigurationen kombiniert und halten hohen Belastungen und Vibrationen problemlos stand. Sie eignen sich ausschließlich für Bauteile, die einseitig axial belastet werden und mit niedrigen Drehzahlen laufen, wie beispielsweise Kranhaken, Vertikalpumpen, Vertikalzentrifugen, Hebezeuge und langsam laufende Getriebe. Die Wellenscheibe, die Gehäusescheibe und die Wälzkörper des Lagers sind trennbar und können separat montiert und demontiert werden.

Nadeldrucklager

Nadelrollen-Axiallager haben eine Axialstoppfunktion, nehmen axiale Lasten auf, arbeiten bei niedrigen Drehzahlen und können eine Durchbiegung zulassen.

Kegelrollen-Axiallager

Kegelrollen-Axiallager ermöglichen sehr kompakte axiale Lagerkonfigurationen. Diese Lager sind hoch belastbar, unempfindlich gegenüber Stoßbelastungen und zeichnen sich durch hohe Steifigkeit aus. LYTBZ fertigt einseitig und beidseitig wirkende Kegelrollen-Axiallager. Schraublager sind speziell konstruierte einseitig wirkende Kegelrollen-Axiallager mit einem vollständigen Rollensatz. Diese Lagerart wird in Walzwerken für Schraublagerkonfigurationen eingesetzt. LYTBZ Kegelrollen-Axiallager verfügen über ein logarithmisches Kontaktprofil zwischen Laufbahn und Rollen, was eine optimale Spannungsverteilung im Lager und somit eine verlängerte Lagerlebensdauer gewährleistet.

Lager mit Gehäuse einsetzen

Ein Wälzlagereinsatz mit Gehäuse ist eine Lagereinheit, die ein Wälzlager mit einem Lagergehäuse kombiniert. Die meisten Wälzlagereinsätze haben einen sphärischen Außendurchmesser und werden zusammen mit einem Lagergehäuse mit sphärischer Innenbohrung montiert. Sie sind in verschiedenen Bauformen erhältlich und zeichnen sich durch hohe Vielseitigkeit und Austauschbarkeit aus. Gleichzeitig verfügt dieser Lagertyp über eine gewisse Selbstausrichtungsfähigkeit, ist einfach zu montieren und besitzt eine doppelte Dichtung, die den Einsatz auch unter rauen Umgebungsbedingungen ermöglicht.

Aufbau von Lagern und deren Funktion

Lager reduzieren die Reibung durch Wälzbewegung. Sobald sich die Welle zu drehen beginnt, setzen sich mehrere Wälzkörper (Kugeln oder Rollen) im Lager in Bewegung. Durch diese Wälzbewegung wird die Reibung verringert. Im Vergleich zur Gleitbewegung von Gleitlagern können Wälzlager die Reibung effektiver reduzieren und den Verbrauch von Rotationsenergie senken.

Obwohl es viele verschiedene Arten von modernen Lagern gibt, ist ihre Grundstruktur im Wesentlichen dieselbe wie die von Leonardo da Vinci vor etwa 500 Jahren entworfene. Die Komponenten eines Lagers sind:

• Ringe: Ringförmige Teile
• Wälzkörper: Teile, die zwischen den Laufringen rollen (Wälzkörper umfassen Kugeln und Rollen)
• Käfig: Ein Bauteil, das verhindert, dass sich die Wälzelemente berühren und einen bestimmten Abstand zwischen ihnen aufrechterhält.

Ringe zu schaffen

Das in Abbildung 2 dargestellte Lager wird als Radiallager bezeichnet und nimmt Kräfte auf, die senkrecht zur Welle wirken. Kugellager verwenden Kugeln als Wälzkörper, Rollenlager hingegen Rollen. Radiallager bestehen aus Ringen. Der auf der Welle montierte innere Ring wird als Innenring bezeichnet. Der äußere Ring wird als Außenring bezeichnet und in das Gehäuse eingesetzt.

Rollelemente

Zu den Wälzkörpern zählen Kugeln und Rollen. Je nach Lagereinsatzbedingungen, wie z. B. dem erforderlichen Stützmaß und der Drehzahl, stehen verschiedene Arten von Wälzkörpern zur Auswahl.

Käfig

Wenn sich der Innenring des Lagers dreht, beginnen auch die Wälzkörper zu rollen. Ohne Käfig berühren sich dabei benachbarte Wälzkörper. Die Rollrichtungen der beiden Wälzkörper an der Kontaktfläche sind entgegengesetzt, was die Rollbewegung behindern würde. Um dies zu verhindern, trennt ein Käfig die benachbarten Wälzkörper und ermöglicht so ein reibungsloses Rollen. Je nach Einsatzbedingungen des Lagers, wie z. B. der Größe der Stützkraft und der Drehzahl, stehen verschiedene Käfigtypen zur Auswahl.

Laufringe, Wälzkörper und Käfige erfüllen jeweils unterschiedliche Funktionen. Nur wenn diese Funktionen aufeinander abgestimmt sind, kann sich das Lager reibungslos drehen. Allerdings ist ein dauerhaft reibungsloser Lauf des Lagers mit diesen Komponenten allein nicht möglich. Im Folgenden stellen wir ein weiteres wichtiges Bauteil für Lager vor.

Schmiermittel

Um einen reibungslosen Lagerlauf zu gewährleisten, muss die Reibung der Rollbewegung reduziert und der Verschleiß der Bauteile verhindert werden. Schmierstoffe erfüllen diese Funktion. Halbfeste Fette und flüssige Schmieröle werden am häufigsten als Lagerschmierstoffe eingesetzt. Darüber hinaus reduzieren Schmierstoffe die Wärmeentwicklung in rotierenden Lagern und verlängern deren Lebensdauer. Daher sind Schmierstoffe auch ein wichtiger Bestandteil für einen stabilen und reibungslosen Lagerlauf.