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Ratgeber
Die Geschichte des Lagers als Maschinenelement beginnt bereits vor über 2.700 Jahren. Es wurden bei Ausgrabungen eines keltischen Streitwagens zylinderförmige Buchenholzstücke in der Nähe einer Radnabe gefunden. Diese Stücke sind Indizien dafür, dass die Kelten circa 700 vor Christus bereits die ersten Zylinderrollenlager nutzten.
Die Serienfertigung von Wälzlagern beginnt im Zuge der Industrialisierung im Jahr 1883 durch die Entwicklung der Kugelschleifmaschine.
Lager sind Maschinenelemente, die zum Führen und Stützen von beweglichen Drehelementen dienen. Diese können durch Radiale und Axiale Kräfte belastet werden. Es gibt Gleitlager, die in einer Buchse gleiten und Lager mit Wälzkörpern, bei denen eine Drehbewegung über Zwischenkörper abgewälzt wird.
Es wird unterschieden zwischen Radiallagern und Axiallagern. Sie schränken in einer Verbindung bestimmte Freiheitsgrade ein. Bei einem Fahrrad beispielsweise wird gewünscht, dass sich das Rad in beide Richtungen dreht, jedoch in keine Richtung verschiebt.
Das ermöglicht einen sicheren Sitz und eine Übertragung der Gewichtskraft in Richtung Boden.
Radiallager bestehen im Wesentlichen aus drei Komponenten. Der Innenring, der Außenring und die Wälzkörper.
Gegebenenfalls dient ein Käfig dazu die Wälzkörper innerhalb der Führungsbahn zu halten und Dichtscheiben, um die beweglichen Teile vor Verunreinigungen zu schützen. Die Lager werden nach Art des Wälzkörpers unterschieden.
Beansprucht werden diese in drei möglichen Lastszenarien. Die Umfangslast, die Punktlast und die unbestimmte Wechsellast. Diese entstehen entweder durch Drehung des Innenrings, durch Drehung des Außenrings oder durch Drehung beider Ringe in gleicher oder entgegengesetzter Richtung.
Es wird von Kugellagern gesprochen, wenn die Wälzkörper in Form von Kugeln vorliegen. Je nach Größe der Einbaufassungen variiert die Anzahl der Wälzkörper. Durch die geringe Kontaktfläche der Kugel sind sie sehr leichtläufig.
Rillenkugellager
Bei einem Rillenkugellager läuft der kugelförmige Wälzkörper innerhalb von Führungsbahnen im Außenring und auf dem Innenring. Diese Rillen sind in ihrer Form den Kugeln angepasst. Sie zeichnen sich mit einem geräuscharmen Lauf bei hohen Drehzahlen aus.
Schrägkugellager
Treten neben der radialen Belastung beim Einsatz auch axiale Kräfte auf, wird häufig auf das Schrägkugellager zurückgegriffen. Die Lauffläche ist durch seitliche Schultern so erhöht, dass die Kräfte in axialer Richtung aufgenommen werden. Einreihige Kugellager nehmen axiale Kräfte in eine Richtung auf. Ist eine Kraftaufnahme in zwei Richtungen axial gewünscht, so besteht die Möglichkeit zwei einreihige Lager gegeneinander oder ein zweireihiges Schrägkugellager zu verwenden.
Pendelkugellager
Bei Schiefstellung oder bei Durchbiegung der Wellen eignen sich Pendelkugellager zum Ausgleich von Winkelbewegungen. Diese können beispielsweise durch Lastwechsel entstehen. Pendelkugellager sind zweireihige Kugellager mit tiefen Laufrillen im Innenring und einer gemeinsamen hohlkugeligen Laufbahn im Außenring.
Es wird von Rollenlagern gesprochen, wenn die Form der Wälzkörper länglich ist und sie über eine Mittelachse verfügen. Sie zeichnen sich durch eine sehr hohe Kraftaufnahme durch die lineare Kontaktfläche mit den Führungsringen aus.
Werden Kräfte parallel zur Wellenachse ausgeübt, so spricht man von einer Axialen Kraftübertragung. Auch bei den Axiallagern wird unterschieden zwischen Kugellagern und Rollenlagern. In der Grundform sind sie einseitig wirkende Lager bestehend aus einer Gehäusescheibe, einer Wellenscheibe und den Wälzkörpern, die durch einen Käfig zusammengehalten werden. Zweiseitig wirkende Lager bestehen aus einer Wellenscheibe, zwei Gehäusescheiben und zwei Kugelkränzen. Die Axiallager sind im Gegensatz zu Radiallagern nicht selbsthaltend und werden als Bausätze gefertigt.
Kugellager
Axiale Kugellager sind in Form von Rillenkugellagern und als zweiwertige Schrägkugellager erhältlich. Sie zeichnen sich durch einen reibungsarmen Lauf bei hohen Drehzahlen aus.
Rollenlager
Axiale Rollenlager sind in Form von Zylinderrollenlagern, Pendelrollenlagern und Nadellagern erhältlich. Sie zeichnen sich neben einem reibungsarmen lauf durch ihre Stoßfestigkeit in axialer Richtung aus. Durch die steife Führung werden hohe Tragkräfte aufgenommen. Axiale Pendelrollenlager können zudem neben der axialen- auch radiale Lasten übertragen.
| Lagerart | Radialbelastung | Axialbelastung | Drehzahl | Geräuscharm | Zerlegbar | Weikelversatz | Festlager | Loslager |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Radialrillenkugellager | + | 0 | ++ | ++ | - | 0 | + | 0 |
| Schrägkugellager | + | + | ++ | + | - | - | ++ | 0 |
| Pendelkugellager | + | 0 | + | 0 | - | ++ | 0 | 0 |
| Zylinderrollenlager | ++ | - | ++ | 0 | + | 0 | - | ++ |
| Kegelrollenlager | ++ | ++ | 0 | 0 | + | 0 | ++ | 0 |
| Pendelrollenlager | ++ | + | 0 | 0 | - | ++ | + | 0 |
| Tonnenlager | ++ | + | 0 | 0 | - | ++ | + | 0 |
| Nadellager | ++ | - | + | 0 | + | - | - | ++ |
| Axialrillenkugellager | - | + | ++ | ++ | + | 0 | 0 | - |
| Axialrollenlager | - | ++ | + | + | + | 0 | 0 | - |
+ + = Sehr gut geeignet / + = Gut geeignet / 0 = Bedingt geeignet / - = Nicht geeignet
Laufrollen
Kugellager mit besonders tragfähigem Außenring und tiefen Führungsrillen werden als Laufrollen eingesetzt. Sie sind als einreihige oder zweireihige Lager gefertigt und zur Aufnahme von hohen Radialen und axialen Kräften in beide Richtungen geeignet.
Stützrollen
Rollen mit zylinderförmigen Wälzkörpern nehmen hohe Lasten in radialer Richtung auf. Stützrollen verfügen wie auch die Laufrollen über einen verstärkten Außenring, sodass darüber hohe Lasten abgerollt werden.
Kurvenrollen
Kurvenrollen sind massive Stützrollen, die mit einem Achsbolzen ausgestattet sind. Der Achsbolzen verfügt über einen Passgenauen sitz, zur Aufnahme in einer Halterung. Den Achsbolzen gibt es zudem in der Ausführung als Exzenter. Damit kann sich beispielsweise eine Führungsstange zwischen zwei Kurvenrollen spielfrei bewegen.
In der Fördertechnik werden häufig Lagersysteme mit Gehäuse eingesetzt. Y-Lager sind standardisierte Kugellagereinheiten, die zur Verwendung in Gehäusen als Stehlager oder Flanschlager angebracht werden. Die Lageraußenringe sind ballig gestaltet und können im Lagergehäuse hohe Winkelversätze ausgleichen. Die Lagerinnenringe sind so gestaltet, dass sie je nach Modell leicht mit einem Exenterring, Gewindestiften oder mit einer Spannhülse befestigt werden können. Sie sind das Mittel der Wahl, um Fördereinheiten zu lagern. Die Baugruppe ist leicht zugänglich zu montieren, darüber hinaus bieten sie Anschlüsse und Kanäle zur Schmierung der Lagereinheit.