Lagerungselemente – Grundlagen zu Wälzlagern und Gleitlagern

Lagerungselemente sind zentrale Bestandteile technischer Systeme. Sie ermöglichen die Führung beweglicher Bauteile, nehmen Kräfte auf und reduzieren Reibung zwischen sich relativ bewegenden Komponenten. Je nach Anforderung kommen unterschiedliche Lagerarten zum Einsatz – insbesondere Wälzlager oder Gleitlager.

Wälzlager – Funktionsprinzip

Wälzlager ermöglichen eine überwiegend rollende Bewegung mit nur geringem Gleitanteil. Zwischen Innen- und Außenring befinden sich Wälzkörper (z. B. Kugeln oder Rollen), die die Relativbewegung übertragen. Dieses Prinzip reduziert Reibung deutlich im Vergleich zu reinen Gleitbewegungen

Anwendungsbespiel von Wälzlager

Wälzlager können eine rollende Bewegung mit nur geringem Gleitanteil ausführen. Ein simples Beispiel ist die Verwendung bei einem Rad eines Fahrrads

Hier sehen Sie wie das Wälzlager die rollende Bewegung ausführt

Verschiedene Arten von Wälzlagern

Es gibt verschiedene Arten von Wälzlagern. Das Bekannteste ist wohl das Kugellager. Wir unterscheiden neben dem Kugellager das Zylinderrollenlager, Nadellager, Kegelrollenlager und das Tonnenlager als Standardbauformen.

Ein weiterer Einflussfaktor zur Unterscheidung verschiedener Wälzlager ist der Druckwinkel. Anhand der Größe des Druckwinkels Alpha können wir auch Radiallager von Axiallagern unterscheiden.

 (Radiallager)Druckwinkel α: 0 - 45°                           (Axiallager)Druckwinkel α: 45 - 90°            

Gleitlager – Funktionsprinzip und Anwendungen

Auch Gleitlager nehmen Kräfte auf und führen eine Bewegung von bewegenden Körpern. Bei der Bewegung handelt es sich um eine gleitende Bewegung, bei der das gelagerte Element im Gleitlager rotiert.

Hier sehen Sie eine beispielhafte Verwendung von Gleitlagern bei einem 3D-Drucker. Gleitlager werden auch bei anderen Führungen und Gelenken verwendet und häufig bei Verbrennungsmotoren an Kurbel- oder Nockenwellen eingesetzt.

Damit der zu bewegende Körper gut gleiten kann, wird ein Zwischenmedium zwischen das Lager und die gelagerte Welle eingefügt. Wissen Sie, was hier verwendet werden kann? 

• Gas wird als Zwischenmedium eingesetzt, um Gleitflächen bei extrem niedrigen Temperaturen (extremer Tieftemperatureinsatz) zu trennen.
• Wenn hydrodynamische Gleitlager während der Rotation Öl abgeben sollen, um so Schmierung zu ermöglichen, werden sie mit Öl getränkt.
• Feste Schmierstoffe kommen zum Einsatz, wenn z. B. ein Vakuum, hohe Temperaturen oder Fliehkräfte den Einsatz von Ölschmierungen unmöglich machen. Oft wird Graphit, Molybdändisulfid oder ein PFTE (Teflon) verwendet.
• Ein Magnetfeld wird dort eingesetzt, wo kein Verschleiß und Schmutz entstehen darf (z. B. Reinräume).

Trockenlager

Trockenlager können aus verschiedensten Werkstoffen gefertigt werden. Wenn sie nur aus einem Werkstoff bestehen, handelt es sich um Massivlager, bei zwei oder mehr verbundenen Werkstoffen um ein Verbundlager. Neben Kunststoff, Aluminiumlegierungen oder Bronze können sie zum Beispiel auch aus Weißmetallen, Keramik oder Kunstkohle hergestellt werden. Bei der Auswahl des Werkstoffs sollten einige Anforderungen beachtet werden.

Natürlich sollte der Werkstoff eine gute Gleiteigenschaft und günstige Einlaufeigenschaften mit sich bringen. Zudem sollte er eine hohe Festigkeit aufweisen und nicht schnell verschleißen.