Was ist ein Kugellager?
Ein Kugellager ist ein Lager, in dem Kugeln als Wälzkörper verwendet werden.
Sie werden auch als Kugellager bezeichnet. Ein Lager ist ein mechanisches Element, das eine sich drehende Welle unter Last stützt und dafür sorgt, dass sich die Welle reibungslos drehen kann, wodurch Energieverluste und Wärmeentwicklung verringert werden.
Lager werden grob in Wälzlager und Gleitlager eingeteilt, wobei Kugellager zu den Wälzlagern zählen. Zu den Gleitlagern gehören Buchsen.
Anwendungen von Kugellagern
Kugellager werden hauptsächlich in Fahrzeugen wie Autos, Zügen, Maschinen und Flugzeugen eingesetzt. Weitere Anwendungen sind rotierende Wellen in großen Industriemaschinen wie Generatoren, Haushaltsgeräten wie Klimaanlagen, Kühlschränken und Waschmaschinen, Fahrrädern, ferngesteuerten Autos und ferngesteuerten Hubschraubern.
Das Prinzip von Kugellagern
Ein Kugellager besteht aus drei Elementen.
1. Den Laufringen oder Laufbahnen
Die Laufbahnen oder Laufringe bilden die Laufbahn, auf der die Kugeln rollen, indem sie die Wälzkörper, die Kugeln, sandwichartig aufnehmen. Bei Radialkugellagern heißen sie Laufbahnen, bei Axialkugellagern werden sie als Laufringe bezeichnet.
2. Kugeln
Die Kugeln rollen zwischen zwei Laufbahnen oder Laufringen. Die Größe und Anzahl der benötigten Kugeln hängt von der Belastung des Lagers ab.
3. Käfig
Der Käfig hat die Aufgabe, die einzelnen Kugeln in ihrer Position zu halten, damit sie bei der Drehung des Lagers nicht aneinander reiben. Wenn benachbarte Kugeln sich gegenseitig stören, erhöht sich der Reibungswiderstand, da sie sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Dies hat auch den Effekt, dass die Montage des Lagers erleichtert wird, aber der Käfig kann weggelassen werden, wenn z. B. die Drehgeschwindigkeit niedrig ist.
Um eine stabile Rotation zu gewährleisten, ist es wichtig, die Reibung bei der Rollbewegung der Kugeln zu verringern. Zur Schmierung wird daher Fett verwendet. Schmiermittel verringern nicht nur die Reibung, sondern tragen auch dazu bei, die im Inneren des rotierenden Lagers entstehende Wärme abzuführen, wodurch die Lebensdauer des Lagers verlängert wird.
Abgedichtete Typen verhindern auch, dass Staub und Fremdkörper, die im Schmieröl enthalten sind, in die Wälzkörper und Laufbahnen der Laufbahnen eindringen und diese beschädigen. Sie verhindern auch sehr effektiv, dass das versiegelte Schmierfett ausfließt.
Arten von Kugellagern
Kugellager lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen. Radialbelastungen, bei denen die Belastungsrichtung senkrecht zur axialen Richtung der rotierenden Welle verläuft, und Axialbelastungen, die in die gleiche Richtung wie die axiale Richtung der rotierenden Welle wirken.
1. Radial-Kugellager
Radialkugellager nehmen hauptsächlich Radiallasten auf. Sie sind hohl und haben eine flache zylindrische Form. Rillenkugellager und Schrägkugellager sind bei Radialkugellagern weit verbreitet. Rillenkugellager können eine gewisse Axiallast aufnehmen, während Schrägkugellager größere Axiallasten in nur einer Richtung aufnehmen können. Andere Typen sind Vierpunkt-Kugellager und selbstausrichtende Wellenkugellager.
2. Axial-Kugellager
Axialkugellager sind hauptsächlich für die Aufnahme von Axiallasten ausgelegt. Axialkugellager haben im Allgemeinen die Form von zwei sich überlappenden Scheiben mit Löchern darin. Es gibt auch Radial- und Axialkugellager, die sowohl Radial- als auch Axiallasten gleichzeitig aufnehmen können. Sie werden als Schrägkugellager oder zweireihige Kugellager bezeichnet.
Weitere Informationen zu Kugellagern
Unterschiede zu Wälzlagern
Zu den Wälzlagern gehören neben den Kugellagern auch die Rollenlager (Wälzlager). Bei Rollenlagern sind die Wälzkörper keine Kugeln, sondern Rollen.
Während Kugellager Lasten durch einen Punktkontakt aufnehmen, nehmen Rollenlager Lasten durch einen linearen Kontakt auf. Da sich der Kontakt zwischen den Laufbahnen und den Wälzkörpern von einem Punkt auf eine Linie ausdehnt, können sie höheren Belastungen standhalten als Kugellager.
Die Lagerabmessungen sind aufgrund der höheren Tragfähigkeit größer. Auch die Belastungsrichtung der Welle muss berücksichtigt werden. Müssen gleichzeitig radiale und axiale Belastungen aufgenommen werden, können mehrere Kegelrollenlager in Kombination eingesetzt werden.