Was ist ein Wälzlager?
Wälzlager sind Lager, bei denen anstelle von Kugeln zylindrische Rollen als Wälzkörper verwendet werden, die die Last beim Abrollen im Lager tragen.
Rollen mit einem größeren Durchmesser werden als Walzen bezeichnet, während solche mit einem kleineren Durchmesser als Nadeln oder Nadelrollen bezeichnet werden. Im Vergleich zu Kugellagern, die mit Rollkugeln arbeiten, können Rollerlager höhere Lasten aufnehmen. Es gibt verschiedene Arten von Wälzlagern, je nach Anwendung.
Anwendungen für Wälzlager
Wälzlager werden in Automobilen und Industriemaschinen eingesetzt, da sie höhere Belastungen als Kugellager aufnehmen können. Verschiedene Typen haben unterschiedliche Anwendungen.
1. Axial-Nadellager
Axial-Nadellager werden zur Aufnahme von Axiallasten zwischen relativ zueinander drehenden Teilen in Planetengetrieben (Planetengetriebe) verwendet.
2. Nadellager
Nadellager werden in den Kurbelwellen von Rennrädern verwendet. Kugellager werden in den Kurbelwellen von Fahrrädern für den Alltagsgebrauch verwendet, während Nadellager und Kugellager in Wettbewerbsfahrrädern verwendet werden, um Größe und Gewicht zu reduzieren.
3. Kegelrollenlager
Kegelrollenlager werden in Getrieben von Kraftfahrzeugen verwendet. Automatikgetriebe für Vorderradantrieb haben ein großes Zahnrad auf der Untersetzungswelle, bei dem es sich in der Regel um ein Schrägstirnrad handelt. Schrägverzahnte Zahnräder haben Zähne, die abgewinkelt sind, um Geräusche und Vibrationen zu reduzieren, wenn die Zahnräder ineinandergreifen, aber stattdessen Kräfte in drei Richtungen erzeugen. Die Aufgabe des Kegelrollenlagers besteht darin, die Kräfte in diesen drei Richtungen aufzunehmen.
Planetengetriebe (Planetenräder) werden auch in mehrstufigen Automatikgetrieben, dem Vorwärts-/Rückwärtsschaltmechanismus von stufenlosen Getrieben (CVTs) und einigen Untergetrieben verwendet. Das Ritzel in Planetengetrieben wird von einer Nadelrolle getragen. Das Ritzel ist in der Regel auch kegelverzahnt, aber die Nadel kann Belastungen nur in zwei Richtungen aufnehmen. Die verbleibenden Axiallasten können nicht von der Nadel aufgenommen werden, sondern werden durch Scheiben an den Stirnseiten des Ritzels abgestützt.
Funktionsweise von Wälzlagern
Im Allgemeinen können Wälzlager höhere Lasten aufnehmen als Kugellager. Der Grund dafür ist, dass Rollenlager einen zylindrischen Wälzkörper haben, der in linearem Kontakt mit den Innen- und Außenringen und den Laufbahnen steht, mit denen er in Berührung kommt.
Kugellager haben einen Punktkontakt und daher eine größere Kontaktfläche als Rollerlager. Die größere Kontaktfläche reduziert die in der Kontaktzone auftretenden Spannungen (Hertzsche Pressungen).
Die Form des Kranzes kann zylindrisch oder konisch sein, und eine Änderung dieser Form verändert auch die Größe der Last, die das Lager aufnehmen kann. Dadurch erhöht sich auch die Last, die von einem einzigen Lager aufgenommen werden kann, ohne dass mehrere Lager erforderlich sind, wodurch kompakte Spezifikationen durch Gewichtsreduzierung und Miniaturisierung erreicht werden können.
Arten von Wälzlagern
Wie bei Kugellagern kann man auch bei Wälzlagern grob zwischen Radiallagern (senkrecht zur Drehachse) und Axiallagern (in der gleichen Richtung wie die Drehachse) unterscheiden. Lager mit relativ großen Rollen werden als Rollerlager bezeichnet, während Lager mit schmaleren Rollen als Nadellager oder Nadelrollenlager bezeichnet werden. Typische Typen sind:
1. Radial-Rollenlager
Radial-Rollenlager sind in der Lage, radiale, rechtwinklig zur Welle wirkende Belastungen aufzunehmen. Im Vergleich zu Kugellagern, bei denen Kugeln anstelle von Rollen verwendet werden, können Radialrollenlager höhere Radiallasten aufnehmen. Die Art des Lagers kann durch Änderung der Form der Rollen weiter variiert werden.
2. Nadellager
Bei Nadellagern werden nadelförmige Rollen als Wälzkörper zwischen dem Innen- und Außenring des Lagers verwendet. Durch die nadelförmigen Wälzkörper wird die Höhe des Querschnitts im Vergleich zu einem Wälzlager verringert, was zu einer Gewichtsreduzierung und Miniaturisierung der Maschine beiträgt. Neben Radiallagern gibt es auch Axiallager, die in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, z. B. in Automobilen und elektrischen Maschinen.
3. Kegelrollenlager
Kegelrollenlager sind Lager, bei denen die Rollen des Radialrollenlagers kegelförmig sind und die Laufbahnen der Innen- und Außenringe ebenfalls schräg statt flach sind. Die kegelförmigen Rollen und die schrägen Laufbahnen ermöglichen es dem Lager, große Radiallasten und große Axiallasten gleichzeitig aufzunehmen.
Sie eignen sich vor allem für die Aufnahme der von Schrägstirnrädern erzeugten Drei-Wege-Lasten. Axiallasten können jedoch nur in einer Richtung in einem einzigen Lager aufgenommen werden. Es ist üblich, zwei Kegelrollenlager in Kombination zu verwenden, wobei die Lagerungsrichtung umgekehrt ist.