Was ist ein Kugelgelenk?
Kugelgelenke sind Gelenklager mit einem Zapfen (Gewindeschaft).
Sie werden auch „Gelenkköpfe“, „Gelenkstangenköpfe“ oder „Gelenklager“ genannt.
Gelenkköpfe sind Baugruppen, die aus Gelenkkopfgehäusen und Lagern zur Relativbewegung zwischen Teilen und zur Verbindung von Teilen bestehen.
Gelenklager-Gelenkköpfe sind Baugruppen, die aus Gelenkkopfgehäusen und Gelenklagern mit oder ohne Zapfen bestehen.
Anwendungen von Kugelgelenken
Kugelgelenke sind Gelenklager mit geringem Spiel zwischen den Kugelteilen und leichtgängiger Bewegung. Sie werden in verschiedenen Verbindungsmechanismen zur Verbindung und Übertragung von Bewegungen zwischen Teilen verwendet, die Rotations- und Oszillationsbewegungen ausführen.
Kugelgelenke werden in Werkzeugmaschinen, Textilmaschinen, Verpackungsmaschinen, Robotern und anderen Situationen verwendet, in denen große Oszillationswinkel erforderlich sind. Weitere Anwendungen sind Flugzeuge, Traktoren und andere Hoch- und Tiefbaumaschinen, Landmaschinen wie Mähdrescher und Schildmaschinen für den Tunnelbau.
Ölfreie Typen werden auch häufig in Maschinen der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Ein weiteres bekanntes Anwendungsbeispiel ist die Aufhängung und Lenkung von Kraftfahrzeugen.
Funktionsweise von Kugelgelenken
Kugelgelenke bestehen aus einem Schaft mit einer Kugel und einem Halter, der die Kugel hält und die Dreh- oder Schwingungsbewegung des Schaftes unterstützt, wobei sich die beiden Kugelflächen berühren. Eine solche Halterung funktioniert wie ein Gelenklager.
Das Halterende des Kugelgelenks wird beispielsweise mit einem Außen- oder Innengewinde am Ende einer Pleuelstange befestigt; es dient der Befestigung oder Verbindung zweier Teile, einer Verbindungsmethode, die Dreh- und Kippfreiheit ermöglicht, und einem Maschinenelement, das die relative Verschiebung der beiden Teile durch eine kugelförmige Gleitstruktur erlaubt.
Der Abstand zwischen den Teilen kann durch die Gewindetiefe der Kugelgelenke und der Verbindungsstange eingestellt werden, und der Winkel des Verbindungsmechanismus kann angepasst werden.
Arten von Kugelgelenken
1. Typ
Kugelgelenke haben einen mit der Kugel verschweißten Gewindeschaft und sind je nach Ausrichtung dieses Schafts in den beiden folgenden Ausführungen erhältlich:
- In-line-Typ: Schaft mit Kugel und Halter sind koaxial
- Winkeltyp: Schaft mit Kugel und Halterung sind rechtwinklig zueinander.
Kugelgelenke sind selbstausrichtende Gelenklager, die das Kippen, Schwenken, Drehen mit geringem Drehmoment und die reibungslose Kraftübertragung in einer Vielzahl von Automatisierungsgeräten ermöglichen.
2. Richtung der Belastung
In axialer Richtung (Achsrichtung) des Schaftes mit Kugelgelenk der Gelenkkugel wirkt eine Druckbelastung in Richtung des Drucks gegen den Halter und eine Zugbelastung in Richtung des Herausziehens aus dem Halter, wie im obigen Diagramm dargestellt. Die Anwendbarkeit dieser Belastungsrichtungen unterscheidet sich je nach Art des Kugelgelenks wie folgt:
| Typ des Kugelgelenks | Axiale | Richtung Radiale Richtung |
| In-line-Typ | × | 〇 |
| Winkeltyp | 〇 | × |
Symbolerklärung 0: zutreffend, x: nicht zutreffend
3. Material und Herstellungsverfahren
Kugelgelenke werden aus Präzisionsstahlkugeln für den kugelförmigen Teil des Schaftes mit Kugel hergestellt und mit einem Gewindeschaft aus Stahl zusammengeschweißt. Der Halter ist aus einer leichten, hochfesten Aluminiumlegierung mit hoher Verschleißfestigkeit gefertigt.
Der kugelförmige Teil des Halters wird durch Umschließen der Kugel beim Druckguss und Verschweißen von Schaft und Kugel gebildet. Dadurch wird sichergestellt, dass die Kugel in vollem Kontakt mit dem kugelförmigen Teil des Halters steht und auf die kugelförmige Oberfläche übertragen wird, wodurch der Spalt zwischen ihnen minimiert wird und ein reibungsloser Betrieb gewährleistet ist.
4. Schmierung
Kugelgelenke werden aus einem fein bearbeiteten, verschleißfesten Material hergestellt, um einen reibungslosen Kontakt zwischen Kugel und Halter zu gewährleisten. Durch die Berührung von Metall auf Metall tritt jedoch immer Verschleiß auf. Aus diesem Grund sind die kugelförmigen Gleitflächen mit Fett oder anderen Schmiermitteln gefüllt, um den reibungslosen Betrieb und die Verschleißfestigkeit über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten.
Die ballige Schaftdurchführung des Halters ist mit einer Gummimanschette abgedeckt, die das Eindringen von Staub und Schlammwasser aufgrund der Betriebsumgebung verhindert, sodass er ideal für den Einsatz im Freien geeignet ist.