Wälzlager - die unbekannten Wesen | 07.03.2015
Alles Walzer
Wälzlager kommen in der automobilen Antriebstechnik in zahlreichen Formen und Größen zum Einsatz. Alles Wissenswerte rund ums Thema.
Bilder: FAG, paxabay.com (blickpixel), pixabay.com (Steppinstars)
Ein Wälzlager ist ein Lager, bei dem zwei Komponenten – ein Innenring und ein Außenring - zueinander beweglich sind und durch einen rollenden Körper (Kugellager) getrennt sind.
Heutzutage sind Wälzlager eines der am häufigsten gebrauchten Maschinenelemente, da sie nahezu jede Bewegung erleichtern. Dies wird durch die Rollbewegung sowie durch die Verringerung der Reibung ermöglicht. Zudem werden dadurch die Verlustleistung und der Verschleiß gering gehalten.
Ein Wälzlager erfüllt zwei Hauptfunktionen: Zum einen überträgt es Bewegung, damit ist gemeint, dass es Bauteile stützt und führt, die zueinander beweglich sind, beispielsweise sich zueinander drehen. Ein Wälzlager dient dann etwa als Fest- oder Loslager zur Fixierung von Achsen und Wellen. Zum anderen gibt es Kräfte weiter, d.h. bei dem aufgeführten Beispiel nehmen die Lager die radialen und axialen Kräfte auf und ermöglichen gleichzeitig die Rotation der Welle bzw. der Bauteile, die auf einer Achse befestigt sind. Letzteres ist häufig bei einem Rad der Fall.
Loslager lassen axiale Verschiebungen zu, Stützlager führen eine Welle in einer axialen Richtung und Festlager führen eine Welle in beide axiale Richtungen. Des Weiteren gibt es Lager, die Winkelfehler ausgleichen.
Aus welchen Bestandteilen besteht ein Wälzlager?
Grundsätzlich besteht ein Wälzlager aus folgenden Komponenten:+ Zwei Ringe (Innenring und Außenring) oder Scheiben mit Laufbahnen: Innen- und Außenring bestehen häufig aus chromgehärtetem Sonderstahl. Dieser liefert die erforderliche Härte und besitzt gleichzeitig die Reinheit, beides wichtige Bedingungen für eine hohe Tragfähigkeit und hohe Lebensdauer. Die Laufbahnen werden gehont, geschliffen und gehärtet.
+ Wälzkörper in Form von Kugeln, Rollen, Tonnen oder Nadeln: Diese werden in der Regel aus Sonderstahl und Spezialwerkstoffen wie Keramik oder bestimmten Kunststoffen gefertigt und wälzen sich auf den Ringen bzw. Scheiben ab. Kunststoffe halten keine extremen Temperaturen aus, im Vergleich zu Stahl sind diese aber sehr leicht und werden aus diesem Grund etwa bevorzugt in der Automobilindustrie eingesetzt.
+ Der Käfig trennt die Wälzkörper, hält diese auf Abstand und führt sie. Als Materialien werden Stahl, Messing und Kunststoff verwendet. Der Käfig verhindert zudem ein Lösen der Wälzköper aus zerlegbaren Lagern.
Die verschiedenen Wälzlagertypen
Wälzlager sind in den unterschiedlichsten Sonderausführungen und mit speziellen Abmessungen erhältlich. Folgende Lagertypen gehören zu den gebräuchlichsten:+ Radiallager: Wälzlager, die für hauptsächlich radiale Belastung geeignet sind, werden als Radiallager bezeichnet. Häufig werden Radiallager für kombinierte Belastungen, d.h. für radiale und axiale Belastungen, eingesetzt. Beispiele sind Rillenkugellager, Schrägkugellager, Kegelrollenlager oder Pendelrollenlager. Die meisten Nadellager, Nadelhülsen, Nadelkränze sowie Zylinderrollenlager der Typen N und NU sind lediglich radial belastbar.
+ Axiallager: Lager für überwiegend axiale Belastungen werden als Axiallager bezeichnet. Auch hier gibt es Typen für kombinierte Belastungen, z.B. Axial-Pendelrollenlager und einseitig wirkende Axial-Schrägkugellager. Alle anderen Axiallager eignen sich nur für eine Art von Belastung.
Wo können Wälzlager bestellt werden?
Die verschiedenen Wälzlagertypen, wie z.B. die Kugellager, können heutzutage bequem online bestellt werden. Kugellager sind eine Untergruppe der Wälzlager, bei denen Kugeln als Wälzkörper verwendet werden. Im Shop für Kugellager können neben diesem Lagertyp nahezu alle Typen von Wälzlager online bestellt werden. Die Zahlung kann einfach und schnell über PayPal abgeschlossen werden. Beim Versand stehen die Standardvariante und die Expressbestellung zur Auswahl.Bei der Wahl des richtigen Lagertyps sind einige Aspekte zu berücksichtigen: Art der Belastung, Höhe der Drehzahl, Lebensdauer, Schmierungsart des Lagers, Einbau, Wartung , Umgebungstemperatur und andere Umgebungsbedingungen wie Schmutz, Einwirken von Vibrationen durch die Maschine etc., Anforderungen an die Genauigkeit, Anforderungen hinsichtlich Montage und Demontage.
Anwendungsgebiete von Wälzlagern
Zukunftsorientierte Anwendungsfelder wie Energie- und Umwelttechnik, Mobilität und Mechatronik sind auf Wälzlager angewiesen. In Zukunft werden dabei steigende Anforderungen an Lebensdauer und Zuverlässigkeit gestellt werden.
Energie- und Umwelttechnik
Wälzlager spielen im Rahmen der Energiewende beim Funktionieren von Windanlagen eine Rolle. Die Großlager der Rotoren der Windräder werden vor dem Betrieb unter anderem hinsichtlich ihres Reibungsverhaltens, Auswirkungen bei unterschiedlichen Temperaturen sowie auf mögliche Verformungen der Lager durch Beanspruchung getestet. Durch die Weiterentwicklung der Wälzlager kann die Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit von Windkraftanlagen erhöht werden.
Im Bereich Schiffbau, Pumpenbau oder Wasserturbinenbau können Wälzlager mithilfe von neuen Erkenntnissen teilweise ohne die übliche und seit vielen Jahrzehnten praktizierte Schmierung der Lager mit Öl und Fett ihre Funktionen dauerhaft erfüllen.
Mobilität
Der Einsatz von Wälzlagern ist nicht auf die Automobilindustrie begrenzt. Für Land- und Baumaschinen sowie Motorräder werden Lager und verschiedene andere Komponenten für Motor, Getriebe und Fahrwerk benötigt. Auf dem Fahrradmarkt werden verschiedene Lager sowohl für konventionelle Fahrräder als auch für E-Bikes verwendet. Weiterhin finden Wälzlager Anwendung bei Schienenfahrzeugen sowie bei der Herstellung von Triebwerken für Flugzeuge und Hubschrauber sowie in der Raketentechnologie und Raumfahrt.
Technische Innovationen in der Mechatronik bieten neue Lösungsansätze
Durch technische Innovationen gewinnt die Mechatronik, d.h. das Zusammenwirken von mechanischen, elektronischen und informationstechnischen Elementen und Modulen, bei der Entwicklung von Wälzlagern zunehmend an Bedeutung. Wälzlager mit integrierten Sensoren sowie mit eingebauter Energieversorgung bieten diversen Branchen neue Möglichkeiten und Einsatzgebiete. Beispiele hierfür sind die Medizintechnik und der Werkzeugmaschinenbau.
Die intelligente Kommunikation zwischen Maschinen mithilfe von Sensoren, Prozessoren und Funkverbindungen und somit die Entwicklung von autonom denkenden und handelnden Maschinen - auch bekannt unter dem Schlagwort Industrie 4.0 - ist in einigen Bereichen schon Realität und wird in den nächsten Jahren die Produktion in zahlreichen Branchen revolutionieren.
