Wälzlager: Aufbau, Vorteile, Arten

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Was ist/sind Wälzlager? Definition:
Wälzlager (englisch: bearings) bestehen aus einem Innenring und einem Außenring, die bei rollenden Körpern die Reibung reduzieren. Sie führen Maschinenelemente wie Wellen und Achsen, wobei sie Radial- und/oder Axialkräfte aufnehmen können.



Wälzlager kommen im Maschinen- und Gerätebau zum Einsatz. Als wichtiges Maschinenelement kommen sie bspw. bei Pkws, Fahrrädern, Robotern, im Ingenieurbau sowie bei Haushaltsgeräten zum Einsatz. Durch die geringe Rollreibung wird bei Wälzlagern auch weniger Schmierung benötigt. Wenn, dann werden sie vor allem mit Wälzlagerfett geschmiert.

Aufbau

Weitere Bestandteile des Wälzlagers sind der Käfig sowie die Wälzkörper, welche zwischen den beiden Ringen liegen. Sie bestehen z. B. aus Kugeln oder Zylindern. Der Käfig als Bauteil sorgt dafür, dass die Wälzkörper auf ihrer Stelle bleiben und dient als Gehäuse. Der Käfig wird meist aus den Werkstoffen Stahl, Kunststoff oder Messing gefertigt.

Unterschied Wälzlager und Gleitlager

Die Lagerarten unterscheiden sich in ihrem Wirkprinzip, der Lebensdauer und Anwendung. Während sich bei Gleitlagern die gegeneinander beweglichen Bauteile nicht berühren bzw. durch einen Schmierfilm getrennt sind, befinden sich bei Wälzlagern Wälzkörper zwischen Außen- und Innenring. Gleitlager weisen eine höhere Lebensdauer auf. Sie sind geräuscharm, sehr belastbar und es sind höchste Drehzahlen möglich. Wälzlager verringern die Reibung rollender Körper, weshalb weniger Wärme entwickelt wird. Sie sind pflegeleicht, allerdings lauter als Gleitlager.

Vorteile Wälzlager

  • verringern Rollreibung; dadurch weniger Verschleiß
  • optimale Schmierung, weshalb sie weniger Schmierstoffe benötigen
  • im Gegensatz zu Gleitlagern preisgünstiger in der Anschaffung
  • einfacher beim Einbauen in eine Baugruppe
  • Wartung sehr selten nötig

Arten

Es gibt unterschiedliche Wälzlagertypen. Je nach Wälzkörper unterscheidet sich der Name des Lagers. Die Bauform entscheidet darüber, ob die Kräfte in axiale oder radiale Richtung aufgenommen werden können. Radiallager nehmen Kräfte auf, die senkrecht zur Wellenachse verlaufen. Axiallager sind besonders geeignet, um Kräfte aufzunehmen, die entlang der Achse wirken. Häufig treten sie auch in Kombination miteinander auf. Mithilfe des Druckwinkels werden Axiallager und Radiallager kategorisiert. Die axiale Belastbarkeit steigt mit dem Druckwinkel.

Kugellager

Kugellager sind spezielle Wälzlager, bei denen die Komponenten zwischen Innen-und Außenring im Käfig Kugeln sind.

  • Rillenkugellager: Vielseitig einsetzbar. Rillenkugellager zeichnen sich durch ihre Belastbarkeit sowohl in axiale als auch in radiale Richtung aus. Sie sind für sehr hohe Drehzahlen geeignet.
  • Pendelkugellager
  • Schrägkugellager: Doppelte Belastungsrichtung - geeignet für Lagerungen, die gleichzeitig Radial- und Axialkräfte aufnehmen. Bei Schrägkugellagern ist der Druckwinkel von großer Bedeutung.
  • Axial-Rillenkugellager: Besitzt zwei Lagerscheiben, die Laufbahnen für die Kugeln haben. Belastung nur in axiale Richtung (nehmen lediglich Axialkräfte auf).

Zylinderrollenlager

Zylinderrollenlager gibt es in verschiedenen Bauformen. Radiale Kräfte können sie sehr gut aufnehmen, wohingegen die Belastung in axiale Richtung beschränkt ist. Zylinderrollenlager sind bei großen Wellen anwendbar.

Nadellager

Diese Lager zeichnen sich durch eine besonders niedrige Bauform aus. Die Wälzkörper, die sich im Käfig befinden, erinnern an Nadeln; daher kommt auch der Name. Sie sind sehr lang und dünn und in vielen verschiedenen Ausführungen und Größen vorhanden. Nadellager eignen sich vor allem für Pendelbewegungen und kleinere Einbauräume.

Kegelrollenlager

Dieses Rollenlager ist sowohl axial als auch radial stark belastbar.

Tonnenlager und Pendelrollenlager

Sie nehmen sehr hohe Radiallasten und mittlere bis hohe Axialkräfte auf. Pendelrollenlager sind für Maschinen und Anlagen mit hohen Drehzahlen geeignet; sie sind robust und nutzen sich sehr langsam ab. Einsatzgebiete sind bspw. in der Windenergie oder in Steinbrüchen.

Lebensdauer

Die Lebensdauer von Wälzlagern hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab, die in manchen Fällen genau berechenbar sind, aber nicht immer in Zahlen ausgedrückt werden können. Einflussgrößen sind z. B.:

  • Lagerbelastung
  • Verschmutzung / Verunreinigung
  • Schmierbedingungen

Je nach Wälzlagertyp, Funktion und Anwendung variiert die Lebensdauer. Im Haushaltsbereich beträgt die geforderte Zeit manchmal nur einige hundert Stunden. Für Lagerungen in Schiffen, bestimmten Maschinen sowie Pumpen kann die Lebensdauer bis zu 100.000 Stunden betragen. Formuliert in Umdrehungen, überleben manche Lager bis zu 3 Milliarden Umdrehungen. Je nach Hersteller variiert diese Zahl und wird unterschiedlich berechnet.

Sonstiges

Damit Wälzlager unabhängig vom Hersteller eingesetzt werden können, gibt es ein bestimmtes Bezeichnungsschema. Es besteht aus Basiskennzeichen, Vorsetzzeichen sowie Nachsetzzeichen. Eine spezifische Zusammensetzung aus Zahlen und Buchstaben steht jeweils für eine bestimmte Bezeichnung, sodass Lager mit der gleichen Bezeichnung eben herstellerunabhängig genutzt werden können.