Kugellager

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Was ist ein Kugellager?

Ein Kugellager ist eine Art Wälzlager, bei dem Kugeln verwendet werden, um den Abstand zwischen den Lagerlaufringen aufrechtzuerhalten. Der Zweck eines Kugellagers besteht darin, die Rotationsreibung zu reduzieren und radiale und axiale Belastungen aufzunehmen. Wenn Sie die Spezifikationen und Preise von Kugellagern erfahren möchten, kontaktieren Sie uns bitte!

Vorteil des Kugellagers

Reibungsreduzierung

Durch die Rollbewegung von Kugellagern wird die Reibung drastisch reduziert, was zu einer gleichmäßigen und effizienten Bewegung führt. Dies führt zu einem geringeren Verschleiß des Rades und seiner tragenden Komponenten.

Hohe Tragfähigkeit

Kugelgelagerte Räder sind für die Bewältigung erheblicher Lasten ausgelegt und sorgen gleichzeitig für einen reibungslosen Betrieb. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit eignen sie sich sowohl für leichte als auch für schwere Anwendungen.

Haltbarkeit und Langlebigkeit

Die aus hochwertigen Materialien gefertigten kugelgelagerten Räder zeichnen sich durch Haltbarkeit und Langlebigkeit aus, selbst wenn sie anspruchsvollen Bedingungen ausgesetzt sind. Sie halten den Strapazen des täglichen Gebrauchs und anspruchsvollen Umgebungen stand.

Geringer Wartungsaufwand

Aufgrund ihrer geringeren Reibung erfordern kugelgelagerte Räder im Vergleich zu Alternativen wie Gleit- oder Gleitlagern nur einen minimalen Wartungsaufwand. Dies reduziert Ausfallzeiten und Wartungskosten.

Vielseitigkeit

Kugelgelagerte Räder finden in einer Vielzahl von Branchen Anwendung, von der Automobil- und Fertigungsindustrie bis hin zu Luft- und Raumfahrt und Konsumgütern, und beweisen ihre Vielseitigkeit.

Art des Kugellagers

Schrägkugellager
Bei diesen Lagertypen sind die Laufbahnen sowohl des Innen- als auch des Außenrings in Richtung der Lagerachse gegeneinander versetzt. Dies bedeutet, dass diese Lagertypen so ausgelegt sind, dass sie kombinierte Belastungen (gleichzeitig wirkende axiale und radiale Belastungen) aufnehmen können. Diese Lagertypen gibt es in unterschiedlichen Ausführungen, mit Abschirmung oder Dichtung.
Einreihiges Schrägkugellager
Diese Lagertypen verfügen über eine große Anzahl von Kugeln, um eine relativ hohe Tragfähigkeit zu gewährleisten, und sie können axiale Belastungen nur in einer Richtung aufnehmen. Sie werden typischerweise gegen ein zweites Lager eingestellt und bestehen aus nicht trennbaren Ringen.
Zweireihiges Schrägkugellager
Diese Lager haben eine Konstruktion, die zwei einreihigen Lagern entspricht, die Rücken an Rücken angeordnet sind, wobei zwei einzelne Lager jedoch zu viel axialen Platz beanspruchen. Sie können axiale und radiale Belastungen in beide Richtungen sowie Kippmomente aufnehmen.
Vierpunkt-Schrägkugellager
Diese Art von Lagern ist so konstruiert, dass sie axiale Belastungen in alle Richtungen aufnehmen können, und ihre Tragfähigkeit ist hoch. Sie können eine begrenzte Radiallast bei einer gegebenen Axiallast aufnehmen, sind trennbar und benötigen im Vergleich zu zweireihigen Lagern nur einen begrenzten axialen Raum.
Rillenkugellager
Diese Lagertypen sind die am häufigsten verwendeten Kugellagertypen. Sie sind in den Ausführungen Abschirmung, Dichtung und Sprengring erhältlich. Die Abmessungen des Laufrings in solchen Lagern stimmen weitgehend mit den Abmessungen der darin enthaltenen Kugel überein. Sie haben auch die Fähigkeit, schwere Lasten zu tragen. Rillenlager bieten sowohl axiale als auch radiale Unterstützung.
Einreihiges Rillenkugellager
Dies sind die häufigsten Arten aller Lager. Sie sind weit verbreitet. Auf den Laufrillen der Innen- und Außenringe befinden sich Kreisbögen mit einem Radius, der etwas größer ist als der der Kugeln. Zusätzlich zu den Radiallasten können Axiallasten in beide Richtungen aufgebracht werden. Diese Kugellagertypen haben ein niedriges Drehmoment und eignen sich hervorragend für Anwendungen, bei denen hohe Drehzahlen und geringe Verlustleistung erforderlich sind. Als Ergänzung zu offenen Lagern verfügen diese Lager oft über Schutzschilde aus Stahl oder eingebaute Gummidichtungen auf einer oder beiden Seiten und sind mit Fett vorgeschmiert.
Zweireihiges Rillenkugellager
Der Aufbau dieser Kugellager entspricht einreihigen Rillenkugellagern. Sie haben tiefe und ununterbrochene Laufrillen und eine enge Verbindung mit den Kugeln. Dadurch können die Lager axiale und radiale Belastungen in beide Richtungen aufnehmen.
Zweireihige Rillenkugellager eignen sich hervorragend für Lageranordnungen, bei denen die Tragfähigkeit einer einzelnen Reihe nicht ausreicht. Zweireihige Rillenlager sind im Vergleich zu einreihigen Lagern der Serien 63 und 62 bei gleicher Bohrung und gleichem Außendurchmesser etwas breiter. Allerdings verfügen sie über eine erheblich hohe Tragfähigkeit. Diese Art von Kugellagern gibt es nur als offene Lager (ohne jegliche Dichtungen oder Schutzschilde).
Duplex-Kugellager
Diese Kugellagertypen werden durch die Kombination zweier Schräglager gebildet. Mögliche Kombinationen sind Rücken-an-Rücken (Typ DB), gegenüberliegend (Typ DF), wobei die Flächen des Außenrings zusammenliegen oder beide Stirnflächen in die gleiche Richtung weisen (Typ DT).
DB- und DF-Duplexlager können axiale und radiale Belastungen in beide Richtungen aufnehmen. Wenn die axiale Belastung stark ist und in eine Richtung geht und die Belastung gleichmäßig auf jedes Lager ausgeübt werden muss, wird der Typ DT verwendet.
Hybridkugellager mit Keramikkugeln
Lagerkugeln aus Keramik können je nach Material und Größe bis zu 40 % weniger wiegen als Lagerkugeln aus Stahl. Dies führt zu einer Reduzierung der Zentrifugalbelastung und des Schleuderns, sodass Hybrid-Keramikkugellager 20 bis 40 % schneller arbeiten können als herkömmliche Lager. Dies bedeutet, dass die Kraft, die beim Drehen des Lagers durch die äußere Laufringnut nach innen auf die Kugel ausgeübt wird, geringer ist.
Durch diese Kraftreduzierung verringern sich sowohl die Reibung als auch der Rollwiderstand. Durch die leichteren Kugeln dreht sich das Lager schneller und das Lager verbraucht weniger Energie, um seine Drehzahl aufrechtzuerhalten. Die Keramikkugeln sind im Vergleich zum Rennen härter. Keramik-Hybridkugellager bestehen aus inneren und äußeren Stahlringen und Keramik ist stärker als Stahl. Allerdings ist es auch steifer, was zu einer erhöhten Belastung der Ringe und damit zu einer geringeren Belastbarkeit führt.
Miniaturlager
Dabei handelt es sich um kleine Lager, deren Wälzkörper Kugeln sind. Miniaturlager werden manchmal auch als Mikrolager oder Instrumentenlager mit Innen- und Außenringen, Sprengringen, Kugeln und Käfigen bezeichnet. Diese Art von Lagern wird in industriellen und medizinischen Handstücken und anderen Präzisionsanwendungen eingesetzt. Kugellagerausführungen umfassen Winkel-, Radial-, Axial- und Drehlagerausführungen.
Miniaturlager werden in den standardmäßigen europäischen metrischen Größen unter 2 0 Millimetern hergestellt. Ihr Gesamtdurchmesser variiert zwischen einem Achtel Zoll und ihrer Gesamtgröße bis zu 20 Millimetern. Eine der kleinsten Größen ist eine Bohrung von 0,04 und eine Gesamtgröße von einem Achtel Zoll. Aufgrund seiner einzigartigen Größe eignet sich dieser Lagertyp für ein breites Anwendungsspektrum.
Miniaturlager sind darauf ausgelegt, eine hohe Leistung zu erzielen, die bei moderaten Schub- und Radiallasten bei niedrigem Betriebsdrehmoment zuverlässig ist. Daher sind Genauigkeit, Geschwindigkeit und Langlebigkeit die wichtigsten Eigenschaften von Miniaturlagern. Darüber hinaus kann auch die Geräuschlosigkeit eines Lagers, das bei hohen Drehzahlen läuft, von entscheidender Bedeutung sein. Bei Anwendungen mit hohen Belastungen kommen Miniaturlager nicht zum Einsatz und aufgrund des geringen Materialeinsatzes wird für die Herstellung vieler Lager Edelstahl verwendet.
Präzisionskugellager
Diese Lagertypen ermöglichen eine besonders hohe Präzision und Toleranz. Präzisionskugellager sind ideal für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Geschwindigkeit und Führungsgenauigkeit. Präzisionskugellager sind in zwei Haupttypen erhältlich: Schrägkugellager und Rillenlager. Rillenkugellager haben volle Schultern auf beiden Seiten der Laufbahnen des Innen- und Außenrings, sodass problemlos Dichtungen oder Abschirmungen angebracht werden können.
Rollenlager
Wälzlager führen und stützen rotierende Maschinenelemente, darunter Achsen oder Räder, Wellen und übertragen Lasten zwischen den Komponenten der Maschine.
Selbstausrichtende Kugellager
Diese Arten von Kugellagern bestehen aus zwei Kugelreihen, einer üblicherweise kugelförmigen Laufbahn im Außenring und zwei tiefen und ununterbrochenen Laufrillen im Innenring.
Stahlkugellager
Diese Arten von Kugellagern sind erstaunlich vielseitig. Sie können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, darunter Kunst- und Handwerkszwecke für Fahrräder, Präzisionsinstrumente, Modellbau und viele Experimente und Projekte.
Einseitig wirkendes Axialkugellager
Diese Kugellagertypen bestehen aus scheibenförmigen Lagerringen mit Laufrillen. Der an der Welle befestigte Ring wird als Wellenscheibe oder Innenring bezeichnet, während der am Gehäuse befestigte Ring als Gehäusescheibe oder Außenring bezeichnet wird.
Doppelt wirkendes Axialkugellager
Diese Kugellagertypen bestehen aus drei Ringen, wobei ein Mittelring an der Welle befestigt ist. Es sind einige Axialkugellager mit einer Passscheibe unter der Gehäusescheibe erhältlich. Um Montagefehler oder Wellenversatz auszugleichen, wird die Sitzscheibe unter der Gehäusescheibe befestigt. Bei kleineren Lagern kommen meist gepresste Stahlkäfige zum Einsatz, bei größeren kommen bearbeitete Käfige zum Einsatz.

Anwendung von Kugellagern

Automobil

Weniger Maschinen enthalten mehr rotierende Teile als das Standardauto. Eine Vielzahl von Komponenten – wie Motor, Antriebswelle, Antriebsstrang, Räder und Lenksäule – nutzen irgendeine Art von Kugellager. Diese Lager tragen dazu bei, die Fahrzeugleistung zu verbessern und die Effizienz zu steigern, indem sie die Anforderungen an die Bremsen während der Fahrt verringern. Lager ermöglichen außerdem eine Neuausrichtung des Fahrzeugs beim Überqueren von unebenem Gelände und dämpfen Stöße und Vibrationen durch plötzliche Bremsvorgänge. In Automobilen werden verschiedene Arten von Kugellagern verwendet, darunter Kegelrollenlager, Rillenkugellager und Axialkugellager.

Nahrungsmittel und Getränke

In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden Kugellager in verschiedenen Phasen des Herstellungsprozesses eingesetzt. Kugellager sind beispielsweise dafür verantwortlich, verschiedene Produkte von einem Teil einer Anlage zu einem anderen zu bewegen, oft mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit. Lager spielen auch eine wesentliche Rolle bei der Prozessautomatisierung und sind entscheidend für die Verbesserung der Gesamtkosteneffizienz. Lebensmittel- und Getränkeförderer, Schneide-/Würfelschneider und Form-/Abfüllmaschinen sind alle auf Kugellager angewiesen. Alle in dieser Branche eingesetzten Lager müssen strenge Hygienestandards erfüllen und gleichzeitig extremen Temperaturen und Abwaschungen durch korrosive Chemikalien standhalten.

Konstruktion

In der Bauindustrie werden Kugellager in einer Art erdbebensicherer Gebäudetechnik eingesetzt, der sogenannten Sockelisolation. Bei diesem System wird das Fundament eines Gebäudes mit großen, reibungsfreien Kugellagern ausgestattet. Dadurch kann die Struktur durch die Kugellager vom Fundament isoliert werden, was eine optimale Konstruktionsstabilität gewährleistet. Wenn aufgrund einer seismischen Bewegung eine Bodenbewegung auftritt, bewegen sich das Fundament und die Lager, während der Überbau kaum oder gar nicht bewegt wird. Da das Gebäude weniger Bewegung erfährt, werden die Anforderungen an die Erdbebensicherheit reduziert, was eine höhere Sicherheit und wirtschaftlichere Baukonstruktionen ermöglicht.

Elektrische Energie

Die meisten modernen Stromerzeugungsmethoden nutzen elektromagnetische Induktion, bei der ein Leiter relativ zu einem Magnetfeld bewegt wird, um Strom zu erzeugen. Um die Drehbewegungen zur Stromerzeugung in Turbinen zu ermöglichen, werden häufig Kugellager eingesetzt. Diese Lager finden sich auch in anderen Geräten wie Pumpen, Kompressoren und Elektromotoren in Kohle-, Wind- und Wasserkraftwerken. Und in Windkraftanwendungen werden Kugellager in Teilkomponenten wie Rotorwellen, Getrieben und Generatoren eingesetzt.

Bestandteil des Kugellagers

Bälle
Alle Kugellager haben Kugeln. Das Kugellager im nebenstehenden Foto hat beispielsweise acht Kugeln. Andere Kugellager können mehr oder weniger Kugeln haben. Die Aufgabe der Kugeln besteht darin, eine Last zu übertragen. Wenn sie einer Last ausgesetzt werden, drehen sich die Kugeln, um die Reibung zu verringern und die Last zu übertragen.

Rennen
Zusätzlich zu den Kugeln verfügen alle Kugellager über Laufringe. Rennen sind die Wege oder Passagen, die die Bälle enthalten. Kugellager haben einen Innenring und einen Außenring. Wie Sie vielleicht erraten haben, ist die innere Rasse der innerste Weg, während die äußere Rasse der äußerste Weg ist. Die Laufringe haben typischerweise eine gleichmäßige Rille in der Mitte. Wenn die Kugeln rollen, folgen sie diesen Rillen. Bei Rennen bleiben die Bälle unter Verschluss. Sie werden sich weder aus den Rennen wagen, noch werden sie stecken bleiben. Laufbahnen sorgen dafür, dass die Kugeln sanft rollen, indem sie ihnen eine gerillte Laufbahn bieten.

Käfig
Der Teil eines Kugellagers zwischen Innen- und Außenring wird als Käfig bezeichnet. Der Käfig dient als Behälter für die Kugeln. Es wird auch als Ballseparator bezeichnet. Der Käfig oder Kugeltrenner hält die Kugeln beim Rollen getrennt. Kugellager benötigen einen Käfig, um sicherzustellen, dass die Kugeln jederzeit getrennt sind.
Ohne Käfig können die Kugeln in einem Kugellager möglicherweise nicht auseinander bleiben. Es kann sein, dass einige Kugeln nebeneinander rollen, was sich negativ auf die Leistung des Kugellagers auswirken kann. Der Käfig verhindert dies, indem er die Kugeln jederzeit getrennt hält. Bei einem Käfig können die Kugeln einander nicht berühren, wenn sie entlang der inneren und äußeren Laufbahn rollen.

Häufig gestellte Fragen

F: Was ist die Kugellagergröße?

A: 6000er-Serie: 10 mm Bohrungsdurchmesser. Serie 6200: 10 bis 30 mm Bohrungsdurchmesser. Serie 6300: 10 bis 35 mm Bohrungsdurchmesser. Serie 6800: 10 bis 80 mm Bohrungsdurchmesser. Serie 6900: 10 bis 100 mm Bohrungsdurchmesser.

F: Wofür ist die Verwendung von Kugellagern ein Beispiel?

A: Die richtige Antwort ist „Reibung verringern“. Ein Kugellager soll die Rotationsreibung reduzieren und radiale und axiale Belastungen aufnehmen. Reibung ist eine Kraft, die verhindert, dass zwei feste Gegenstände übereinander rollen oder gleiten.

F: Wo werden Kugellager häufig verwendet?

A: Das Lager ist für die Aufnahme sowohl radialer als auch axialer Kräfte in einer bestimmten Richtung ausgelegt. Schrägkugellager ermöglichen höhere Geschwindigkeiten und reduzieren die Reibung bei unterschiedlichsten Belastungen. Schrägkugellager werden in der Fahrradindustrie, der Automobilindustrie und in Werkzeugmaschinenspindeln eingesetzt.

F: Werden noch Kugellager verwendet?

A: Kugellager, integriert, aber oft unbemerkt, sind Schlüsselkomponenten, die Lasten bewältigen und die Reibung in Maschinen verringern. Sie sind weit verbreitet, von Autos bis zu Flugzeugen und von Gadgets bis zu Heimgeräten.

F: Wie reduzieren Kugellager die Reibung?

A: Kugellager reduzieren die Reibung durch die Verwendung glatter, mit Öl oder Fett geschmierter Kugeln, die frei zwischen einer glatten Innen- und Außenfläche rollen. Wie wir wissen, ist die Rollreibung geringer als die Gleitreibung, die inneren und äußeren Schichten rollen übereinander, statt zu gleiten. Daher reduzieren Kugellager die Reibung.

F: Welches ist das am häufigsten verwendete Kugellager?

A: Die am häufigsten verwendeten Lager sind Rillenkugellager. Aufgrund ihres einfachen Designs sind sie wartungsfreundlich und unempfindlich gegenüber Betriebsbedingungen und werden daher in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen eingesetzt. Sie nehmen neben Radialkräften auch Axialkräfte in beide Richtungen auf.

F: Wie werden Kugeln in Kugellager eingesetzt?

A: Die Kugeln und Käfige können problemlos in den zwischen Innen- und Außenring entstehenden Raum eingesetzt werden. Wenn sich die Ringmaterialien wieder zusammenziehen oder ausdehnen, hat das Kugellager seine Standardmaße erreicht und alle Kugeln sind vorhanden.

F: Sind Kugellager reibungsarm?

A: Das in Kreiselpumpen am häufigsten verwendete Wälzlager zur Aufnahme von Radial- und Schublasten ist das Kugellager. Die Konstruktion jedes Lagertyps hat seine individuellen Vorteile für spezifische Lasttrageanforderungen.

F: Sind Kugellager magnetisch?

A: Die meisten Kugellager sind magnetisch, aber es gibt Optionen, bei denen Magnetlager nicht akzeptabel sind. Chromstahl- und die meisten Edelstahllager sind magnetisch. Im Fall von Edelstahl wird dies viele Menschen überraschen, aber der Stahl der Güteklasse 440, der für die meisten Edelstahllager verwendet wird, ist sehr magnetisch.

F: Wo werden Kugellager in Autos verwendet?

A: Kugellager finden sich hauptsächlich in Aufhängungssystemen, Rädern, Kurbelwellen, Achswellen, Antriebswellen, Motoren und Kühlern. Auch ohne Wälzkörper können Gleitlager im Automobilbau optimal eingesetzt werden, da sie hohe Belastungen bewältigen können.

F: Warum sind Kugellager so hart?

A: Während sich die Kugel durch die Rille bewegt, dreht und taumelt sie, die rauen Kanten werden abgebrochen und die Kugel wird in eine Kugelform gedrückt, ein bisschen so, als würde man eine Teigkugel zwischen den Händen rollen. Durch das Zusammendrücken der Kugeln wird das Metall komprimiert, wodurch die Kugeln eine sehr harte Oberfläche erhalten.

F: Wie lange halten Kugellager?

A: Wie lange halten Radlager? Obwohl Radlager für die gesamte Lebensdauer Ihres Fahrzeugs ausgelegt sind, können sie brechen und verschleißen. Die meisten Radlager halten etwa 85,{1}} bis 100,{3}} Meilen, bevor sie ersetzt werden müssen.

F: Was ist der Unterschied zwischen einem Lager und einem Kugellager?

A: Rollenlager sind mit ihrer größeren Kontaktfläche ideal für Anwendungen mit hohen Radiallasten. Kugellager haben aufgrund der kleineren Kontaktfläche eine geringere Belastbarkeit als Rollenlager. Kugellager weisen unter Belastung eine geringere Verformung auf und eignen sich daher besser für Präzisionsanwendungen.

F: Sind alle Kugellager gleich groß?

A: Kugellager sind in allen verschiedenen Größen erhältlich, abhängig von der Wellengröße und den Anforderungen der Anwendung. Da sie in allen Industriezweigen zum Einsatz kommen, werden sie für die unterschiedlichsten Anwendungsgrößen benötigt, von Skateboardrädern bis hin zu Ölbohrmaschinen.

F: Woher wissen Sie, ob Sie Kugellager benötigen?

A: Wenn das Radlager in einem schlechten Zustand ist, hören wir unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der wir fahren, ein knirschendes Geräusch. Das Geräusch beschleunigt sich im gleichen Rhythmus wie das Auto und wird bei Kurvenfahrt lauter oder leiser, je nachdem, ob das kurveninnere oder äußere Radlager defekt ist.

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