Ob im landwirtschaftlichen oder im allgemeinen Maschinenbau: Ohne Wälzlager bewegt sich kaum noch etwas – besonders auch in den metallverarbeitenden Betrieben, so des Maschinen- und Stahlbaus, in den Markersdorfer Gewerbegebieten. Längst sind Wälzlager auch in Bereiche vorgedrungen, in denen früher Gleitlager eingesetzt wurden. Schauen wir uns dieses wichtige Bauteil einmal näher an.
Kaum ein anderes Bauteil ist im Maschinenbau so essentiell wie das Wälzlager. Aufgrund der geringen Reibung der beweglichen Wälzkörper ermöglichen Wälzlager rotierende Bewegungen sowie diese in lineare umzusetzen oder umgekehrt. Spezielle Linearlager ermöglichen Längsbewegungen, beispielsweise von Maschinentischen. Insgesamt sind heutzutage nahezu unbegrenzte Einsatzmöglichkeiten für Wälzlager gegeben.
Wie genau funktionieren Wälzlager?
Lager sind Bauelemente, die Maschinenteile miteinander verbinden, deren Bewegung ermöglichen. Mit Hilfe der Lager können die Maschinenteile wie beispielsweise Antriebe, Wellen oder Zahnräder Bewegungen übertragen, Kräfte wie auch Drehmomente weiterleiten und gegebenenfalls übersetzen. Meist werden Wälzlager auf Wellen oder Achsen angebracht und in einem Gehäuse verbaut.
Eine grundsätzliche Unterscheidung der Lager erfolgt nach der Drehbewegung und der Art der Reibung. Wenn das Lager eine drehende Bewegung ausführt, handelt es sich um ein Rotativlager. Vollführt es hingegen eine Längsbewegung, spricht man von einem Linearlager. Was die Reibungsart betrifft, wird zwischen Gleitlager und Wälzlager unterschieden. Während sich bei Ersterem das Lager und die Welle auf einer Gleitschicht, zum Beispiel Kunststoff oder Bronze bzw. einem Schmierfilm, die die Oberflächen trennt, bewegt, werden der Innen- und Außenring beim Wälzlager durch rollende Körper getrennt.
Welche Vorteile haben Wälzlager?
Ist eine Maschine in Betrieb, rollen die Körper in den Wälzlagern zwischen dem Innen- und Außenring, wobei sie von gehärteten Stahlflächen in ihrer Bahn gehalten werden, was wesentliche Vorteile wie
- erheblich geringerer Aufwand für Wartung und Pflege
- weniger Wärmeentwicklung
- geringerer Verbrauch von Schmierstoffen
- einfacher Austausch
- jederzeitige Änderbarkeit der Drehrichtung
bringt.
Welche Nachteile haben Wälzlager?
Den Vorteilen der Wälzlager stehen auch Einschränkungen gegenüber:
- begrenzte Lebensdauer und Höchstdrehzahl
- empfindlich gegenüber Verschmutzungen
- im Betrieb geräuschvoller als Gleitlager
- aufwändige Bauweise
- vor allem in axialer Richtung stoßempfindlich
Diese Einschränkungen sind jedoch technisch gut beherrschbar.
Welches Wälzlager wird wo verwendet?
Es gibt unterschiedliche Arten von Wälzlagern, die vor allem nach der Gestaltung der Walzkörper – zum Beispiel Kugeln oder Tonnen, Nadeln sowie Zylinder- und Kegelrollen – unterschieden werden. Gemeinsam haben alle, dass sie nicht erwünschte Gleitreibung in Rollreibung umwandeln. Je nach Bauweise gestaltet sich die Größe der Kräfte, die übertragen werden können.
Grundsätzlich gibt es den Unterschied zwischen punkt- und linienberührenden Lagern. Während ersteren geringere Kontaktfläche und damit einen höheren energetischen Wirkungsgrad aufweisen, ist bei linienberührenden Lagern diese Fläche größer. So können größere Kräfte – bei zugleich größerer Reibung – übertragen werden. Um zu gewährleisten, dass die Wälzkörper immer den gleichen Abstand zueinander aufweisen und keine zusätzliche Reibung entsteht, werden sogenannte Kugelkäfige aus Stahlblech, Kunststoff oder Messing eingesetzt.
Wenn große Drehzahlen bei zugleich eher geringen Kräften – wie bei einer Handbohrmaschine – übertragen werden sollen, werden Kugellager mit geringer Auflagefläche verwendet. Rollenlager hingegen sind beispielsweise perfekt zum Einsatz bei Riesenrädern, denn diese bewegen sich langsam, müssen aber große Kräfte aufnehmen. In der Autobranche als weiteres Beispiel werden die Lager bei der Lenkungsanlage oder bei Fertigungsrobotern genutzt.
Wann ist ein Wälzlager hochwertig?
In der Herstellung muss eine strenge Qualitätspolitik durchgesetzt werden, um zu gewährleisten, dass die Wälzlager auch den Anforderungen gerecht werden. Die Bauteile werden auf den Mikrometer exakt produziert, denn nur so können sie auch bei hohen Drehzahlen vibrationsarm und energieeffizient arbeiten. Um diesen Standard zu halten, setzen die Hersteller umfangreiche Kontrollsysteme ein, wie etwa Kameras, Stichproben und persönliche Kontrollen, die den ganzen Fertigungsprozess begleiten.
