Heutzutage sind viele verschiedene Arten von Lagern erhältlich, aber es liegen nur wenige Informationen über die Unterschiede zwischen ihnen vor. Vielleicht haben Sie sich schon einmal gefragt: „Welches Lager ist das Beste für Ihre Anwendung?“ oder "Wie wähle ich ein Lager aus?
1. Lagerklassifizierung
Zunächst müssen Sie wissen, dass die meisten Lager mit Wälzkörpern in zwei große Kategorien fallen:
Kugellager Rollenlager
Innerhalb dieser Gruppen gibt es Unterkategorien von Lagern mit einzigartigen Merkmalen oder optimierten Konstruktionen zur Verbesserung der Leistung. Hervorragende Leistung, hohe Temperaturbeständigkeit, Superfestigkeit usw. in der Welt der neuen Materialien.
2. Bestätigen Sie die vier Dinge in der Anwendung und wählen Sie den richtigen Lagertyp aus
1. Lagerbelastung und Tragfähigkeit finden
Die Lagerbelastung wird im Allgemeinen als die Reaktionskraft definiert, die eine Komponente auf ein Lager ausübt, wenn es in Gebrauch ist.
Bei der Auswahl des richtigen Lagers für Ihre Anwendung sollten Sie zunächst die Tragfähigkeit ermitteln. Die Tragfähigkeit ist die Belastung, die ein Lager aufnehmen kann, und ist einer der wichtigsten Faktoren bei der Auswahl eines Lagers.
Machen Sie sich zunächst mit der Art und Höhe der Lagerbelastung vertraut, die Ihre Anwendung auf das Lager ausüben wird. Kugellager sind in der Regel am besten für kleine bis mittlere Belastungen geeignet. Schwerlastanwendungen sind in der Regel am besten für Wälzlager geeignet.
Lagerbelastungen können axial (Schub), radial oder eine Kombination sein. Axiale (oder axiale) Lagerbelastungen treten auf, wenn die Kraft parallel zur Achse der Welle wirkt.
Radiale Lagerbelastung liegt vor, wenn die Kraft senkrecht zur Welle wirkt. Dann ist die kombinierte Lagerbelastung, wenn die parallelen und senkrechten Kräfte eine Winkelkraft relativ zur Welle erzeugen.
Kugellager sind mit sphärischen Kugeln konstruiert, um die Last über einen mäßig großen Oberflächenbereich zu verteilen. Sie sind eher für kleine bis mittlere Lasten geeignet und verteilen die Last über einen einzigen Kontaktpunkt.
Hier ist eine Kurzanleitung für Lagerbelastungsarten und das beste Kugellager:
Radiale (senkrecht zur Achse) und leichte Belastungen:
Wählen Sie Radialkugellager (auch Rillenkugellager genannt). Radiallager gehören zu den gängigsten Lagertypen auf dem Markt.
Axiale (Schub) (achsparallele) Belastung:
Auswahl eines Axialkugellagers
Kombinierte radiale und axiale Belastungen:
Schrägkugellager wählen. Die Kugeln berühren die Laufbahnen in einem Winkel, der die kombinierte Last besser trägt.
Kombinierte radiale und axiale Belastungen:
Wählen Sie Kegelrollenlager
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2. Kennen Sie die Geschwindigkeit Ihrer Anwendungsausrüstung
Bestimmt die Rotationsgeschwindigkeit der Anwendung. Hohe Geschwindigkeiten (RPM) sind im Allgemeinen am besten mit Kugellagern, während niedrige Geschwindigkeiten im Allgemeinen am besten mit Kugellagern sind. Die Drehzahl der Anwendungsausrüstung ist ein Faktor, der bei der Auswahl der Lager berücksichtigt werden muss.
Kugellager sind in der Regel die erste Wahl, wenn Ihre Anwendung mit hohen Drehzahlen betrieben wird. Sie haben eine bessere Leistung bei höheren Drehzahlen und bieten einen höheren Drehzahlbereich als Rollenlager.
Ein Grund dafür ist, dass der Kontakt zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnen in einem Kugellager eher ein Punkt als eine Kontaktlinie ist, genau wie bei einem Rollenlager. Da sich die Wälzkörper beim Rollen der Oberflächen in die Laufbahnen drücken, treten bei Punktlasten in Kugellagern viel weniger Oberflächenverformungen auf.
Ein weiterer Grund, warum Kugellager besser für Hochgeschwindigkeitsanwendungen sind, ist die Zentrifugalkraft. Zentrifugalkraft ist definiert als die Kraft, die ein sich um ein Zentrum bewegendes Objekt nach außen drückt, und wird durch die Trägheit des Objekts erzeugt. Die Zentrifugalkraft ist der Hauptbegrenzungsfaktor für die Lagerdrehzahl, da sie sich in radiale und axiale Belastungen auf das Lager überträgt. Da die Masse eines Wälzlagers größer ist als die eines Kugellagers, erzeugt ein Wälzlager höhere Zentrifugalkräfte als ein Kugellager gleicher Größe.
Manchmal ist die Drehzahl der verwendeten Ausrüstung höher als die Nenndrehzahl des Kugellagers.
In diesem Fall besteht eine einfache und gängige Lösung darin, das Kugellagermaterial von Stahl auf Keramik zu ändern. Dadurch bleibt die Lagergröße gleich, aber die Nenndrehzahl wird um etwa 25 Prozent erhöht . Da Keramikmaterialien leichter als Stahl sind, erzeugen Keramikkugeln bei jeder Geschwindigkeit weniger Zentrifugalkraft.
Schräglager sind am besten für Hochgeschwindigkeitsanwendungen geeignet
Schräglager sind die beste Lagerwahl für Hochgeschwindigkeitsanwendungen. Ein Grund ist, dass die Kugeln kleiner sind, kleinere Kugeln wiegen weniger und drehen sich mit weniger Zentrifugalkraft. Schräglager haben auch eine eingebaute Vorspannung im Lager, die mit der Zentrifugalkraft arbeitet, um die Kugeln richtig im Lager zu rollen.
Wenn Sie für Hochgeschwindigkeitsanwendungen entwerfen, benötigen Sie hochpräzise Lager, normalerweise innerhalb der Genauigkeitsklasse ABEC 7
Niedrigpräzisionslager werden mit mehr dimensionalem "Spielraum" hergestellt als Hochpräzisionslager. Wenn das Lager mit hoher Drehzahl verwendet wird, rollen die Kugeln daher schnell auf der Laufbahn des Lagers, was die Zuverlässigkeit verringert und zu einem Ausfall des Lagers führt. Hochpräzisionslager werden nach strengen Standards gefertigt und mit minimaler Abweichung von der Spezifikation produziert. Hochpräzisionslager sind zuverlässig für schnell laufende Anwendungen, da sie ein gutes Zusammenspiel von Kugel und Laufbahn gewährleisten.
3. Faktoren des Lagerschlags und der Steifigkeit
Der Lagerschlag ist der Betrag, um den eine Welle von ihrem geometrischen Mittelpunkt aus umkreist, wenn sie sich dreht. Einige Anwendungen, wie z. B. Werkzeugspindeln, erlauben nur geringe Abweichungen ihrer rotierenden Komponenten. Wenn Sie für eine solche Anwendung konstruieren, wählen Sie ein Hochpräzisionslager, da das Lager mit sehr engen Toleranzen hergestellt wird und weniger Unrundheit des Systems erzeugt.
Die Lagersteifigkeit ist der Widerstand gegen Kräfte, die bewirken, dass eine Welle von ihrer Achse abweicht, und spielt eine Schlüsselrolle bei der Minimierung des Wellenschlags. Die Lagersteifigkeit ergibt sich aus der Wechselwirkung der Wälzkörper mit den Laufbahnen. Je stärker die Wälzkörper in die Laufbahn eingepresst werden, desto elastischere Verformungen treten auf und die Steifigkeit wird höher.
Die Lagersteifigkeit wird im Allgemeinen wie folgt klassifiziert:
Axiale Steifigkeit
radiale Steifigkeit
Je höher die Lagersteifigkeit ist, desto größer ist die Kraft, die erforderlich ist, um die Welle im Gebrauch zu bewegen.
Mal sehen, wie es mit Präzisions-Schrägkugellagern funktioniert. Diese Lager haben in der Regel Fertigungsversätze zwischen Innen- und Außenring. Beim Einbau von Schräglagern entfällt der Versatz, wodurch sich die Kugeln ohne äußere Krafteinwirkung in die Laufbahnen pressen. Dies wird als Vorspannung bezeichnet, und der Prozess erhöht die Lagersteifigkeit, noch bevor das Lager einer aufgebrachten Kraft ausgesetzt wird.
4. Finden Sie den richtigen Schmierstoff für die Lageranforderungen der Anwendungsgeräte
Die Kenntnis Ihres Bedarfs an Lagerschmierung ist wichtig für die Auswahl des richtigen Lagers und muss frühzeitig bei der Konstruktion der Anwendungsausrüstung berücksichtigt werden. Unsachgemäße Schmierung ist eine der häufigsten Ursachen für Lagerausfälle.
Die Schmierung erzeugt einen Ölfilm zwischen den Wälzkörpern und den Lagerlaufbahnen, der Reibung und Überhitzung verhindert.
Die gebräuchlichste Art der Schmierung ist Fett, das aus Öl mit einem Verdickungsmittel besteht. Der Verdicker hält das Öl an Ort und Stelle, damit es das Lager nicht verlässt. Wenn die Kugeln (Kugellager) oder Rollen (Wälzlager) auf dem Fett abrollen, scheidet sich der Verdicker ab und hinterlässt nur einen Ölfilm zwischen den Wälzkörpern und den Lagerlaufbahnen. Nach dem Passieren der Wälzkörper rekombinieren das Öl und das Verdickungsmittel.
Für Hochgeschwindigkeitsanwendungen ist es wichtig zu wissen, wie schnell sich Öl und Verdicker trennen und wieder zugeben. Dies wird als Anwendungs- oder Lager-n*dm-Wert bezeichnet. Bevor Sie sich für ein Schmierfett entscheiden, müssen Sie den n dm -Wert für Ihre Anwendung ermitteln. Multiplizieren Sie dazu Ihre Anwendungsdrehzahl mit dem Durchmesser (dm) des Kugelmittelpunkts im Lager. Vergleichen Sie Ihren n dm -Wert mit dem maximalen Drehzahlwert für das Fett auf dem Datenblatt.
Wenn Ihr n*dm-Wert höher ist als der Wert für die maximale Drehzahl des Fetts auf dem Datenblatt, bietet das Fett keine ausreichende Schmierung und es kommt zu einem vorzeitigen Ausfall.
Eine weitere Schmieroption für Hochgeschwindigkeitsanwendungen ist ein Ölnebelsystem, das Öl mit Druckluft mischt und es in dosierten Intervallen in die Laufringe einspritzt. Diese Option ist teurer als Fettschmierung, da sie ein externes Misch- und Dosiersystem und gefilterte Druckluft erfordert. Ölnebelsysteme ermöglichen jedoch, dass Lager mit höheren Drehzahlen laufen und dabei weniger Wärme erzeugen als geschmierte Lager.
Für Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit sind Ölbäder üblich. Ein Ölbad liegt vor, wenn ein Teil des Lagers in Öl eingetaucht ist. Für Lager, die in extremen Umgebungen betrieben werden, können Trockenschmierstoffe anstelle von Schmiermitteln auf Erdölbasis verwendet werden, aber aufgrund der Natur des Schmierfilms, der im Laufe der Zeit abgebaut wird, wird die Lagerlebensdauer oft verkürzt. Bei der Auswahl eines Schmiermittels für Ihre Anwendung sind noch einige andere Faktoren zu berücksichtigen.
