Gleitlager
(2 509)Ein untrennbares Element jedes Mechanismus und jeder rotierenden Maschine ist das Lager, das als Stütze dient und die relative Drehbewegung der Welle ermöglicht. Der ordnungsgemäße Betrieb der Maschine hängt von seiner Effizienz ab. Daher ist es wichtig, dass die Lager aus entsprechend haltbaren Materialien bestehen und dass die direkt miteinander zusammenwirkenden Oberflächen den geringstmöglichen Reibungswiderstand erzeugen. Die Auswahl geeigneter Lager erfordert Kenntnisse über die Maschine selbst, aber auch viele detaillierte Parameter, die in diesem Artikel weiter aufgeführt werden.
Aufbau eines Gleitlagers
Das Lager besteht aus zwei zylindrischen Ringen: dem Außenring und dem Innenring (einer in den anderen eingebettet). Der innere Lagerring sitzt auf der Maschinenwelle und dreht sich innerhalb des Außenrings. Dieser ist hingegen in einem Lagergehäuse montiert, das an einer festen Oberfläche befestigt ist.
Gleitlager haben keine beweglichen Zwischenelemente zwischen den Ringen. Die Oberflächen der Buchsen sind durch ein Medium getrennt, das entweder kontinuierlich oder periodisch zugeführt wird. Folgende Arten von Gleitlagern werden unterschieden:
- Trockenlager – erfordern keine kontinuierliche Schmierung (Fett kann regelmäßig oder muss gar nicht zugeführt werden).
- Luftlager – verwenden ein Luftkissen, das in einem Druckluftsystem erzeugt wurde und die Oberfläche der beweglichen Welle von der Oberfläche der Buchse trennt.
- Öllager – Eine dünne Schicht Ölfilm im Lagerkörper ermöglicht das Anheben und Trennen des rotierenden Zapfens von der zylindrischen Oberfläche des Lagers. Bei Öllagern sollte auch erwähnt werden, dass dort zwei häufig verwendete Typen unterschieden werden:
- hydrodynamische Lager, d.h. solche, bei denen das hydrodynamische Erscheinungen automatisch einen Ölfilm im Spalt erzeugt;
- hydrostatische Lager, für die Öl kontinuierlich unter Druck zugeführt wird.
Vorteile eines Schmiermittels in Gleitlagern
Die Schmierung der Innenfläche des Lagers hat viele Vorteile. Zum einen werden die Reibungskräfte reduziert, die durch das Zusammenwirken von Lagerelement und Buchse entstehen. Somit verhindert es das Festfressen und ermöglicht das Erreichen der eingestellten Drehzahl.
Hohe Drehzahlen von Bauteilen mit hoher Masse in Kontakt mit einer anderen Oberfläche würden sehr hohe Temperaturen erzeugen, die die Struktur verändern und das Material verformen würden. Auch in diesem Fall ist das Schmiermittel nützlich, da es die am Kontaktpunkt erzeugte Wärme aufnimmt.
Es ist nicht zu übersehen, dass sich die Schmierung positiv auf die Lagerlebensdauer auswirkt und diese erheblich verlängert.
Lager für schwierige Betriebsbedingungen sind häufig mit einem zentralen Schmiersystem ausgestattet, das die Verteilung und das Auftragen des Mittels über die gesamte Lagerfläche erheblich unterstützt.
Kann das Lager jedoch ohne Schmierung laufen?
Es zeigt sich, dass Gleitlager auch ohne Schmierung sehr gut funktionieren können. Durch die Entwicklung der Werkstofftechnik werden Kunststoffe wie Polymere verwendet, um relativ präzise und widerstandsfähige Strukturen herzustellen. Dazu übertreffen Lager auf Basis dieser Art von Materialien in mancher Hinsicht die Eigenschaften ihrer traditionellen Pendants aus Stahl. Zu den wichtigsten Vorteilen zählen:
- Wartungsfreiheit - Dank ihrer Struktur muss kein Fett der Buchse zugeführt werden. Ein entsprechend reduzierter Reibungskoeffizient ermöglicht ein sicheres und effektives Zusammenwirken von Welle und Innenring.
- Korrosionsbeständigkeit – Maschinen und Geräte, die für technologische Prozesse verantwortlich sind, die untrennbar mit Wasser verbunden sind, ungünstigen Witterungsbedingungen ausgesetzt sind oder einfach nur von Zeit zu Zeit gewaschen werden müssen, erfordern den Einsatz von korrosionsbeständigen Elementen. Es ist nicht immer möglich, Maschinenteile einzuschließen oder abzudecken, und die Verwendung von rostfreien Werkstoffen ist mit erheblichen Kosten verbunden. In diesem Fall erweisen sich Polymere als ideales Material. Richtig ausgewählte Kunststoffe schützen das Lager auch vor chemischer Korrosion.
- Gewicht - relativ geringes Gewicht im Vergleich zu Stahllagern.
- Beständigkeit gegen Verunreinigungen – sie können in verschmutzten und staubigen Umgebungen arbeiten.
Vorteile von Gleitlagern
Die Konstruktion des Gleitlagers wird insbesondere dann verwendet, wenn für seinen Betrieb ein geräuschloser Lauf erforderlich ist - solche Lager erzeugen mechanische Vibrationen auf einem sehr niedrigen Niveau, was sich in ihrem leisen Betrieb niederschlägt. Polymerlager werden häufig in der Automobil- und Lebensmittelindustrie eingesetzt. Sie sind auch bei Maschinen unersetzlich, die eine hohe Präzision und Genauigkeit der Montage erfordern, z.B. Messgeräte oder äußerst genaue Geräte der Präzisionsmechanik sowie an Orten mit begrenztem Bauraum. Dank ihrer Langlebigkeit können sie sehr schwere Lasten tragen. Sie sind weit verbreitet und reichen von Haushaltsgeräten über die Lagerung von Elektromotoren bis hin zu schweren, komplexen Maschinen in der Schwerindustrie (z.B. Lagerung der Rotorwelle einer Kraftturbine). Übliche Verwendung dieses Lagertyps in der Fertigungsindustrie sind beispielsweise Rollen in Transportförderern oder Gabelstaplern. Auch die derzeit produzierten industriellen Automatisierungsgeräte sind mit dieser Art von Lösungen ausgestattet. Gleitlager spielen ebenfalls eine äußerst verantwortungsvolle Rolle, da sie Teil der Krankenhausausrüstung sind, von der das menschliche Leben häufig abhängt.
Gleitbuchsen
Eine übliche Lösung für Dreh- und Gleitbewegungen sind Gleitbuchsen. Innovative Materialien, die für ihre Herstellung verwendet werden, zeichnen sich durch eine hervorragende Beständigkeit gegen aggressive chemische Substanzen sowie niedrige und hohe Temperaturen aus. Hohe Verschleißfestigkeit ermöglicht einen störungsfreien Betrieb der Maschine. Polytetrafluorethylen (PTFE), d.h. eine Komponente, die für die Gleiteigenschaften verantwortlich ist, ermöglicht es, den Reibungskoeffizienten zwischen den zusammenwirkenden Elementen zu verringern, ohne die Oberfläche schmieren zu müssen. Diese Funktion ist besonders wünschenswert für Maschinen, bei denen die Schmiermittelzufuhr problematisch oder unmöglich ist.
Ein zusätzlicher Vorteil von Gleitbuchsen sind die relativ geringen Produktionskosten. Bei mäßigen Belastungen kann sich die Verwendung teurer traditioneller Lager als wirtschaftlich ungerechtfertigt herausstellen. Dann lohnt es sich, Gleitbuchsen zu verwenden, die auch die Lagerung der Maschinenteile effektiv bewältigen. Die Lager, die in ihrem Aufbau Gleitbuchsen enthalten, finden ihre Anwendung in Bereichen wie:
- Lebensmittel- oder Pharmaindustrie, wegen sauberen und schmierfreien Betriebes;
- Luftfahrt- oder Automobilindustrie;
- Landwirtschaft;
- Elektrotechnik - aufgrund der geforderten hohen Präzision des Lagerelements.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Gleitlager, aufgrund ihrer Eigenschaften in vielen Anwendungen unübertroffen sind. Die Weiterentwicklung der Werkstofftechnik wird sicherlich maßgeblichen Einfluss auf noch bessere Festigkeitseigenschaften haben und damit das Anwendungsspektrum in vielen Bereichen der Industrie oder bei Alltagsgegenständen erweitern. Immer komplexere Geräte mit kleinen, kompakten Abmessungen werden ein weiterer Treiber sein, um noch perfektere Strukturen zu schaffen.
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