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Wälzlager - Gewicht verteilen und Reibungswiderstand verringern

Wälzlager sind die Weiterentwicklung der bekannten Kugellager. Sie funktionieren nach dem Prinzip der gleichmäßigen Gewichtsverteilung, die durch Kugeln oder andersförmige Objekte erreicht wird. Sie ermöglichen eine freie und gleichmäßige Rotation der an ihr befestigten Bauteile und dienen darüber hinaus als Fixierung dieser Elemente. Wälzlager bestehen aus einem Innen- sowie einem Außenring, die mit rollenden Körpern gefüllt sind und axiale sowie radiale Kräfte aufnehmen. Die Lager widerstehen durch diese Technik hohem Gewicht und enormer Beanspruchung. Anders als bei Gleitlagern muss keine regelmäßige Schmierung des Bauteils erfolgen, da diese bei Wälzlagern durch die Rollkörper ersetzt wird.

Welche Wälzlager gibt es?
Wälzlager ist der Oberbegriff einer Vielzahl von Bauteilen, deren bekanntester Vertreter wohl das Kugellager darstellt. Getreu dem Namen werden in diesem speziellen Lager Kugeln als Wälzkörper genutzt. Weitere Beispiele von Wälzlagern sind die folgenden:

• Zylinderrollenlager
• Kegelrollenlager
• Pendelkugellager
• Nadellager

All diese Bauteile funktionieren nach dem gleichen Grundprinzip, unterscheiden sich allerdings in der Art der verwendeten Wälzkörper sowie teilweise in ihrem Aufbau. Die Unterschiede der Produkte ermöglichen indes verschiedenste Anwendungen.

Zylinderrollenlager
Die Bauform dieses Wälzlagers entscheidet, ob es lediglich radiale oder zusätzlich auch axiale Kräfte aufnimmt. Dabei kann das Zylinderrollenlager hohen Belastungen standhalten und- je nach Modell - auch mit einem herausnehmbaren Innenring versehen werden. Wartung und eventuelle Reparaturen werden durch dieses praktische Merkmal stark vereinfacht. Auch Ersatzteile sind bei jedem Wälzlager-Hersteller problemlos bestellbar, sodass bei einem eventuellen Schaden lediglich ein Teil des mit zylinderförmigen Rollen ausgestatteten Lagers ausgetauscht werden muss.

Kegelrollenlager
Extreme axiale sowie radiale Belastungen sind kein Problem für diese Art von Wälzlager. Die kegelförmigen Rollkörper sind meist so einstellbar, dass verschiedene Bewegungsfreiräume zustande kommen können. Diese Wälzlager sind daher individuell an die gewünschten Zwecke anpassbar. Kegelrollenlager bestehen aus einem Innen- und einem Außenring, die lose angeordnet, also nicht aus einem Teil gefertigt sind. Im Inneren der Lager befinden sich ebenfalls kegelförmige Laufbahnen, die es den Wälzlagern ermöglichen, sowohl radiale als auch axiale Kräfte aufzunehmen

Kegelrollenlager werden häufig paarweise verbaut und gegeneinander angestellt.

Die gängigen Anwendungsformen für diese Lager sind größtenteils im Automobil-Bereich. Zum Einsatz kommen sie ebenso bei Motorrädern. Sie werden häufig als Paar verbaut, wobei die Anordnung für die spätere Verwendung und die beste Nutzung der einzigartigen Eigenschaften des Wälzlagers verantwortlich ist.

Pendelkugellager
Pendelkugellager sind äußerst effektiv und darüber hinaus unempfindlich gegen Fehlstellungen. Hohe Drehzahlen sind dabei ebenso möglich wie hohe Lasten. Pendelkugellager weisen die geringste Reibung unter den Wälzlagern auf und sind somit auch extrem langlebig. Der Aufbau weist zwei Kugelreihen mit einer gemeinsamen Laufbahn im Außenring auf, was das Wälzlager besonders winkelbeweglich und robust macht.

Nadellager
Sehr dünne, nadelförmige Rollkörper werden im sog. Nadellager verwendet. Die Bauweise der Rollkörper sorgt für eine lange Gebrauchsdauer und für die Vermeidung schädlicher Kantenspannungen. Aufgrund der hohen Belastungsfähigkeit sowie der geringen Größe dieser Wälzlager können Nadellager auch problemlos in räumlich begrenzten Umgebungen eingesetzt werden und dennoch hohe Lasten tragen.

Wo werden die Lager genutzt?
Die Anwendungsformen von Wälzlagern sind ebenso vielfältig wie ihre Bauweisen. So sind neben herkömmlichen Lagern auch Hochpräzisions-Wälzlager über spezielle Anbieter zu beziehen. Insbesondere in der Antriebs- und Steuerungstechnik bilden Wälzlager unersetzbare Bauteile, die auch unter dem Oberbegriff Lineartechnik firmieren. Einige Beispiele für die mannigfaltigen Anwendungsbereiche dieser Bauteile sind die folgenden:

• Automobiltechnik
• Luft- und Raumfahrt
• Medizinische Forschung
• Maschinenbau

Moderne Technik wäre in den meisten Fällen ohne Wälzlager nicht möglich. Sie verteilen die in der Maschine auftretenden Kräfte so, dass keine Schäden entstehen und die Funktion über eine lange Zeit sichergestellt ist. Anders als bei Gleitlagern - die man in ihrer einfachsten Form aus Schubladen kennt - ist bei Wälzlagern keine regelmäßige Schmierung notwendig, welche die Reibung bis zur nächsten Wartung abdämpft. Die meisten Modelle werden vom Hersteller mit einer einmaligen Schmierung versehen, die über die gesamte Betriebsdauer des Wälzlagers vorhält und nicht erneuert werden muss.

Abmessungen und Montage von Wälzlagern
Da sich Größe, Gewicht und andere wichtige Merkmale je nach Modell des Wälzlagers unterscheiden, ist es von größter Bedeutung, im Vorfeld genaue Abmessungen anzustellen, um schlussendlich nicht durch falsch gewählte Dimensionen an der Montage des eben erworbenen Lagers gehindert zu werden. Die wichtigsten Daten, die vor einer Bestellung bei einem Wälzlager-Anbieter vorliegen müssen, sind daher:

• Drehzahl / Geschwindigkeit
• Radialkraft
• Axialkraft
• Belastungsrichtung
• Umgebungswerte

Auch die Befestigung erfolgt nicht bei jedem Lager auf die gleiche Art und Weise. Während man im grundsätzlichen Verfahren zwischen einer Fest- und einer Loslagerung unterscheidet, sind für die einwandfreie Funktion weitere Arten der Montage möglich. Im Allgemeinen kommen die folgenden Verfahren zum Einsatz:

• Einfaches Aufpressen:
  Maßtoleranz muss vorhanden sein
• Aufschrumpfen durch Erhitzung:
  Temperaturtoleranz nach Herstellerangaben
• Über Anlaufbund (mit und ohne Sicherungsring oder Spannhülse):
  Bei Loslagern darf sich der Ring nicht mitdrehen

Unbedingt zu beachten ist, dass ein Mitdrehen der Ringe verhindert wird; also eine möglichst passgenaue Form gefunden werden muss. Des Weiteren sollen die Lager auch leicht demontierbar sein, um jederzeit Wartungsarbeiten, Reparaturen oder einen Austausch durchführen zu können. Ein Verkeilen des Wälzlagers kann zu Schäden am Bauteil oder an der gesamten Maschine führen. Je nach Produzent der Wälzlager empfiehlt sich eine Montage, die sich eng an den Angaben des Herstellers orientiert.