Was ist ein Kugellager ?

Die Aufgabe eines Kugellagers besteht darin, den Reibungswiderstand zwischen zwei ineinander rotierender Elemente zu minimieren. Kugellager findet bei allen rotierenden Teilen ihren Einsatz.

Ein perfektes Kugellager sorgt für ein perfekt fonktionierendes Mechanismus. Verbreitete Einsatzgebiete von Kugellagern sind, Getrieben, Ventilatoren, Pumpen, Spindeln von Werkzeugmaschinen, in der Automobilindustrie Getrieben, Achsen, Kardanwellen, Riemenspannsysteme, Lichtmaschinen, Lenkungen, Elektromotoren, Waschmaschinen, Staubsaugern, Landmaschinen, Arbeitsmaschinen, Windkraftwerken.


Teile von Kugellagern

Kaefige

Ein Kaefig dient zur Erhaltung des gleichmaessigen Abstandes zwischen den Kugeln und zur Vermeidung der Berührung von Kugeln untereinander. Kaefige übernehmen keine Lasten waehrend der Kraftübertragung von Kugellagern.Kaefige können von verschiedenen Materialien gefertigt werden.
Stahlblechkaefige (J) : Standardmaterial ist DC04, DC01 oder DC03. Sie finden Einsatz bis zu 150 °C und werden als halbe Kaefige hergestellt. Zwei halbe Kaefige werden waehrend der Kugellagermontage miteinander vernietet.
Plastik Kaefige ohne Glasfaser (TN) : Generell wird dieses Material als PA6.6 genannt. In ORS werden diese als TN-Kaefige genannt, die technische Beschreibung ist A4H. Sie finden Einsatz bis zu 115 °C.
Plastik Kaefige mit Glasfaser (TN1) : Generell wird dieses Material als PA6.6 genannt. In ORS werden diese als TN1-Kaefige genannt, die technische Beschreibung ist A3HG5. Sie finden Einsatz bis zu 150 °C.
Plastik Kaefige mit Glasfaser (TH1) : Generell wird dieses Material als PA4.6 genannt. In ORS werden diese als TH1-Kaefige genannt, die technische Beschreibung ist Stanyl. Sie finden Einsatz bis zu 170 °C.
Messing-Massiv-Kaefige (M) : Sie finden Einsatz bei erhöhten Lasten und Vibrationen, deren Produktion ist schwierig, weshalb die Messing-Massiv-Kaefige teuer sind.
Die Herstellung von Kaefigen erfolgt auf verschiedenen Wegen; Stahlkaefige aus Blechförmigem Material durch Pressen, Messing-Massiv-Kaefige aus Messing Material durch Zerspanung, Plastik-Kaefige durch Injektion hergestellt. In letzter Zeit werden Plastik-Kaefige wegen ihres geringeren Gewichtes, Daempfung von Vibrationen und geringeren Geraeuschpegels bei höheren Drehzahlen bevorzugt. Zusaetzlich zu den erwaehnten Materialien kommt Hartgewebe zum Einsatz, in Anlehnung der Kundenwünsche und des Anwendungsfalles.


Deckel und Dichtungen

Deckel und Dichtungen sorgen für den Erhalt des Fettes im Kugellager und verhindern das Eindringen von Fremdpartikeln in das Lagerinnere.
Stahlblech-Deckel (Z) : Diese werden aus TS 275 oder DIN EN 10202 Blechmaterial hergestellt. Sie werden in eine Nut des Aussenringes durch Pressen montiert und haben keinen Kontakt mit dem Innenring deshalb können sie bei höheren Drehzahlen eingesetzt werden als die Dichtungen.
Dichtungen (RS) : Als Material kommen elastische Materialien, wie NBR, ACM, FKM, NDNN, HNBR jeweils mit einem Stahlblechkern zum Einsatz. Dichtungen haben mit dem Innenring einen staendigen Kontakt, somit besitzen sie eine weit bessere Dichtfaehigkeit von Innen nach Aussen und umgekehrt, im Vergleich zu den Deckeln, sind aber wegen dieser Reibung nur für begrenzte Drehzahlen geeignet. Bei Bedarf können spezielle Konstruktionen mit einem leichten Kontakt für erhöhte Drehzahlen entworfen werden. Die Dichtungslippe am Innerendurchmesser kann verschiedene Lippenformen ( RS1, RSR, RDD usw.) aufweisen.

Für Dichtungen aus elastischem Material gelten generell folgende Einsatztemperaturen:
NBR : -30°C / +105°C (Kurzzeitig bis max 120 °C möglich)
NDNN : -40°C / +130°C (Kurzzeitig bis max 150 °C möglich)
HNBR : -40°C / +150°C (Kurzzeitig bis max 170 °C möglich)
ACM : -20°C / +150°C (Kurzzeitig bis max 170 °C möglich)
FKM : -30°C / +200°C (Kurzzeitig bis max 230 °C möglich)


Waelzkörper, Kugel

Die Waelzkörper übernehmen die Lastübertragung und deren geometrische Form ist bestimmend für die Einteilung der Waelzlager.
Kugeln sind, wie der Name sagt kugelförmig, sorgen für geringst mögliche Reibung im Vergleich zu den anderen Waelzkörpern und lassen die höchst mögliche Drehzahlen zu. Neben Stahlkugeln kommen auch keramische Kugeln zum Einsatz.
Andere Waelzkörper haben kegelige, zylindrische, tonnen- oder nadelförmige Formen. Diese tragen die Last entlang einer Kontaktlinie waehrend die Tragfaehigkeit der Kugeln geringer ausfaellt, wegen der nur punktförmigen Kontaktstelle. Waelzkörper mit Linienkontakt erlauben höhere Lasten als die Kugeln. Um die Spannungsspitzen bei Linienkontakten zu verringern, wird deren Oberflaeche leicht gekrümmt geformt.


Schmierung

Für eine lange Lebensdauer mit Vermeidung eines metallischen Kontaktes somit des Verschleisses muss für eine geeignete Schmierung in den Kontaktflaechen, zwischen den Waelzkörpern und Laufbahnen der Ringe gesorgt werden. Hierbei ist die Auswahl des Schmiermediums und die Art der Schmierung von elementarer Wichtigkeit. Für die Schmierung der Kugellager können Fette, Öle oder in speziellen Faellen feste Schmierstoffe eingesetzt werden. Schmierung verringert die Reibung somit den Verschleiss und schützt die Kontaktflaechen gleichzeitig vor einer Korrosion. Schmiermittel kann gleichzeitig die Kühlungs- und Dichtungsaufgaben übernehmen. Die Trennung der metallischen Kontaktflaechen mit einem Schmierfilm haengt generell von der zu tragenden Last, der Viskositaet des Schmiermittels und der Drehzahl ab.
Für die richtige Auswahl des Schmiermittels werden neben den teoretischen Werten, wie Makro- und Mikrogeometrie der Kontaktflaechen, Zuführung des Schmiermittels auch die Erfahrungswerte herangezogen . Insbesondere die sehr hoch belastbare Zusaetze (EP Additive) verleihen diesem Punkt eine besondere Bedeutung. Die Fette bestehen aus den synthetischen oder metallischen Ölen mit Verdickern. Die am weitesten verbreitete Mittel zum Schmieren der Waelzlager ist das Fett. Die Fette sorgen für einen Trennungsfilm zwischen den metallischen Kontaktflaechen, minimieren die Reibung und zeigen je nach Anwendungsgebiet (Last, Temperatur, Drehzahl, Arbeitsbedingungen usw.) eine sehr grosse Vielfalt und kommen etwa in 90 % aller Faelle zum Einsatz. Für die richtige Auswahl eines geeigneten Fettes müssen die Einsatzbedingungen sehr gut analysiert werden. Generell wird 20 bis 30 % des leeren Innenvolumens eines Kugellagers mit Fett befüllt. Dieser Wert kann jedoch je nach Anwendungsfall abweichen. Für höhere Drehzahlen wird die Fettmenge reduziert. Wieder generell reicht die originale Fettmenge für die gesamte Lebensdauer des Waelzlager aus.
Schmierung mit Öl wird bei höheren Drehzahlen und wenn der Einsatz eines Fettes wegen sehr hoher Betriebstemperaturen nicht geeignet ist, angewendet. Schmierung mit Öl bringt weitere Vorteile, wie geringere innere Reibung, hinaus transportieren der entstehenden Waerme, geringere Geraeusch- und Vibrationsentwicklung. Ölschmierung kann als tauchen, spritzen, tröpfeln oder mit Luft gemischt als Ölnebel durchgeführt werden.


Verpackung

Die Verpackung dient neben sachgemaessem Liefern der Produkte, auch als Schutz gegen die Korrosion. Wichtig hierbei ist das verwendete Korrosionsschutzöl oder VCI-Nylon. Die Art der Verpackung (Einzeln in Nylon, Einzeln in Kartonbox, usw.), sowie die Auswahl eingesetzter Packmaterialien orientieren sich nach Kundenwünschen und nach den Versandbedingungen.


Sonstige Komponenten

Je nach Anwendung oder nach der Konstruktion kann ein Bedarf nach zusaetzlichen Komponenten entstehen. In diesem Zusammenhang werden auch Teile, wie Aufnahmen, Mutter, Wellendichtringe, Schutzbleche, Druckfeder, Tellerfeder mit konstruiert. Solche Kugellager werden mit den zugehörigen Komponenten zusammen als Set angeboten.