In technischen Geräten gibt es verschiedene Führungselemente, über die gegenläufige Bestandteile der Maschine bewegt werden. Lager und technische Gelenke sind zwei Beispiele für Führungselemente, die wiederum in verschiedene Typen unterteilt sind. Ein häufig eingesetztes Lagermodell sind Kugellager, die zu den Wälzlagern gehören. Es gibt verschiedene Arten von Wälzlagern, beispielsweise Rillenkugellager, Axialrillenkugellager und Konenlager. Sie finden unter anderem in Fahrrädern, in Maschinen der Textilindustrie und in Rasenmähern wie dem Mulch Master Verwendung. Dieser Beitrag liefert vertiefte Informationen zu Kugellagern.
Bestandteile und Werkstoffe
Jedes Kugellager setzt sich aus vier bis fünf Einzelelementen zusammen. Dazu gehören die Kugeln selbst, je ein Außen- und ein Innenring sowie ein Käfig, der aus einem bis zwei Teilen bestehen kann. Sofern es erforderlich ist, werden noch Deckscheiben hinzugefügt, die das Lager vor Verschmutzungen schützen. Das ist beispielsweise beim Mulch Master der Fall, da Feuchtigkeit aus dem gehäckselten Gras theoretisch bis zum Lager vordringen könnte, wo sie spätestens durch die Deckscheibe gestoppt wird.
Als Werkstoff wird für Kugellager meistens Chromstahl verwendet. Dieser ist sehr hart, hat jedoch den Nachteil, dass er leicht rostet. Alternativ kommen auch hochlegierte Stahlsorten zum Einsatz. Stahl kann allerdings völlig ungeeignet sein, wenn das Lager zum Beispiel in einer korrosiven Umgebung genutzt werden soll. Für diesen Fall wurden Kugellager aus Keramik entwickelt, die sich aus Siliciumcarbid, Siliciumnitrid oder Zirconiumoxid zusammensetzen. In der chemischen Industrie werden zudem Lager aus Glas eingesetzt, die widerstandsfähig gegenüber Säuren und Laugen sind.
Lebensdauer sowie Vor- und Nachteile
Wie viele Stunden ein Kugellager seine Funktion erfüllen kann, hängt von verschiedenen Rahmenbedingungen ab. Unter anderem haben Schmierzustand, Verschmutzung, die Belastung des Lagers und die Materialqualität Einfluss auf die Lebensdauer. Wie umfangreich diese sein muss, um Qualitätskontrollen zu passieren, wird von dem geplanten Einsatz bestimmt. Für Geräte, die im Haushalt oder in der Medizin verwendet werden, zielen Hersteller auf einige Hundert Betriebsstunden. Kugellager für industrielle Maschinen müssen hingegen einen Betrieb von 100.000 Stunden überdauern.
Kugellager haben im Vergleich zu Gleitlagern den Vorteil, dass sie bei einer niedrigen Umdrehungszahl beziehungsweise Laufleistung betrieben werden können, ohne dadurch vorzeitig zu verschleißen. Der Aufwand für Pflege und Wartung ist gering. Zudem benötigen Kugellager nur wenig Schmierstoff. Nachteile sind hingegen die höhere Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen, die höhere Geräuschentwicklung und die beschränkte maximale Drehzahl.
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