DER KONSTRUKTEUR 12/2018

KONSTRUKTIONSELEMENTE

KONSTRUKTIONSELEMENTE KEIN NADELLAGER IM HEUHAUFEN PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Nadellager stehen für eine geringe Einbauhöhe und eine hohe Tragkraft. Eine Alternative muss man allerdings nicht erfolglos suchen, denn es gibt Komponenten, die das auch bieten und in anderen Feldern wie Schmierung, Gewicht und Vibration sogar weitere Vorteile eröffnen: Gleitlager aus Hochleistungspolymeren. Wir stellen beide Typen einander gegenüber. Autor: Stefan Loockmann-Rittich, igus GmbH, Köln Nadellager sind Wälzlager, genauer Zylinderrollenlager, bei denen lange und dünne Wälzkörper die Grundelemente bilden. Im Vergleich zu Kugellagern haben sie eine geringere Einbauhöhe und eine höhere Tragkraft aufgrund der vergrößerten Auflagefläche. Die Bauweise von Nadellagern variiert: Es gibt Nadellager mit und ohne Innenring, wobei die Nadellager ohne Innenring kompakter sind. Dazu zählen die Nadelkränze als einbaufertige, selbstständige Lagerelemente. Diese ein- oder zweireihigen Baueinheiten bestehen nur aus einem Käfig und den Nadelrollen. In diesem Fall rollen die Nadeln direkt auf einer gehärteten und geschliffenen Welle ab, die als Laufbahn dient. Sie sind raumsparender als Nadellager mit Laufringen, da ihre radiale Bauhöhe allein dem Durchmesser der Nadelrollen entspricht. Baueinheiten ohne Innenring, die nur aus einem dünnwandigen Außenring und Nadelkränzen bestehen, werden als Nadelhülsen oder Nadelbüchsen bezeichnet. Aufgrund des Linienkontakts zwischen Nadelrollen und Laufbahnen verfügen Nadellager beim Wälzvorgang – im Vergleich zum Punktkontakt der Kugellager – zwar über eine bessere Lastverteilung an der Kontaktstelle, dennoch bedingt die Linienberührung eine hohe Hertz’sche Pressung. Daher sind sie wie alle Wälzlager mehr oder minder empfindlich gegenüber Erschütterungen sowie Stößen. Nachteilig beim Nadellager wirkt sich 16 DER KONSTRUKTEUR 12/2018

KONSTRUKTIONSELEMENTE 01 01 Nadellager punkten beim Thema Präzision. Gleitlager stellen allerdings in vielen Fällen eine kostengünstigere und wirtschaftlichere Alternative dar 02 02 Die in den Hochleistungskunststoffen enthaltenen Festschmierstoffe schmieren das Igus-Gleitlager und machen es wartungsfrei aus, dass durch die kleine Bauform die höchstzulässige Drehzahl geringer ist als bei den anderen Wälzlagerarten. Und sie können ausschließlich radiale Kräfte aufnehmen, sind also empfindlich gegen nicht in der Belastungsrichtung wirkende Kräfte. Gleitlager, aufgrund ihrer zylindrischen Form auch Buchsen genannt, unterscheiden sich grundsätzlich von Wälzlagern durch den Aufbau und das Prinzip der Bewegung. Sie enthalten keine beweglichen Teile und benötigen nur wenig Bauraum. Wie der Name schon sagt, werden die Lagerungselemente nicht mittels rollender GLEITLAGER AUS TRIBOPOLYMEREN STELLEN IN VIELEN FÄLLEN EINE ECHTE ALTERNATIVE ZU METALLI- SCHEN NADELLAGERN DAR Wälzkörper voneinander getrennt, sondern gleiten direkt auf der Gleitfläche einer Lagerbuchse, einer Lagerschale oder einer Gleitfolie. Im Betrieb tritt folglich Gleitreibung auf; im Gegensatz zur Rollreibung bei den Wälzlagern. Im Vergleich zu der Linienberüh- rung der Nadellager – und auch zum Punktkontakt der Kugelbuchsen – treffen Gleitlager mit einer größeren Fläche auf die Welle. Die Kraft wird gleichmäßig auf die Auflagefläche verteilt, sodass Gleitlager hohe statische Belastungen aufnehmen können. Die größere Kontaktfläche zwischen Lager und Welle hat eine wesentlich geringere Flächenpressung zur Folge. Durch die großflächige Lastverteilung lassen sich bei manchen Gleitlagern neben gehärtetem Edelstahl oder hartverchromtem Stahl sogar kostengünstige, weiche Wellenwerkstoffe wie Aluminium und nichtmetallische Komponenten als Gegenlaufpartner einsetzen. Ein Beispiel für Gleitlager, die das erlauben, sind Iglidur-Kunststoffgleitlager des Motion-Plastics- Spezialisten Igus. Durch die Auswahl der geeigneten Materialpaarung von Lager und Welle lassen sich die Reibwerte der Gleitlager positiv beeinflussen und ihre Lebensdauer lässt sich verlängern. SCHMIERVERHALTEN Um die Reibung und den Verschleiß zu minimieren, verlangen Nadellager aufgrund der Wälzkörper aus Metall eine kontinuierliche Schmierung mit Fett oder Ölen. Sobald der Schmierstoff versagt, entstehen Materialschäden bis hin zum sogenannten Fressen. 38,5 % aller Wälzlagerschäden entstehen aufgrund einer falschen DER KONSTRUKTEUR 12/2018 17