Alles über Kugellager

Was sind Kugellager?

Kugellager sind die wohl am weitesten verbreitete Form von Wälzlagern. Sie spielen eine grosse Rolle bei Antriebselementen. Diese bestehen aus verschiedenen Teilen, die miteinander zusammenarbeiten. Dabei verwenden Kugellager kleine Kugeln zwischen einem Innenring und Aussenring, um Teile des Lagerelements zu trennen und dabei zu helfen, die Reibung während der Drehung zu reduzieren. Beim Drehen des Laufringes oder Lagergehäuses rollen auch die darin befindlichen Kugeln. Auf diese Weise minimieren sie Reibung und ermöglichen ein leichteres Drehen. Rieben stattdessen zwei Flächen aufeinander, würde dies zu einer hohen Wärmeentwicklung führen.

Die Verwendung von Kugellagern für Fertigungszwecke ist seit der vorletzten Jahrhundertwende weit verbreitet. Kugellager werden aufgrund ihrer Leichtgängigkeit und Reibungsminderung für die Produktion verschiedener mechanischer Instrumente und Geräte verwendet. Sie ermöglichen die relative Bewegung zwischen verschiedenen Bauteilen und die effiziente Energieübertragung im mechanischen Betrieb.

Wer hat das Kugellager erfunden?

Das Kugellager, wie wir es heute kennen, wurde erstmals zum Ende des 19. Jahrhunderts hergestellt. Phillip Vaughan, ein walisischer Erfinder, erhielt das erste Patent für ein Kugellager. Bei seiner Variante wurde eine Kugel entlang der Nut in der Achsbaugruppe geführt. Der nächste Durchbruch erfolgte 1869 mit der Entwicklung des ersten Radialkugellagers durch den Pariser Fahrradmechaniker Jules Suirray. Das Fahrrad des englischen Rennradlers James Moore verwendete eben dieses Radiallager. Er gewann damit im Jahre 1869 das erste Paris-Rouen-Rennen.

Wie Kugellager funktionieren und wofür sie verwendet werden

Es gibt zwei Arten von Lasten, die auf Kugellager wirken und ihre Funktion bestimmen. Die radiale Last wird bei Rädergetrieben über den Radius des Bauteils als vertikale Kraft eingeleitet. Die axialen Lasten leiten eine horizontale Kraft in das Lager ein. Die andere zu berücksichtigende Last ist dynamisch und bezieht sich auf die kombinierte Wirkung der radialen und axialen Kräfte.

In jedem Kugellager befinden sich mindestens zwei Lagerringe sowie ein Käfig, in dem sich die Kugeln befinden. Letztere werden in diese Ringe eingesetzt, um die verschiedenen Lasten aufnehmen zu können. Ein Ring ist normalerweise unbeweglich, während ein anderer mit der drehenden Baugruppe (Nabe oder Welle) verbunden ist. Die Kugeln rollen mit dem Lagerring mit; Schmierfett erhöht die guten Rolleigenschaften zusätzlich. Kugellager kommen bei der Herstellung zahlreicher Produkte zum Einsatz, um deren optimale Leistung und Funktionalität zu gewährleisten.

Konkrete Einsatzbereiche von Kugellagern:

• Armbanduhren mit Selbstaufzug
• Luft- und Raumfahrttechnik
• Spiel- und Sportgeräte wie Fidget Spinner und Skateboards
• Kreiselpumpen

Kugellagertypen

Neben offenen Bauformen existieren auch geschlossene Lager, welche auf mindestens einer Seite mit einem Metalldeckel verschlossen sind. Der Deckel verhindert das Eindringen von Schmutz und anderen Fremdkörpern, welche die Funktion des Lagers beeinträchtigen. Er ermöglicht jedoch auch die ungehinderte Ölschmierung des Lagers für einen reibungslosen Betrieb. Auch komplett abgedichtete Kugellager werden seit einigen Jahren immer häufiger verbaut. Sie arbeiten nicht nur sehr effektiv, sondern sind auch besonders zuverlässig. Je mehr Kugeln im Kugellager laufen, desto grösser ist die Belastung, die das Lager aufnehmen kann.

Sonderformen und -grössen

Neben den vorangeführten Bauformen gibt es noch andere, spezielle Varianten, die sich jeweils für andere Aufgaben und Einsatzbereiche eignen:

Kugellager-Tabellen

Kugellager-Typen

Code	Kugellager
1	Pendelkugellager
2	Pendelrollenlager
3	Kegellager
4	zweireihiges Rillenkugellager
5	Axialkugellager
6	Rillenkugellager
7	Schrägkugellager

Häufig gestellte Fragen

Wie funktionieren Kunststoffkugellager?

Budgetfreundliche Kunststoffkugellager erfordern keine externe Schmierung und sind dank ihrer Kugeln aus Glas oder Kunststoff korrosionsbeständig. Diese relativ leichten Lager eignen sich für den Einsatz in besonders rauen Umgebungen und sind eine gängige Wahl für die Medizin- und Lebensmittelindustrie.

Wie werden Kugellager montiert?

Kugellager werden in einer Vielzahl von Grössen hergestellt. Das Spektrum beginnt bei kleinen Lagern mit einem Aussendurchmesser von 1 mm, die in der Regel in kleinen medizinischen Geräten verwendet werden, und endet bei zu Lagern in Industriemaschinen mit einem Aussendurchmesser von mehr als 4,5 m. Die Herstellung der Kugeln beinhaltet verschiedene Schritte wie Zerspanung, Wärmebehandlung, Honen, Läppen und Montage. Chromstahl ist das Hauptmaterial, das bei der Herstellung von Kugellagern verwendet wird. Für die Optimierung von Leistung und Lebensdauer werden jedoch verschiedenste Werkstoffe eingesetzt.

Die Produktion der Innen- und Aussenringe läuft wie folgt ab:

• Die Ringe werden aus Rohrohren mit einer Art Drehmaschine in die Grundform geschnitten.
• In die Aussenringflächen werden die Lagernummer und die Herstellerangaben eingestanzt.
• Die Ringe werden 15 bis 20 Minuten lang auf eine Temperatur von 852 °C erwärmt und anschliessend 15 bis 20 Minuten lang bei 190 °C in Öl abgeschreckt und etwa 2 Stunden lang bei 171 °C gehärtet.
• Die Lagerringe werden gehont und mit Schleifscheiben poliert, sodass eine glatte, ebene Oberfläche entsteht.

Herstellung der Kugeln:

• Der ausreichend dimensionierte Draht- oder Stangenrohling besteht aus dem für die Produktion erforderlichen Material.
• Die Rohlinge erhalten in einem Kaltstauchverfahren eine nahezu perfekte Kugelform. Austriebe und Grate werden entfernt, da die Kugeln andernfalls sich abschleifen oder unrund laufen können.
• Die Kugeln werden sanft geschliffen, bis sie eine einheitliche Form haben.
• Die Kugeln werden ähnlich wie bei der Herstellung der Ringe gehärtet.
• Die Kugeln werden erneut geschliffen, damit sie genau den Spezifikationen entsprechen.
• Durch ein Läppverfahren wird sichergestellt, dass die Kugeln den gewünschten Toleranzen und Anforderungen an die Oberflächengüte entsprechen.

Die Komponenten werden nach Abschluss der Ring- und Kugelherstellung montiert. In einem der wichtigsten Montageprozesse werden entsprechend dimensionierte und geformte Bauteile gemäß ihren Toleranzwerten für einen optimalen Lagerlauf kombiniert.

Können Kugellager angeschweisst werden?

Kugellager können nicht ohne Beeinträchtigung ihrer Funktion und Leistung angeschweisst werden. Eine empfehlenswertere Alternative ist die Befestigung mittels Epoxidharzkleber.

Wo gibt es weitere Informationen?

Weitere Informationen zu Kugellagern und zum Kauf finden Sie auf unserer Kugellager-Produktseite. Dort können Sie sich auch über die speziellen Kunststoffkugellager von Igus informieren. Interessant sind auch unsere hochwertigen, aber erschwinglichen Lagerbaugruppen sowie Höhensicherungs- und Rettungsgeräte.

Beliebte Kugellager-Marken

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