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Die Funktionsweise von Lagern

Die Funktionsweise von Lagern? Haben Sie sich jemals gefragt, wie sich Dinge wie Inline-Skate-Räder und Elektromotoren so reibungslos und leise drehen? Die Antwort findet sich in einem kleinen Gerät namens Lager.

Das Lager macht viele der Maschinen möglich, die wir jeden Tag benutzen. Ohne Lager müssten wir ständig Teile austauschen, die durch Reibung abgenutzt sind. In diesem Artikel erfahren wir, wie Lager funktionieren, und sehen uns einige verschiedene Arten von Lagern an. Lager und erklären ihre gemeinsame Verwendungszwecke und erforschen einige andere interessante Verwendungszwecke von Lagern.

Die Grundlagen

Das Konzept hinter einem Lager ist sehr einfach: Die Dinge rollen besser als sie rutschen. Die Räder an Ihrem Auto sind wie große Lager. Hätten Sie statt der Räder so etwas wie Skier, wäre Ihr Auto viel schwieriger die Straße hinunter zu schieben.
Das liegt daran, dass beim Gleiten von Dingen die Reibung zwischen ihnen eine Kraft verursacht, die sie tendenziell verlangsamt. Wenn die beiden Oberflächen jedoch übereinander rollen können, wird die Reibung stark reduziert.

Lager reduzieren die Reibung durch glatte Metallkugeln oder Rollenund eine glatte innere und äußere Metallfläche, an der die Kugeln abrollen. Diese Kugeln oder Rollen "tragen" die Last, so dass sich das Gerät reibungslos drehen kann.

Lagerbelastungen

Lager sind in der Regel zwei Arten von Belastungen ausgesetzt: Radial- und Axialbelastungen. Je nachdem, wo das Lager eingesetzt wird, kann es nur radial oder nur axial belastet werden oder eine Kombination aus beiden.
Die Lager des Elektromotors und der rechts abgebildeten Riemenscheibe sind nur einer radialen Belastung ausgesetzt. In diesem Fall kommt der größte Teil der Belastung von der Spannung des Riemens, der die beiden Riemenscheiben verbindet.\

Dieses Lager auf der rechten Seite ist wie das eines Barhockers. Es ist rein schubbelastet, und die gesamte Last kommt vom Gewicht der Person, die auf dem Hocker sitzt.

Das obige Lager ist wie das in der Nabe Ihres Autorads. Dieses Lager muss sowohl eine Radiallast als auch eine Axiallast aufnehmen. Die Radiallast kommt vom Gewicht des Autos, die Axiallast kommt von den Kurvenkräften, wenn Sie um eine Kurve fahren.

Arten von Lagern

Es gibt viele Arten von Lagern, die jeweils für unterschiedliche Zwecke verwendet werden. Dazu gehören Kugellagers, Rollenlager, Axialkugellager, Axialrollenlager Lager und kegelförmige Axial-Rollenlager.
Kugellager
Kugellager, wie links abgebildet, sind wahrscheinlich die am meisten Gemeinsame Art der Lagerung. Sie sind in allem zu finden, von Inline-Skates bis zu Festplattenlaufwerken. Diese Lager können sowohl Radial- als auch Axiallasten aufnehmen und werden in der Regel in Anwendungen eingesetzt, bei denen die Last relativ gering ist.
In einem Kugellager wird die Last vom Außenring auf die Kugel und von der Kugel auf den Innenring übertragen. Da es sich bei der Kugel um eine Kugel handelt, berührt sie den Innen- und Außenring nur an einem sehr kleinen Punkt, wodurch sie sich sehr gleichmäßig drehen kann. Das bedeutet aber auch, dass es nicht viel Kontaktfläche gibt, um die Last zu halten. Wenn das Lager also überlastet wird, können sich die Kugeln verformen oder quetschen und das Lager ruinieren.
Rollenlagerwie das rechts abgebildete, werden in Anwendungen wie Förderbandrollen eingesetzt, wo sie schwere Radiallasten aufnehmen müssen. Bei diesen Lagern ist die Rolle ein Zylinder, so dass der Kontakt zwischen dem Innen- und dem Außenring nicht punktförmig, sondern linienförmig ist. Dadurch wird die Last auf eine größere Fläche verteilt, so dass das Lager viel größere Lasten aufnehmen kann als ein Kugellager. Dies hat jedoch den Nachteil, dass Art der Lagerung ist nicht für eine hohe Schubbelastung ausgelegt.

Eine Variante dieses Lagertyps, das so genannte Nadellager, verwendet Zylinder mit einem sehr kleinen Durchmesser. Dadurch kann das Lager auch an engen Stellen eingesetzt werden.

Kugeldrucklagerwie das links abgebildete, werden meist für Anwendungen mit niedrigen Drehzahlen verwendet und können keine große Radiallast aufnehmen. Barhocker und Lazy Susan-Drehtische verwenden diese Art von Lager.
Axial-Rollenlagerwie das rechts abgebildete, können große Axiallasten aufnehmen. Man findet sie häufig in Getrieben, z. B. in Autogetrieben, zwischen den Zahnrädern und zwischen dem Gehäuse und den rotierenden Wellen. Die in den meisten Getrieben verwendeten Schrägzahnräder haben eine schräge Verzahnung - dadurch entsteht eine Axiallast, die von einem Lager aufgenommen werden muss.

Kegelrollenlager können große Radial- und Axiallasten aufnehmen.

Kegelrollenlager werden in Autonaben verwendet, wo sie in der Regel paarweise in entgegengesetzte Richtungen montiert werden, so dass sie Schubkräfte in beide Richtungen aufnehmen können.