Eine runde Sache: das Rollenlager im Maschinenbau - scinexx | Das Wissensmagazin
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Maschinenelemente

Eine runde Sache: das Rollenlager im Maschinenbau

Das Kugellager ist heutzutage ein fester Bestandteil im Maschinenbau. Genauso wie das Rollen- oder Wälzlager ist es einfach unersetzlich für viele mechanische Konstruktionen. Das Kugellager ist eine clevere Lösung für ein schwieriges Problem: Konstrukteure und Ingenieure haben über viele Jahrzehnte, ja sogar über Jahrhunderte versucht, starre aber grundsätzlich beweglich Konstruktionsteile möglichst reibungsarm miteinander zu verbinden. Kugellager zeigten sich als die perfekte Lösung. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit dem Kugellager sowie seiner Geschichte und stellt ein Unternehmen vor, welches heute eine Vielfalt moderner Wälzlager herstellt und vertreibt.

Fahrradgleilager
Gleitlager in einem Fahrrad. © pixabay.com, manfredrichter (CC0)

Gleitlager brachte das Rad in Bewegung

Mit der Erfindung des Rades traten praktisch sofort technische Probleme bei seiner Verwendung auf. Das Rad war so konstruiert,  dass das Rad auf eine Achse gesteckt wurde. An der Stelle, wo die Achse mit dem Rahmen des Fahrzeugs verbunden wurde, war die Schwachstelle. Die Reibungskräfte sorgten für einer Erhitzung, was sich negativ auf die Verschleißwerte auswirkte. Früher oder später brach die Achse durch. Um die Reibungskräfte zu reduzieren, musste eine technische Lösung her – das Gleitlager war geboren. Mithilfe eines Schmiermittels wurde dafür gesorgt, dass das Rad rund lief, die Last verteilt und die Reibung reduziert wurde.

Es ist denkbar, dass aus dem Gleitlager das Wälzlager hervorging, aber eine exakte Aussage zum Zeitpunkt der Erfindung lässt sich nicht machen, da darüber keine Aufzeichnungen existieren. Jedenfalls kamen die Gelehrten im Laufe der Zeit darauf, dass die Reibung von Rollen für deutlich weniger Verlustkräfte sorgt, als wenn zwischen der Achse und der Aufhängung Schmiermittel eingesetzt wir. Die Rollen ersetzten praktisch das Schmiermittel und so wurde wahrscheinlich aus dem Gleitlager das Wälzlager weiterentwickelt.

Wer hat es erfunden? Ein Franzose!

Das erste patentierte Kugellager aber geht auf das Konto eines französischen Konstrukteurs. Sein Name ist Jules Suriray, der es für Fahrräder entwickelte. Das war im Jahr 1869. Übrigens: Bereits 110 Jahre davor, nämlich im Jahr 1759, erfand ein Uhrmacher aus England ein ähnliches Lager, allerdings viel kleiner, für ein Chronometer. Ein Patent meldete er aber nicht an.

Kugellager
Kugellager müssen hohe Belastungen verkraften können. © pixabay.com, hans (CC0)

Was ist ein Rollenlager?

Ein Rollenlager ist ein Wälzlager, das anstelle von Kugeln zylindrische Rollen einsetzt, um Bauteile zu bewegen. Das zylindrische Lager ist konstruktiv darauf ausgerichtet, höhere Belastungen aufzunehmen als Kugeln. Die Fläche, auf die das Gewicht auftrifft, ist im Vergleich erheblich größer. Es gibt unterschiedliche Rollenlager, die die folgende Auflistung kurz vorstellt.

Zylinderrollenlager

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Das Zylinderrollenlager nutzt klassische zylinderförmige Elemente. Ein Zylinderrollenlager kann großes Gewicht aufnehmen und hohe Drehzahlen erreichen.

Sphärisch Rollenlager

Hierbei handelt es sich um ein Pendellager. Es setzt zwei Gruppen von sphärischen Rollenlagern ein, die in der Lage sind, sich selbst auszurichten. Die Bauteile halten selbst stärkste Stoßbelastungen aus.

Getriebelager

Ein Getriebelager weist mehrere Planetenräder auf. Dabei handelt es sich um Laufräder, wie zum Beispiel Treibräder oder Zahnräder. Der Begriff Planetenräder kommt daher, dass die Zahnräder um ein Zentrum kreisen und dabei ineinandergreifen. Es ergibt sich ein minimaler Gleitwiderstand, was die hohe Effizienz beim Getriebelager erklärt.

Kegelrollenlager

Ein Kegelrollenlager kann hohen radialen und axialen Belastungen, die gleichzeitig bzw. abwechselnd auftreten, sehr gut widerstehen. Hätte Leonardo da Vinci davon seinerzeit gewusst, wäre er sicher begeistert gewesen. Sein Interesse an der Umwandlung von Hin- und Her-Bewegungen zur Rotation inspirierte ihn schließlich zu einer unüberschaubaren Vielzahl von Erfindungen.

Materialien für Kugellager

Seit der Erfindung des ersten Kugellagers haben sich die Materialien deutlich verändert. Anfangs war Holz im Einsatz, später kamen Metalle wie beispielsweise Bronze dazu. Auch der Alleskönner Aluminium findet sich inzwischen in verschiedenen Konstruktionsarten von Kugellagern wieder. Hochwertiger Stahl und Keramik sind unter anderem gängig für Wälzlager, die in der Industrie eingesetzt werden.

Explosions-Darstellung eines Kugellagers
Exakte Konstruktion mit CAD ist Standard. © pixabay.com, 849356 (CC0)

Rollenlager heute: Eich-Rollenlager stellt Wälzlager für individuelle Anforderungen her

Die technischen Anforderungen an ein Wälzlager sind enorm gestiegen. Kunden fordern individuelle Lösungen aus speziellen Werkstoffen. Sie müssen hochfest, hitzebeständig oder rostfrei sein oder allen Anforderungen gleichzeitig standhalten. Wälzlager von heute müssen präzise gefertigt und exakt konstruiert werden. Technisches Know-how ist die Basis, um die individuellen Anforderungen industrieller Nutzung erfüllen zu können.

Eich Rollenlager GmbH: auf Wälzlager spezialisiert

Die Firma Eich Rollenlager GmbH mit Sitz in Hattingen (D) verfolgt die Philosophie, maßgeschneiderte Lösungen in hochwertiger Qualität für ihre Kunden zu entwickeln. Im Sortiment sind unter anderem diese Lagerarten:

  • ABC-Lager
  • Federbüchsenlager
  • Federrollenlager
  • Zylinderrollenlager
  • Geteilte Lageeinheiten
  • SCARB- Einzelzylinderrollenlager

Die Erzeugnisse werden in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt. Zu finden sind Wälzlager beispielsweise in Waschmaschinen, in der Fahrzeugindustrie werden sie zur Lagerung von Transportketten und Vorschubeinheiten benutzt. In Müllverbrennungsanlagen lagern auf ihnen Walzenroste, Überschub- oder Wanderroste. Auch in Walzwerken sind Wälzlager im Einsatz. Dort dienen sie zur Rollgangslagerung, Ständerrollenlagerung, Walzenlagerung oder zur Lagerung der Walzenausbauvorrichtung. In Öfen finden sie Anwendung als Rollenlagerung in Rollenherdöfen, zur Radlagerung für Herdwagen oder zu Lagerung von Durchlauföfen. Weitere Industriezweige wie die Tiefkühlindustrie oder Stahlwerkindustrie könnten ohne hochfeste, temperaturbeständige und reibungsarme Rollenlager nicht arbeiten.

Wenig sichtbar und unverzichtbar

Rollenlager  sind aus der Industrie nicht wegzudenken. Zwar sind sie durch ihre versteckte Lage in den meisten Fällen praktisch unsichtbar, doch wenn sie fehlen, wird klar, welch wichtige Rolle sie einnehmen. Das Prinzip von Rollenlagern hat sich über die Jahrtausende nicht viel verändert. Die Lager übertragen Bewegungen und lenken Kräfte um. Kleine Walzkörper (z. B. Kugel oder Zylinder) in einem clever konstruierten System tragen wesentlich dazu bei, dass hohe Belastungen aufgenommen und schnelle Drehbewegungen erreicht werden können – damals wie heute. Ohne Rollenlager würde die Industrie und damit das Leben buchstäblich zum Stillstand kommen.

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