Warum und wo werden Lager eingesetzt

Manchmal sind die nützlichsten Geräte in Physik und Technik die einfachsten. Kugellager zeigen, wie vielseitig Metallringe sein können. Wie Sie an so vielen alltäglichen Gegenständen wie Fahrzeugen, Fahrrädern, Skateboards und anderen Maschinen mit beweglichen Metallteilen sehen können, nutzen Menschen seit Jahrhunderten die Kraft von Kugellagern.

Verwendung von Kugellagern

Stellen Sie sich vor, Sie rutschen mit Schuhen über einen weichen Teppich. Aufgrund der Reibung zwischen dem Teppich und Ihren Schuhen, die aus allem bestehen können, einschließlich Leder, Kunststoff, Holz oder Gummi, kann dies schwierig sein. Wenn Sie stattdessen Socken tragen würden, wäre es viel einfacher, da die Reibung zwischen dem weichen Teppich und den Materialien der Socken viel geringer ist. Kugellager funktionieren genauso.

Kugellager verringern die Reibung zwischen den auf sie wirkenden Lasten. Sie tun dies, weil es sich um Metallkugeln oder -walzen handelt, die sich in einer inneren Schleife und einer äußeren Schleife (manchmal auch als Ringe bezeichnet) um eine glatte Metalloberfläche bewegen. Sie können die vielen Kugellageranwendungen anhand ihrer Physik kennenlernen. Kugellager tragen Arten von Lasten in radialer Richtung, und diese Lasten üben eine Kraft senkrecht zur Rotationsachse des Kugellagers aus.

Das Gleiten der Metallkugeln um die Schleifen des Kugellagers erzeugt Reibung zwischen einem Objekt und seiner Oberfläche, die das Objekt verlangsamt. In einigen Fällen nähert sich das Objekt einem Stopp. Dieser Mechanismus ermöglicht den Einsatz von Kugellagern in Riemenscheibensystemen oder Rotationssystemen, die gesteuert werden müssen. Zum Beispiel verwendet das Nabenrad eines Autos eine radiale Belastung durch das Gewicht des Autos und einen Schub, wenn es um eine Kurve fährt.

In allen Fällen von Kugellagern bewirkt das Gleichgewicht zwischen Axial- und Radiallast, dass Kugellager die Reibung zwischen den Kugeln im Innen- und Außenring reduzieren und die Last des Objekts handhaben. Kugellager nehmen die Last auf und übertragen sie vom Außenring auf den Innenring, damit sich die Kugeln in der Mitte jedes Rings leicht drehen können.

Jede Kugel ist mit den beiden Ringen verbunden, aber nur dort, wo es notwendig ist, um die Reibung zwischen den Komponenten des Kugellagers selbst zu verringern. Aus diesen Gründen werden Kugellager entwickelt, um die Reibung zu verringern und die Rotationsgeschwindigkeit zu verringern.

Arten von Kugellagern

Die Arten von Kugellagern unterscheiden sich stark durch ihren beteiligten Mechanismus. Die am weitesten verbreitete Art ist das starre einreihige oder radiale Kugellager. Diese Konstruktion bewirkt, dass die Kugeln in tiefen Rillenbahnen laufen und durch die Anordnung der Rillenkugellager sowohl radial als auch axial belastet werden können. Abgedichtete Versionen von Kugellagern sind dauergeschmiert, um den Wartungsaufwand zu reduzieren.

Zweireihige Kugellager verwenden zwei Kugelreihen. Das Design verleiht der Bewegung des Lagers selbst mehr Steifigkeit. Sie finden sich in Elektromotoren, Kreiselpumpen und elektromagnetischen Kupplungen. Einige Kugellager richten sich selbst so aus, dass die Welle jede Fehlausrichtung in einem Winkel in Bezug auf das Gehäuse des Kugellagers ausgleichen kann.

Bei Schrägkugellagern ist eine Seite des Außenrings abgeschnitten, damit sich mehr Kugeln einfügen können. Diese Lager können dann hohe axiale Belastungen in einer Richtung aufnehmen und mehr Kugeln in den Lagern selbst verwenden. Dies bedeutet, dass Ingenieure sie paarweise in beide Richtungen verwenden, um schwere Lasten zu tragen, in einer Anordnung, die sie zu zweireihigen Schrägkugellagern macht. Diese Arten von Kugellagern unterscheiden sich auch je nach Material.

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