Eine Getriebewelle wird durch die Zähne von Schrägverzahnungen zur Seite gedrückt und durch die Reaktionskraft, die das Ineinandergreifen der Schrägverzahnungen erzeugt, wird sie auch entlang ihrer eigenen Mittellinie gedrückt. Bei jedem Maschinenstart drückt ein Pumpenlaufrad seine Welle nach hinten gegen das Motorende. Ein Lüfterflügel erzeugt einen konstanten aerodynamischen Schub, der das Lager auf der Nicht-Antriebsseite belastet. In jedem dieser Systeme verhindert ein Axiallager, dass sich die Welle entlang ihrer Achse bewegt.
Axiallager, auch Axiallager genannt, sind Bauteile zur Aufnahme parallel zur Welle wirkender Kräfte. Der häufigste Spezifikationsfehler besteht darin, die Axiallast als zweitrangige Überlegung zu betrachten. Wenn kein spezielles Axiallager vorhanden ist, wird die Last von Dichtungen, Schultern und Enddeckeln aufgenommen, die schnell verschleißen und unvorhersehbar ausfallen.
Fazit
Geben Sie jeder Axiallast eine eigene Lagerfläche, stellen Sie sicher, dass das Material dem Kontaktdruck und der Gleitgeschwindigkeit standhält, und stellen Sie sicher, dass die Schmierung, ob extern oder in der Lagermasse eingebettet, das gesamte Wartungsintervall überdauert.
Was ein Axiallager eigentlich leistet
Ein Axiallager trägt eine Last, die parallel zur Wellenmittellinie wirkt, während ein Radiallager eine Last trägt, die senkrecht zu dieser Mittellinie wirkt. Die meisten Maschinen erzeugen beide Lastarten gleichzeitig, daher umfasst die Lageranordnung normalerweise ein Radiallager und ein Axiallager oder ein kombiniertes Lager, das beide Richtungen bewältigen kann.
Axialkräfte sind keine Seltenheit. Sie tauchen überall dort auf, wo Schrägverzahnungen Drehmomente übertragen, wo Pumpenlaufräder hydraulischen Druck entwickeln, wo Ventilatoren Luft bewegen, wo Schneckenförderer Material verdichten und wo Linearantriebe gegen rotierende Wellen drücken. Das Ignorieren einer dieser Ursachen führt zu einem Fehler, der als Lagerproblem bezeichnet wird, in Wirklichkeit aber ein Konstruktionsproblem ist.
Die Lagerindustrie unterteilt Axiallager in zwei Familien. Axialwälzlager übertragen die Last über Kugeln oder Rollen und eignen sich für höhere Geschwindigkeiten bei mäßiger Belastung. Axialgleitlager übertragen die Last durch einen dünnen Schmierfilm oder durch im Material eingebettete Festschmierstoffe und eignen sich für kompakte Räume, Stoßbelastungen und einen wartungsfreien Betrieb.
Drei gemeinsame Familien von Axiallagern
Axialkugellager tragen leichte bis mittlere Axiallasten und laufen mit hohen Geschwindigkeiten. Ihre kleine Kontaktfläche hält die Reibung gering, sie sind jedoch nicht für Vibrationen, Stöße oder andauernden starken Schub geeignet.
Axialrollenlager übernehmen dort, wo die Belastung wächst. Axial-Zylinderrollenlager nutzen Linienkontakt für eine hohe Steifigkeit. Axial-Pendelrollenlager tragen zur Selbstausrichtung bei, die erforderlich ist, wenn Wellendurchbiegung oder Gehäusefehlausrichtung nicht vermieden werden können.
Anlaufscheiben sind die am häufigsten verwendete Axiallagerform in kompakten Maschinen. Eine Anlaufscheibe ist ein flacher Ring, der zwischen einer rotierenden Wellenschulter und einer stationären Fläche sitzt und eine kontrollierte Gleitschnittstelle mit einem vorhersehbaren Reibungsgrad bietet. Wenn sie aus einer verschleißfesten Verbindung mit eingebetteten Festschmierstoffen besteht, kann eine einzelne Anlaufscheibe eine viel größere Wälzkörperbaugruppe zu geringeren Kosten ersetzen. Die verschleißfeste Anlaufscheibe Ein typisches Beispiel für diese Konstruktion ist der Einsatz in Lenksystemen und Pumpen.
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Axiallageroptionen auf einen Blick
Vergleichen Sie vor der Auswahl einer Familie die Leistung jeder Option in Bezug auf fünf grundlegende Kriterien: Belastbarkeit, Geschwindigkeitsfähigkeit, Reibung, Schmierung und Einbauraum.
Die Tabelle zeigt, warum Gleitdruckscheiben in so vielen Produkten vorkommen: Sie sind kompakt, viele Qualitäten sind selbstschmierend und die Materialauswahl kann sie in den Bereich hoher Belastung bringen.
Die Materialauswahl legt die tatsächliche Belastungsgrenze fest
Bei axialen Gleitlagern entscheidet das Material der Unterlegscheibe oder der Platte über den tatsächlichen Leistungsbereich. Die Geometrie ist wichtig, aber der Anpressdruck und der Druckgeschwindigkeitswert (PV), dem das Material standhält, bestimmen die Lebensdauer.
Bimetallisches Graphitkupfer und Zinnbronze liegen am oberen Ende, dicht gefolgt von stahlbasierten Sorten mit anorganischen Füllstoffen. Porös gesintertes Kupfer und technische Kunststoffe decken kürzere Arbeitszyklen ab. Ein wichtiger Unterschied besteht darin, ob das Lager selbstschmierend oder grenzflächengeschmiert ist. Selbstschmierende Sorten enthalten feste Schmierstoffe im Material und benötigen keine externe Ölversorgung; Grenzgeschmierte Sorten basieren auf einer dünnen Ölschicht, die in definierten Abständen erneuert wird. Dieser Unterschied verändert den Wartungsplan erheblich. Die schwarze Anlaufscheibe mit POM-Bleifüllung ist für das grenzflächengeschmierte Ende dieses Spektrums konzipiert. Der Artikel über selbstschmierende vs. grenzschmierende Konstruktionen erklärt beide Ansätze praxisnah im Detail.
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Axialgleitlager kommen in fast allen mechanischen Bereichen vor, in einigen Branchen werden sie jedoch häufiger eingesetzt als in anderen.
Den größten Anteil nehmen Automobilanwendungen ein, da Anlaufscheiben in Lenksäulen, Getrieben, Ölpumpen und Verstellmechanismen Standard sind. Es folgen Industriegetriebe und Antriebsstrangantriebe, Pumpen, Kompressoren und Ventile nicht weit dahinter, denn hydraulischer Schub ist dort ein alltäglicher Betriebszustand. Materialtransport-, Bau-, Landwirtschafts- und Schiffsmaschinen runden das Bild mit kleineren, aber stetigen Volumina ab.
Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Axiallagerauswahl
Der schnellste Weg zu einer zuverlässigen Axiallagerspezifikation ist ein sechsstufiger Arbeitsablauf.
1. Definieren Sie die Axiallast
Berechnen Sie sowohl den stationären Schub als auch alle vorübergehenden Spitzen. Ein Lager, das nur für die stationäre Belastung ausgewählt wurde, fällt beim ersten Stoßereignis aus.
2. Gleitgeschwindigkeit ermitteln
Multiplizieren Sie den Anpressdruck mit der Gleitgeschwindigkeit, um den PV-Wert zu erhalten, und filtern Sie Materialien heraus, die diesem Wert nicht standhalten.
3. Legen Sie eine Schmierstrategie fest
Wählen Sie für den Trocken- oder Einmalfettbetrieb eine selbstschmierende Sorte. Für ölgespeiste Systeme steht eine breitere und wirtschaftlichere Materialpalette zur Verfügung.
4. Umgebung prüfen
Hoch temperatures require graphite or inorganic fillers. Aggressive media demand stainless steel or engineering plastic bases.
5. Überprüfen Sie die Montagedetails
Die Wellenschulter muss quadratisch sein, die Gehäusebohrung muss die richtige Tiefe haben und die Härte der Gegenfläche muss kerbfest sein.
6. Planen Sie die Lebensdauer
Der Verschleiß in axialen Gleitlagern ist ungefähr proportional zum PV-Wert. Schätzen Sie daher die Gesamtbetriebsstunden ab und legen Sie ein Inspektionsintervall fest.
Jeder dieser Schritte erfordert etwa einen halben Tag technischer Arbeit. Das Weglassen einer Maßnahme kann dazu führen, dass die gesamte Maschine eine Woche lang außer Betrieb ist.
Wartungs- und Compliance-Prüfungen
Sobald ein Axiallager im Einsatz ist, muss die Wartung auf die Lagerfamilie und das Material abgestimmt sein. Überprüfen Sie bei jeder größeren Inspektion das Axialspiel mit einer Messuhr. Typisch für Kompaktanlaufscheiben ist eine Verschleißgrenze von 0,2 bis 0,5 mm, abhängig vom Originalspiel und der Belastungsstufe.
Bei selbstschmierenden Anlaufscheiben kein Fett hinzufügen, es sei denn, die Konstruktion verfügt über Fettkanäle. Zusätzliches Fett fängt Staub ein und verwandelt sich in eine Schleifpaste. Halten Sie bei ölgespeisten Ausführungen das genaue Nachfüllintervall ein. Die Ölloch-Anlaufscheibe wird mit einem definierten Schmierweg hergestellt, sodass eine geplante Öldosis effizient die Gleitschnittstelle erreicht.
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