Hur fungerar rull- och glidlager och vad används de till?
Vilka typer av rull- och glidlager finns det?
Vilka är fördelarna och nackdelarna med rull- och glidlager?
Lagerelement - Grunderna för rullager och glidlager
Bärande element är centrala komponenter i tekniska system. De möjliggör styrning av rörliga komponenter, absorberar krafter och minskar friktionen mellan relativt rörliga komponenter. Beroende på kraven används olika typer av lager - i synnerhet rullager eller glidlager.
Lagerelement
Upptagning av krafter mellan relativt rörliga komponenter
Reducerade friktionskrafter
Rullager - funktionsprincip
Rullager möjliggör en övervägande rullande rörelse med endast en liten andel glidning. Mellan inner- och ytterringen finns rullelement (t.ex. kulor eller rullar) som överför den relativa rörelsen. Denna princip reducerar friktionen avsevärt jämfört med rena glidrörelser
Exempel på tillämpning av rullager
Rullager kan utföra en rullande rörelse med endast en liten andel glidning. Ett enkelt exempel är användningen på hjulet på en cykel
Här kan du se hur rullagret utför den rullande rörelsen
Vad är ett rullager gjort av?
- Rullelement: Rullelement är det centrala elementet i lagret. De ligger i en rullelementbur. Sammanfattningsvis kallas detta för en rullelementkrans.
- Lagrets ytterring: Den rullelementkransen styrs i sin löpbana av en lagerytterring.
- Lagretsinnerring: Lagrets innerring begränsar det rullelementets löpbana invändigt. Precis som lagrets ytterring möjliggör den styrning.
- Rullelementbur: Rullelement kombineras i den rullelementburen för att undvika friktionseffekter på grund av de ömsesidiga relativa rörelserna.
Olika typer av rullager
Det finns olika typer av rullager. Det mest kända är förmodligen kullagret. Förutom kullager skiljer vi mellan cylindriska rullager, nållager, koniska rullager och lager med tunnformiga rullar som standardutföranden.
Placering av inner- och ytterring
Användningsområde
Kontaktvinkel (α)
Kontaktvinkeln är en annan påverkande faktor för att skilja mellan olika rullager. Vi kan också skilja radiallager från axiallager baserat på storleken på kontaktvinkeln alfa.
(radiallager)Kontaktvinkel α: 0 - 45° (axiallager) Kontaktvinkel α: 45 - 90°
Lagerspecifik kod bestående av bokstäver och siffror
En standard hjälper till att känna igen rätt rullager - DIN 623, som anger att koder används för att beteckna lager. Koderna består av ett prefixtecken, ett bastecken och ett suffixtecken.
Lagerspecifik kod för koniska rullager:
Prefix: Vilka enskilda delar av kompletta lager (ringar, burar) användes?
Bastecken: Vilken lagerserie och hålkod gäller det?
Suffix: Vilken övrig information är känd (tätning, burkonstruktion, toleranser etc.)?
Bastecknet 313 08 anger att det är ett koniskt rullager med bredd serie 1 och diameter serie 3 och har en borrkod 08.
I exemplet anger suffixet att det koniska rullagret har en kontaktvinkel och löpbanediameter i enlighet med DIN ISO 355.
Fördelar och nackdelar med rullager
Rullager är standardkomponenter som används ofta. De är därför billiga, lättillgängliga och lätta att montera och byta ut. De har en lång livslängd trots lågt smörjmedelsbehov och enkel smörjning. Dessutom kräver de inga minimihastigheter och kombinerade belastningar är möjliga.
Även om rullager inte kräver minimihastigheter är hastigheterna begränsade uppåt för att förhindra överhettning. Man bör också vara uppmärksam på att rullager kan ge upphov till vibrationer i systemet. Dessutom är de mycket känsliga för stötar och mycket stora och mycket små dimensioner är svåra att realisera.
Glidlager - funktionsprincip och tillämpningar
Glidlager tar också upp krafter och styr rörliga kroppars rörelser. Rörelsen är en glidande rörelse där det monterade elementet roterar i glidlagret.
Här kan du se ett exempel på användning av glidlager i en 3D-skrivare. Glidlager används också i andra styrningar och leder och används ofta i förbränningsmotorer på vevaxlar eller kamaxlar.
Förbränningsmotorer (vevaxlar och kamaxlar)
Pumpar och generatorer
Valsverk och pressar
Gasturbiner
Ett mellanliggande medium sätts in mellan lagret och den stötta axeln så att den kropp som ska flyttas kan glida lätt. Vet du vad som kan användas här?
- Gas används som ett mellanliggande medium för att separera glidytor vid extremt låga temperaturer (extrema lågtemperaturtillämpningar).
- När hydrodynamiska glidlager ska släppa ifrån sig olja under rotation för att möjliggöra smörjning, impregneras de med olja.
- Fasta smörjmedel används när t.ex. vakuum, höga temperaturer eller centrifugalkrafter gör det omöjligt att använda oljesmörjning. Ofta används grafit, molybdendisulfid eller en PFTE (teflon).
- Ett magnetfält används i de fall där slitage och smuts inte får förekomma (t.ex. i renrum).
Konstruktioner och material för glidlager
Vid konstruktion av glidlager skiljer vi mellan delade och odelade lager. De kan också ha tjocka eller tunna väggar.
Delat lager: Endast en glidlagerbussning används
Odelat lager: Två eller flera lagerskålar används
Tjocka väggar: Glidlager med tjocka väggar behåller sin form och möjliggör uppfylld funktion även utan eller endast lågt tryck
Tunna väggar: Glidlager med tunna väggar är beroende av tillräckligt tryck mellan hus och lager
Obs: Precis som med rullager skiljer vi mellan radiella och axiella lager
Torra lager
Torra lager kan tillverkas av en mängd olika material. Om de består av endast ett material är de solida lager; om två eller flera material sammanfogas är de kompositlager. Förutom av plast, aluminiumlegeringar eller brons kan de även tillverkas av t.ex. vitmetaller, keramik eller konstgjort kol. Ett antal krav bör beaktas vid val av material.
Aluminiumlegeringar
Brons
Vitmetaller
Keramik
Konstgjort kol
Naturligtvis ska materialet ha goda glidegenskaper och gynnsamma inkörningsegenskaper. De ska också ha hög hållfasthet och inte slitas ut snabbt.
Hydrodynamiska och hydrostatiska glidlager
Det finns också hydrodynamiska och hydrostatiska glidlager. En viskös smörjfilm används, som helt skiljer den lagermonterade axeln från glidlagret. Denna användning rekommenderas för frekventa uppstartsprocesser, eftersom smörjningen förhindrar friktion.
Obs: I hydrodynamiska glidlager genereras inte smörjfilmen av axelns rotation, utan separat via en aktiverad pump.
Fördelar och nackdelar med glidlager
Precis som rullager är glidlager mycket enkla till sin konstruktion och montering. De behöver bara lite plats och är mycket okänsliga för stötar
Fördelar:
- Enkel design
- Sparar plats
- Stöttålig
- Tyst gång
- Lämplig för mycket stora konstruktioner
Nackdelar:
- Högre andel friktion med otillräcklig smörjning
- Slitage vid uppstart möjligt
- Högre krav på smörjning och underhåll i vissa fall
Sammanfattning
Rull- och glidlager används för att styra rörliga delar. Typen av rörelse beror på dess struktur. Rullager kan styra rullande rörelser; i glidlager glider den monterade axeln runt sin axel.
För att utforma lagren korrekt bör du känna till belastningen under drift och se till att det finns tillräcklig smörjning och renlighet. Rull- och glidlager skiljer sig åt i sina fördelar och nackdelar. Gemensamt för dem är att de är billiga och har en enkel design, vilket gör dem lätta att installera.
Rullager kan styra rullande rörelser; i glidlager glider den monterade axeln runt sin axel.
För att kunna utforma lagren på rätt sätt bör du känna till belastningen under drift och säkerställa tillräcklig smörjning och renlighet.
Rull- och glidlager är kostnadseffektiva och enkla till sin konstruktion. Detta gör dem lätta att installera.