Het verkennen van soorten lagers en hun belang in de industrie

Verschillende soorten lagers zijn vaak over het hoofd geziene onderdelen, maar ze zijn van vitaal belang voor veel soorten machines. Ze zijn de stille partners die ervoor zorgen dat onze machines soepel blijven draaien, wrijving verminderen en de beweging van verschillende onderdelen ondersteunen. Van kleine polshorloges tot enorme industriële machines, ze garanderen een efficiënte en betrouwbare werking van machines. Met tal van soorten lagers beschikbaar, met inbegrip van, bal, roller, en druklagers, elk is bedoeld om een bepaald doel of set van eisen te vervullen. Voor wie met machines werkt, is het van cruciaal belang om de lagers te begrijpen.

Dit artikel bespreekt de verschillende soorten lagers, hun speciale voordelen en hoe ze de levensduur en efficiëntie van diverse systemen verlengen.

Het werkingsprincipe van lagers

Lagers zorgen voor een soepele en efficiënte beweging tussen twee oppervlakken door het contact te minimaliseren en bewegende of roterende delen te ondersteunen. Rolwrijving is de basis voor de werking van lagers omdat het aanzienlijk minder is dan glijdende wrijving. Dit betekent dat de weerstand minder is wanneer twee oppervlakken over elkaar rollen dan wanneer ze tegen elkaar glijden.

De rollende delen van een lager verspreiden lading over hun contactpunten met de races wanneer ze worden onderworpen aan een lading.

De verschillende soorten lagers nemen een relatieve constructie aan om al het gewicht te ondersteunen. Het ladingsgewicht werkt als de stuwende kracht voor het lager om te roteren, gebruikmakend van de eenvoudige metaalfunctie van de oppervlakte van de kogel. De laadcapaciteit van een lager wordt bepaald door de grootte, het type en de samenstelling van de rollende onderdelen en door de kooi en het raceontwerp.

Draagvermogen in lagers

Dit is het vermogen van het lager om de krachten te ondersteunen die erop worden uitgeoefend. Er zijn twee hoofdtypen ladingen die door lagers worden ondersteund:

1. Axiale belasting

Dit is de kracht die parallel werkt aan de draaias, vaak "stuwkracht" genoemd. Axiale belastingen treden op wanneer machineonderdelen langs de richting van de as bewegen. In transmissiesystemen van auto's zijn tandwielen en assen voor krachtoverbrenging. Wanneer tandwielen schakelen en draaien, oefenen ze axiale belasting uit langs de as omdat ze in dezelfde richting bewegen als de as van de as.

Lagers die dergelijke belastingen ondersteunen zijn kegelrollagers en axiale kogellagers.

2. Radiale belasting

Deze belasting werkt loodrecht op de rotatieas. Deze ontstaat wanneer de belasting van bovenaf op het lager drukt. In een transportbandsysteem ondervinden de rollen die de band bewegen en ondersteunen radiale belastingen. Dit komt door het gewicht van de materialen op de transportband, dat van bovenaf op de rollen drukt. Types lagers die dergelijke belastingen hoofdzakelijk opvangen zijn kogel- en rollagers.

3. Gecombineerde belasting

In tal van reële toepassingen worden lagers tegelijkertijd onderworpen aan axiale en radiale belastingen. Speciale soorten lagers zoals hoekcontactkogellagers. worden gebruikt om dergelijke belastingen op te vangen. Stel je een auto voor die rechtuit rijdt. Radiale belastingen worden vaak uitgeoefend op de wiellagers door hun gewicht. Op het moment van een bocht is er echter een axiale belasting door zijdelingse krachten die het wiel langs zijn as naar buiten of naar binnen duwen.

Opsplitsing van de dragende elementen

Rolcomponent: Deze elementen kunnen kogels of rollen zijn. Ze bevinden zich tussen twee oppervlakken die ten opzichte van elkaar bewegen.

Binnen- en buitenraces: ze houden de walselementen bij elkaar. Het zijn cirkelvormige sporen waar de walselementen doorheen bewegen.

Kooi of retainer: Het doel hiervan is om de juiste afstand tussen de walselementen te handhaven en te voorkomen dat ze met elkaar in contact komen. Dit bevordert een soepele werking.

Smering: Er wordt vet of olie op het lager aangebracht om wrijving en slijtage te voorkomen. Het smeermiddel zorgt voor een beschermende film tussen de loopvlakken en de wentellichamen en minimaliseert het metaal-op-metaalcontact.

Verzegelen: Dit is een belangrijk onderdeel van het lager. Het is cruciaal voor het reinigen en onderhouden van het smeermiddel in het lager.

• 2RS lagers hebben rubberen afdichtingen aan elke kant van de buitenste omhulling, wat een soort contactafdichting is. Ze zijn ideaal voor gebruik in omgevingen waar vocht, stof en andere verontreinigingen aanwezig zijn.
• ZZ lagers hebben metalen schilden aan beide zijden. Ze zijn goed voor het tegenhouden van grotere deeltjes en creëren minder wrijving dan rubberen afdichtingen, waardoor ze het beste zijn voor hoge snelheden en een betere efficiëntie.

Soorten lagers en hun kenmerken

1. Kogellagers

i) Diepgroefkogellagers:

Dit zijn de meest gebruikte lagertypes. Ze bestaan uit een rij kogels als rollende elementen gevangen tussen races. Ondertussen kunnen ze axiale en radiale belastingen opnemen, maar zijn ze beperkt tot kleine gewichten. Ze vereisen minimaal onderhoud en zijn eenvoudig te installeren. Ze hebben een lage wrijving en weinig geluid en zijn goed voor hogesnelheidstoepassingen zoals elektromotoren.

ii) hoekige contactkogellagers:

Dit type lager heeft binnenste en buitenste loopbanen die ten opzichte van elkaar bewegen in de richting van de as. Hierdoor wordt de axiale belasting door het lager op de behuizing overgebracht. Het kan zware axiale belastingen in beide richtingen aan, evenals radiale belastingen. Dit betekent dat ze gecombineerde ladingen kunnen opnemen. De asladingscapaciteit van deze lagers verbetert als de contacthoek neemt toe. Het is de hoek gemeten tussen het contactpunt van de kogel en de loopbanen en een lijn loodrecht op de lageras. Deze lagers zijn ideaal voor toepassingen met hoge precisie en hoge snelheden, zoals tandwielkasten, CNC werktuigmachinesen pompen.

iii) zelfuitlijnende kogellagers.

Deze lagers verdragen uitlijnfouten tussen de behuizing en de as. Ze hebben twee rijen kogels, sferische loopbanen op de buitenring en twee doorlopende loopbaangroeven in de binnenring. In geval van doorbuiging zorgt de holle vorm van de buitenring ervoor dat de binnenring zich dienovereenkomstig kan herschikken. Voornamelijk geschikt voor radiale belastingen en van toepassing op plaatsen waar uitlijnfouten veel voorkomen, zoals landbouwmachines.

Rollager

i) Cilinderrollagers:

De walselementen zijn cilindrisch in plaats van kogels tussen de loopbanen. Een rol is een element waarvan de lengte groter is dan de diameter. Deze cilindrische vorm maakt contact met de binnenste en buitenste loopbanen mogelijk, waardoor de belasting over een groter oppervlak kan worden verdeeld. Deze constructie is geschikt voor radiale belastingen en niet voor drukbelastingen.

Deze lagers zijn geschikt voor zware belastingen, schokbelastingen en lage wrijving. Toepasbaar voor zware machinetoepassingen en transportbandsystemen.

ii) Tweerijige tonlagers:

Sferische lagers kunnen zowel radiale als axiale belastingen aan. Ze compenseren ook uitlijnfouten. Dit maakt ze zeer veelzijdig en de beste keuze in de lagerfamilie. Ze kunnen kantelen, zwenken en zich aanpassen aan hoekafwijkingen om contact te houden en belastingen gelijkmatig te verdelen. Dit minimaliseert de onderhoudskosten en verlengt de levensduur. Hierdoor zijn ze ideaal voor een groot aantal toepassingen: Robots, astronomie, terreinwagens en pompen.

iii) Kegellagers:

Kegellagers zijn de onbetwiste kampioenen in lastdragen en nemen zowel radiale als axiale krachten moeiteloos op. Ze garanderen een soepele rotatie, vooral bij scherpe bochten. De rollen worden tussen twee loopbanen geplaatst die secties zijn van een holle kegel. Deze kegel fungeert als het lastdragende element. Kegellagers kunnen ruggelings worden toegepast om in beide richtingen een gelijkwaardige ondersteuning van de axiale belasting te verkrijgen. Toepasbaar in versnellingsbakken en wielnaven van auto's.

Naaldlagers

Ze hebben cilindrische rollen die lijken op naalden door hun kleine radiale afmeting. Hierdoor passen er meer rollen in dezelfde ruimte, wat het contactoppervlak met de loopvlakken vergroot. Hun slanke cilindrische rollen maken ze ideaal voor hoge radiale belastingen. Ze bestaan in twee types: naaldlagers met binnenring en naaldlagers zonder binnenring.

Door hun kleine formaat zijn ze geschikt voor toepassingen waar de ruimte beperkt is vanwege de kleine speling tussen de behuizing en de as. Ze vinden hun toepassing in motorfietsen, compressoren, pompen en de textielindustrie.

Druklagers

i) Drukkogellager

Dit zijn speciale types kogellagers die ontworpen zijn voor axiale belastingen. Ze zijn niet bestand tegen radiale belastingen. Drukkogellagers bieden een soepele werking en minimaal geluid en zijn geschikt voor toepassingen met hoge snelheden. De keuze tussen eenlagers in één richting of lagers in twee richtingen hangt af van de vraag of de belasting in één richting of in twee richtingen gebeurt. Toepasbaar in automotive transmissie, draaibankmachinesen turbines.

ii) Drukrollager

Bestaat uit conische of cilindrische rollen die loodrecht op de as staan. Ze bieden dus een hoge axiale stijfheid met minimale wrijving en sterke axiale belastingen, waardoor ze ideaal zijn voor zware toepassingen. Drukrollen zijn bestand tegen lichte schokken en axiale spanningen in één richting. Voor toepassingen met lage snelheden worden ze vaak gebruikt in omgevingen waar drukkogellagers onpraktisch zijn. Voorbeelden van toepassingen zijn kraanhaken, lieren, walserijen en stuurinrichtingen in auto's.

Magnetische lagers

Magneetlagers gebruiken elektromagneten om roterende assen in de lucht te laten zweven zonder fysiek contact. Daarom zijn het slijtagevrije lagers. Bovendien is de maximale relatieve snelheid die ze aankunnen onbeperkt. Magnetische lagers kunnen bepaalde uitlijnfouten verdragen omdat de positie van de as automatisch wordt aangepast op basis van zijn middelpuntmassa. Ze worden toegepast in MRI-machines, hogesnelheidstreinen, enz.

Gegroepeerd in twee types;

1. Actieve magnetische lagers hebben elektromagneten rond de assen om de positie vast te houden. Als er een verkeerde uitlijning is, pikken sensoren het signaal op en past het systeem zich aan de oorspronkelijke positie aan.
2. Passieve magnetische lagers gebruiken een permanente magneet om het magnetische veld rond de as in stand te houden. Er is dus geen stroomtoevoer nodig. Omdat deze technologie zich echter nog in de beginfase bevindt, is het systeemontwerp nog steeds een uitdaging.

Vloeistoflager

Gebruikt vloeistof of gas onder druk om ladingen op te tillen en te ondersteunen. Ze zijn prijzenswaardig vanwege hun vermogen om wrijving en slijtage te verminderen, trillingen te dempen en zware lasten te hanteren. Ze hebben een langere levensduur onder zware omstandigheden, waardoor ze kosten besparen.

Glijlager

Glijlagers kunnen ook worden aangeduid als bussen of glijlagers. Dit zijn eenvoudige types lagers met cilindrische vorm of geflensde bussen met glijvlakken. Ze werken onder lage wrijving en hun ontwerp is onderhoudsvrij. Ideaal wanneer smering onpraktisch is op plaatsen zoals hydraulische cilinders, ophangingssystemen, scharnierende gewrichten, enz.

Overwogen factoren bij het kiezen van een lager voor je systeem

1. Type en capaciteit van de lading

Lagers zijn ontworpen om drie soorten belastingen aan te kunnen: axiale, radiale en gecombineerde belastingen. Het bepalen van het type en de omvang van de belastingen die het lager moet ondersteunen, zorgt voor optimale prestaties en een lange levensduur.

2. Bedrijfssnelheid en -omstandigheden

Lagers zijn ontworpen om bepaalde snelheidslimieten te weerstaan en de keuze van het lager moet afgestemd zijn op de gespecificeerde vereisten van de machine. Bovendien moet rekening worden gehouden met de omgevingsomstandigheden. Zo zijn kogellagers door hun ontwerp over het algemeen geschikt voor hoge snelheden. In zware omgevingsomstandigheden, zoals landbouwmachines, zijn afgedichte lagers met verbeterde bescherming tegen stof essentieel.

3. Smering en onderhoud

Smering is essentieel voor een lange levensduur van lagers. Afgedichte lagers worden levenslang gesmeerd en zijn zelfsmerend wanneer ze in bedrijf zijn, terwijl oliegesmeerde lagers geschikt zijn wanneer temperatuurregeling en onderhoud cruciaal zijn.

4. Montage en assemblage

Het lagerontwerp moet eenvoudige installatie en onderhoud mogelijk maken. Flens- en kussenblokken zijn geschikt voor eenvoudige montage, terwijl gedeelde lagers geschikt zijn voor demontage en eenvoudigere montage.

5. Kosten en onderhoudsvereisten

Sommige lagers hebben hogere aanloopkosten, maar minder onderhoud, waardoor ze op termijn kostenvriendelijker zijn. In kritieke toepassingen zoals lucht- en ruimtevaart is het van cruciaal belang om eersteklas lagers met een langere levensduur te gebruiken. Dit voorkomt stilstand, wat ernstige gevolgen kan hebben.

6. Beperkingen in grootte en ruimte

Het lagertype en de lagergrootte zijn afhankelijk van de beschikbare ruimte in het systeem. Toepassingen met beperkte ruimte zijn het meest geschikt voor lagers met een dunne doorsnede. Naaldlagers kunnen grote belastingen op kleine oppervlakken opvangen.

7. Materiaal

Lager materiaal kan duurzaamheid en prestaties sterk beïnvloeden. Afhankelijk van de toepassing werkt het lager onder verschillende omstandigheden. Verschillende materialen zijn bestand tegen verschillende omstandigheden. Bijvoorbeeld, standaard stalen lagers zijn van hoogwaardig staal en kunnen verschillende toepassingen aan. Roestvrijstalen lagers zijn ontworpen om corrosieve omgevingen te weerstaan. In extreme omstandigheden kunnen keramische lagers echter een betere duurzaamheid bieden. Keramische lagers zijn geweldige opties voor hoge snelheden, laag gewicht en hoge temperaturen.

Conclusie

Afhankelijk van de vereisten van een systeem vervult het grote assortiment beschikbare lagers een uitgebreide lijst functies. Een goed afgestemd lager kan het verschil maken. Het garandeert goede prestaties en een lange levensduur van mechanische systemen. Door een weloverwogen beslissing te nemen, kunnen ingenieurs de prestaties verbeteren, de stilstandtijd minimaliseren en ervoor zorgen dat alles probleemloos blijft draaien. Uiteindelijk is het juiste lager niet slechts een klein onderdeel; het is de sleutel om de hele operatie in vorm te houden.