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Gleitlager

Informationen

Gleitlager finden häufig in der Lagerbauart, ähnlich wie Wälzlager im Maschinen und Gerätebau, Verwendung.

Die Aufgabe eines Gleitlagers ist es mindestens zwei bewegliche Teile abzustützen und/oder zu führen. Die auftretenden Kräfte werden durch die Funktion des Gleitlagers aufgenommen und übertragen. Zwischen zwei Lagerkörpern und dem gelagerten Bauteil erfolgt dann die Gleitbewegung. Oder anders ausgedrückt, bezeichnet man als Gleitlager eine Lagerung, bei welcher ein zu bewegendes Bauteil auf der Gleitfläche gleitet. Das zu bewegende Bauteil wäre z.B. eine Welle oder ein Gestänge in einem Hydraulikzylinder, das feste Bauteil wäre eine feststehende Lagerbuchse oder eine Lagerschale.

Eigenschaften

Gleitlager erfüllen je nach Anwendung die unterschiedlichsten und schwierigsten Anforderungen. Dass diese auch ohne Probleme erfüllt werden, weisen Gleitlager je nach Anwendungsgebiet unterschiedliche Verwendungseigenschaften und Materialien auf.

Die besonderen Eigenschaften der z.B. Metall-Polymer-Verbundgleitlager ergeben sich aus der Verbindung bzw. Kombination von Kunststoffen und Metallen. Einige Gleitlager weisen dämpfende Eigenschaft gegenüber Stößen, Vibrationen und Erschütterungen auf. Dies resultiert aus dem verwendeten Werkstoff, da sie nachgiebiger sind. Durch diesen Aufbau laufen sie in Ihrer Anwendung relativ geräuscharm. Der Verzicht auf Lagerrollen macht Gleitlager robust und in vielen Fällen auch schmutzunempfindlicher. Zusätzliche Abdichtungen sind nur in wenigen Fällen zu berücksichtigen.

Da Gleitlager eine hohe Reibung durch die Gleitbewegung erzeugen, sind viele nicht wartungsfrei. Ein nicht wartungsfreies Gleitlager benötigt daher regelmäßige Schmierung und Wartung. Durch die erhöhte Reibung kann auch im Allgemeinen der Wirkungsgrad geringer ausfallen als bei den Wälzlagern. Nicht zu umgehen ist die Gleitlagereigenschaft des hohen Anlaufmoments. Wichtig ist, jedes Gleitlager in seiner spezifischen Bauform hat besondere Haupteigenschaften. Diese sind nach Hersteller variabel.

Z.B., werden Lagertypen aus Bronze gefertigt, wird durch das Material das Gleitlager korrosionsbeständig und anti-magnetisch. Die Verwendung von Edelstahl (Niro) sorgt ebenfalls für gutes Gleit- und Verschleißverhalten und neben der hohen Belastbarkeit zusätzlich für Schlagfestigkeit. Hinzu kommt eine gewisse chemische Korrosionsbeständigkeit gegen Säuren und Laugen. Gleitlager sind bei Temperaturen im Bereich von -200 bis zu +250 °C einsetzbar. Diese beiden Werte stellen nur die Extremwerte dar. Sämtliche Gleitlager sind auf ihre spezifische Temperaturwerte im Einsatzbereich zu prüfen. Fragen Sie nach oder vergleichen Sie diesbezüglich die Herstellerangaben.

Vorteile

  • Die Tragflächen von Gleitlagern sind relativ unempfindlich gegen Stöße, Vibrationen und Erschütterungen.
  • Gleitlager laufen vorwiegend geräuscharm
  • Sie sind robust und meist auch schmutzunempfindlich
  • Selten werden zusätzliche Abdichtungen benötigt.
  • Die Lagerbuchsen werden auch geteilt ausgeführt. Dies erweist sich bei besonderen Konstruktionen als vorteilhaft.

Nachteile

  • Bei einigen Gleitlagertypen ist ein höheres Anlaufmoment nicht zu vermeiden.
  • Eine ausreichende Wartung und Schmierstoffversorgung ist bei nicht wartungsfreien Gleitlagern wichtig.
  • Im Allgemeinen und im Vergleich ist der Wirkungsgrad von Gleitlagern etwas geringer als bei Wälzlagern.

Werkstoff

Die verwendeten Gleitlagerwerkstoffe sind sehr verschieden. So kann zum Beispiel ein Gleitlager aus Bronze (Kupfer-Zinn-Legierung) bestehen oder aus Weißmetall (Blei-Zinn-Legierung) mit Blei legiertem Lagermetall. Andere Gleitlager sind aus Aluminiumlegierungen, Kunststoffen (PTFE), Keramik oder Messinglegierungen. In der Anfangszeit des Maschinenbaus wurden Gleitlager sogar aus Pockholz gefertigt.

Die unterschiedlichen Materialien, wie z.B. Stahl, Bronze, Kunststoffe, werden auch in Verbundkonstruktionen hergestellt. Als Verbundkonstruktion zählt z.B. ein Metall-Polymer-Verbundgleitlager. Diese Materialverbindungen ermöglichen verschleißarme Gleiteigenschaften und das bei gleichzeitiger hoher Tragfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Verbundgleitlager können zudem auch für die kleinsten radialen oder axialen Bauräume verwendet werden. Wichtig ist, dass der Werkstoff des Gleitlagers in der Regel weicher gewählt werden sollte als der der Welle. Dies garantiert, dass der Verschleiß oder der Schaden vorwiegend am günstigeren und einfacheren ersetzbaren Bauteil auftritt. Denken Sie an die Wirtschaftlichkeit Ihres Antriebs.

Funktion

Im Gleitlager ist ein direkter Kontakt zwischen den Bauteilen, die sich verhältnismäßig zueinander bewegen. Die Bewegung ist keine rollende, wie bei Wälzlagern, sondern eine gleitende.

Durch die Gleitreibung wird ein Widerstand verursacht. Dieser Widerstand kann durch die Wahl von reibungsarmen Materialkombinationen gering gehalten werden. Zudem sorgt die richtige Schmierung, die die Kontaktflächen voneinander trennt, für einen reibungsarmen Lauf.

Als Hinweis in Bezug auf die Schmierung ist angemerkt: Der Schmierfilm bei Vollschmierung erfordert einen Zusatzaufwand. Entsprechend kommt dieser Aufwand nur für große Lager in großen Maschinen in Frage.

Ein Effekt der Reibung im Gleitlager ist, dass der Gleitwiderstand ein Teil der Bewegungsenergie in Wärmeenergie umwandelt. Die entstehende Wärmeenergie fließt in die Lagerteile und ist gegebenenfalls abzuleiten.

Neben der entstehenden Wärmeenergie, die durch die Gleitbewegung entsteht, ist ebenfalls in den Kontaktflächen ein Materialverschleiß zu verzeichnen. Dieser begrenzt selbstverständlich die Lebensdauer des Gleitlagers. Die Lebensdauer und Reibung des Gleitlagers hängt neben der Schmierung und der Werkstoffpaarung zu dem von weiteren Faktoren ab. Wesentlich sind auch die spezifische Lagerbelastung, Gleitgeschwindigkeit, Gegenlauffläche, Temperatur und Dauer des Betriebs.

Wie auch bei Wälzlagern gibt es unberechenbare Faktoren wie Verunreinigung oder Korrosion, z.B. durch Trockenlauf oder veraltetem Schmiermittel. Werden Ihnen von Herstellern Laufzeit-und Lebensangaben in Bezug zu Gleitlagern mitgeteilt, gehen Sie davon aus, es kann sich nur um Richtwerte handeln. Die Lebensdauer eines Gleitlagers ermittelt sich aus den Faktoren des Anwendungsgebiet und der Art der Schmierung. Unterschieden werden die Trockenschmierung und die Fettschmierung.

Für die Gebrauchsdauer wird der Wert [pv] angegeben – Lagerbelastung = [P] / Geschwindigkeit = [v]. Bei steigendem pv Wert sinkt die Lebensdauer des Lagers.

Gleitlager sind radial- oder axialbeweglich.
Im ersten Fall, der radialen Bewegung der Gleitpartner, wird das Lagerspiel zwischen Welle und Lagerkörper gewährleistet

Im Fall der axialen Bewegung resultiert das Lagerspiel nachdem die Lagerung über eine gemeinsame Welle zwei zugeordnete Axialflächen aufweist. Aus den gegenüberliegenden Gleitflächenabständen ergibt sich die resultierende Summe des Lagerspiels.

Anwendungsgebiet

Da es Gleitlager mit diversen Verwendungseigenschaften gibt, ist auch das Anwendungsgebiet breit gefächert. Allgemein können wir aber für Sie festhalten, dass z.B. bei Schwenk- oder Axialbewegungen oder bei Stoßbeanspruchung und Schmutzbelastung Gleitlager mit eher niederen Drehzahlen empfohlen werden, was das Anwendungsgebiet eingrenzt

Auch für universelle Aufgaben werden Gleitlager eingebaut. U.a. bei großen Landmaschinen, Baumaschinen und auch im Fahrzeugbau.

Generell werden Gleitlager bei Anwendungen gebraucht oder verbaut, welche eine einfache Ausführung und einen niedrigen Preis erfordern. Ist das Risiko vor Korrosion hoch oder werden die Maschinen bei hohen oder tiefen Temperaturen in Betrieb genommen, empfiehlt sich auch hier die Lagerung mit Gleitlagern zu realisieren.

Gleitlager werden auch bei Anwendungen gebraucht, bei denen eine lange Lebensdauer erforderlich ist oder besondere Standzeiten erreicht werden müssen, z.B. bei Wasser- und Dampfturbinen, Generatoren, Kreiselpumpen, usw. Ebenfalls werden bei schweren Schiffswellenlagern Gleitlager verwendet

In Anwendungsfeldern, meist im Bereich der Flüssigkeitsreibung, in denen ein verschleißfreier Lauf erforderlich ist, werden gerne Gleitlager verwendet. Gleitlager in Form von Gelenkköpfen, verbaut an Hydraulikzylinder oder ähnlichen Ausführungen, werden in Baumaschinen, Landmaschinen, Recycling-Pressen, Hebezeugen und ähnlichen Hochleistungsanlagen verwendet.

Wartung von Gleitlagern

Die Wartung von Gleitlagern ist unterschiedlich. Genauso vielfältig, wie die Lager erhältlich sind, ist ihre Wartung. So gibt es Lager die:

  • wartungsfrei
  • wartungsarm
  • wartungspflichtig
  • wartungsintensiv

sind.

Allgemein kann aber gesagt werden, Nachschmieren ist bei den meisten Gleitlagern eine wesentliche Grundvoraussetzung. Damit gewährleisten Sie eine lange Lebens- und Gebrauchsdauer. Dies gilt insbesondere bei z.B. wartungspflichtigen Gelenklagern und Gelenkköpfen.

Das Ziel davon ist, dass neues Fett Verunreinigungen (Abrieb, Verunreinigungen), als auch verbrauchtes Schmierfett, aus der Kontaktzone ableitet.

Wie nachgeschmiert wird, kann berechnet werden, oder ist aus den Herstellerangaben zu entnehmen. Zweites sind allerdings nur Richtwerte. Das besonders Wichtige ist, die größt möglichste und erreichbare Gebrauchsdauer geht mit der Häufigkeit der Nachschmierung einher. Faktoren für häufiges Warten, bzw. Nachschmieren wären:

  • Wie ist Größe der Belastung?
  • Wie ist die Wirkungsweise der Belastung?
  • Wie ist der Schwenkwinkel?
  • Wie ist die Schwenkfrequenz?
  • Wie ist hoch oder niedrig ist die Betriebstemperatur?
  • Wie ist die Abdichtung des Gleitlagers?
  • Wie gestalten sich die Umwelteinflüsse?

Wenn beim Nachschmieren die folgenden Bedingungen eingehalten werden können zuverlässig längere Gebrauchsdauerwerte erreicht werden.

  • Verwenden Sie idealerweise das gleiche Schmierfett wie bei Erst-Befüllung des Lagers.
  • Schmieren Sie die Lagerstellen im betriebswarmen Zustand nach.
  • Stehen längere Betriebsunterbrechungen an, schmieren Sie nach.