Wälzlager

Was sind Wälzlager?

Wälzlager gehören zu den am häufigsten genutzten Lagerbauarten. Bei Wälzlagern handelt es sich Maschinenelemente, die rotierende Bewegungen mittels Wälzkörpern realisieren. Dabei verringern rollende Körper zwischen dem Innenring und dem Außenring den Reibungswiderstand.

Aufbau und Funktionsweise von Wälzlagern

Typisch bestehen Wälzlager aus Innenring, Außenring, Wälzkörpern wie Kugeln oder Rollen und einem Käfig. Der Innenring wird auf der Welle befestigt und der Außenring im Gehäuse verankert. Auf der Außenseite des Innenrings und auf der Innenseite des Außenrings liegt die sogenannte Lagerlaufbahn. Auf dieser bewegen sich die Wälzkörper, die sich um ihre eigenen Achsen drehen. Die Wälzkörper dienen dazu, dass sich Innen- und Außenring bei minimaler Reibung bewegen können. Damit die Reibung möglichst gering bleibt und es zu keinem Verschleiß kommt, müssen die Lagerlaufbahnen ausreichend mit Fett oder Öl geschmiert sein. Der Käfig befindet sich zwischen dem Innen- und Außenring. Seine Funktion liegt darin, die einzelnen Wälzkörper voneinander zu trennen. 

Arten von Wälzlagern

Es existieren verschiedene Bauformen, die sich durch ihre Wälzkörper und Einsatzbereiche unterscheiden:

Rillenkugellager

Rillenkugellager bestehen aus Innenring, Außenring und Kugeln, die in tiefe Rillen laufen. Sie tragen überwiegend radiale Lasten, können aber auch moderate axiale Kräfte aufnehmen. Durch die kompakte Bauform mit Innenring und Außenring ermöglichen sie hohe Drehzahlen und reduzieren die Reibung signifikant. Typische Bauformen sind Miniatur- und Dünnring-Ausführungen, geeignet etwa für Spindellagerungen in CNC-Maschinen.

Schrägkugellager

Schrägkugellager weisen versetzte Laufbahnen aus, sodass sie kombinierte Radial- und Axialkräfte aufnehmen können. Es gibt sie als einreihige Versionen für eine Belastungsrichtung sowie als zweireihige Ausführungen für beidseitige axiale Lastaufnahme. Die zylindrisch-wickelbare Bauart sorgt für hohe Steifigkeit und ermöglicht den Einsatz bei hohen Drehzahlen.

Pendelrollenlager

Pendelrollenlager sind zweireihige Radiallager mit kugeliger Außenringlaufbahn. Durch ihre Konstruktion gleichen sie Fluchtungsfehler zwischen Welle und Gehäuse aus. Sie führen vorwiegend radiale Lasten bei niedrigen bis mittleren Drehzahlen. Die Lagerform ist robust und wird typischerweise in Landmaschinen oder der Chemie- und Pumpentechnik verwendet.

Zylinderrollenlager

Zylinderrollenlager setzen auf zylindrische Rollen als Wälzkörper. Sie zeichnen sich durch ihre hohe radiale Tragfähigkeit aus und sind besonders für schwere radiale Lasten ausgelegt. Axiale Kräfte können sie nur in geringem Maße aufnehmen. Typische Einsatzgebiete sind Industriegetriebe, mechanische Pressen, Elektromotoren sowie Pumpen und Kompressoren.

Kegelrollenlager

Kegelrollenlager kombinieren Kegelform-Wälzkörper mit einem gekennzeichneten Innen- und Außenring und bieten besondere Tragfähigkeit bei gleichzeitiger Aufnahme axialer sowie radialer Kräfte. Sie erfordern hohe Fertigungsqualität und werden häufig paarweise installiert, etwa bei Fahrzeugradlagerungen oder schweren Getrieben

Nadellager

Nadellager verwenden lange, dünne Wälzkörper (Nadeln), die eine hohe Tragfähigkeit bei sehr kompakter Bauform ermöglichen. Sie sind ausschließlich radial belastbar und eignen sich für enge Einbauräume. Bei Bedarf axialer Lastaufnahme können kombinierte Varianten mit axialer Kugelrolle eingesetzt werden.

Gleitlager

Gleitlager funktionieren ohne Wälzkörper, stattdessen gleitet ein Gleitkörper direkt über die Lagerzone. Diese Lagerart eignet sich für Anwendungen mit einfachen Anforderungen, geringen Drehzahlen und sehr kleinem Bauraum. Sie wird ergänzend eingesetzt, wenn Wälzlager nicht nötig sind.

Anwendungsbereiche von Wälzlagern

Wälzlager werden in vielen Bereichen eingesetzt. Sie sind beispielsweise in Elektromotoren, Fahrzeugachsen, Industriegetrieben, Förderanalgen, Automobilen oder Werkzeugmaschinen zu finden. Aber auch in der Medizintechnik, in der Lebensmittelverarbeitung und in der Robotik werden sie eingesetzt. 

Wälzlager Lebensdauer

Die Lebensdauer von Wälzlagern kann sehr stark variieren. Sie reicht von wenigen hundert Stunden bei Haushaltsgeräten, bis hin zu 100.000 Stunden für Lauflager von Schiffen, Grubenpumpen oder Papiermaschinen. Je nach Belastung ist eine Lebensdauer von 2 bis 3 Milliarden Umdrehungen möglich. 

Die Lebensdauer von Wälzlagern lässt sich nach ISO 281 berechnen. Zu den wichtigsten Faktoren für die Berechnung gehören:

• Lagerbelastung
• Oberflächengüte 
• Verschmutzung
• Schmierzustand

Hersteller von Wälzlagern

SKF

SKF wurde 1907 in Göteborg gegründet und ist ein führender Hersteller von Wälzlagern, Dichtungen und Mechatroniksystemen. Das Unternehmen betreibt über 120 Produktionsstätten in 28 Ländern, stellt hohe Qualitätsstandards sicher und bietet ein breites Spektrum an Produkten für Maschinenbau, Automobilindustrie und industrielle Anwendungen.

FAG

FAG (Fischer’s Automatische Gussstahlkugelfabrik) wurde 1905 registriert und gehört seit 2001 zur Schaeffler-Gruppe, die auch die Marken INA und LuK umfasst. FAG ist spezialisiert auf Präzisionswälzlager, die in Industrie, Luft- und Raumfahrt und Automobiltechnik eingesetzt werden. FAG zusammen mit INA bildet weltweit den zweitgrößten Wälzlagerkonzern nach SKF.

INA

INA steht für Industrie-Nadellager und revolutionierte 1949 mit der Entwicklung des Nadelkäfigs Nadellager. INA ist Teil der Schaeffler-Gruppe und produziert weltweit Nadellager, Gleitlager, Linearsysteme sowie Lösungen für Automobil- und Industriebranche.

Timken

Timken wurde 1899 gegründet und ist ein globaler Hersteller von Wälzlagern und Produkten der Kraftübertragung. Mit einem Umsatz von 4,6 Mrd. USD (2024) und rund 19 000 Mitarbeitenden ist Timken global aktiv. Das Sortiment umfasst Kegelrollenlager, Kugellager, Gleitlager, Präzisionslager und Komplettbaugruppen.

Wie wird ein Wälzlager geschmiert?

Wälzlager müssen regelmäßig geschmiert werden, um eine hohe Lebensdauer zu ermöglichen. Die Schmierung reduziert Reibung und schützt vor Verschleiß. Es gibt zwei Arten, um Wälzlager zu schmieren: Fettschmierung und Ölschmierung. Die Entscheidung welche Art sinnvoller ist, hängt von der Drehzahl, der Temperatur und den Umweltbedingungen ab. 

Wie werden Wälzlager hergestellt? 

Mit einem hochpräzisen Fertigungsprozess werden Wälzlager produziert. Als erstes werden die Ringe und Wälzkörper gedreht, geschliffen und gehärtet. Anschließend erfolgt die Montage. Hierbei werden die Wälzkörper zwischen Innen- und Außenring eingesetzt und durch einen Käfig geführt. Zuletzt wird noch eine Qualitätsprüfung durchgeführt. Bei der Prüfung werden die Wälzlager auf Belastbarkeit, Materialhärte und Rundlauf geprüft. 

Wie erkennt man defekte Wälzlager? 

Ein typisches Anzeichen für ein defektes Lager sind ungewöhnliche Geräusche. Weitere Anzeichen können übermäßige Erwärmung, Vibrationen oder Leistungsverlust sein. Um einen Defekt festzustellen, werden Schwinganalysen durchgeführt. 

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