Gleitlager

Der Einsatz von Gleitlagern in ihrer einfachsten Form geht mindestens bis auf die alten Ägypter zurück, eventuell sogar auf die Zeit vor der Erfindung des Rads. Heute findet man Gleitlager überall, wo eine Relativbewegung zwischen zwei Flächen stattfindet – das umfasst so ziemlich alles vom Haushaltsgerät bis zur Industrieanlage.

Lager sind tribologische Elemente, die Lasten aufnehmen und direkten Kontakt zu einem sich relativ dazu bewegenden anderen Teil haben. Dabei kann es sich um eine Gleit- oder Drehbewegung handeln.

Es gibt grundsätzlich zwei verschiedene Arten von Lagern: Gleitlager und Rollenlager. Weitere Lagertypen sind hydrodynamische Gleitlager, die Lasten auf einem dünnen Gas- oder Flüssigkeitsfilm aufnehmen, Magnetlager, die Lasten mithilfe von magnetischen Feldern aufnehmen, Festkörpergelenke, die Lasten über ein biegsames Element aufnehmen sowie Steine, die in Uhren und Weckern eingesetzt werden.

GLEITLAGER

Gleitlager, die auch Buchsen oder Gleitlagerbuchsen genannt werden, haben üblicherweise eine zylindrische Form und enthalten keine beweglichen Teile.

Zu den Standardformen gehören zylindrische Buchsen für radiale Lasten, Bundbuchsen für radiale und axiale Lasten, Anlaufscheiben und Bundscheiben für schwere Axiallasten und Gleitplatten in verschiedensten Formen. Sie sind auch in individuellen Sonderanfertigungen, also in speziellen Formen, als Sonder Bundbuchse mit bestimmten Merkmalen (Nuten, Bohrungen, Kerben, Laschen etc.) oder in Sondermaßen erhältlich.

Gleitlager werden bei Gleit-, Dreh-, Hub- oder Schwenkbewegungen eingesetzt. In Gleitanwendungen dienen sie als Gleitlager, Gleitschienen und Gleitstreifen. In solchen Anwendungen sind die Gleitflächen meist flach, eventuell auch zylindrisch, und die Bewegungen immer linear und nicht rotierend. Bei Drehanwendungen sind die Flächen zylindrisch und die Bewegungen uni- oder bidirektional. Bei Hub- oder Schwenkbewegungen sind die Gleitflächen flach oder zylindrisch, die Bewegungen aber bidirektional.

Gleitlager können massiv oder, zur einfacheren Installation, mit einer Stoßfuge (gerollte Lager) hergestellt werden. Wichtig ist, dass das für die Anwendung passende Gleitlager gewählt wird. Hohe Lasten erfordern Gleitlager mit größerer Kontaktfläche und höherer Belastbarkeit. Gleitlager mit Festschmierstoffen sind für den Betrieb bei höheren Temperaturen ausgelegt als öl- oder fettgeschmierte Gleitlager. Bei Anwendungen mit hohen Drehzahlen wiederum benötigt man spezielle Schmierstoffe, um die Wärmeentwicklung und Reibung zu minimieren.

Gleitlager werden in verschiedenen Bauformen hergestellt, die Produktauswahl hängt von den Betriebsbedingungen der Anwendung und den Leistungsanforderungen ab.

Metall-Polymer Gleitlager bestehen aus einem Metallrücken, in der Regel aus Stahl oder Bronze, auf den eine poröse Bronzeschicht aufgesintert ist, die mit einer Laufschicht aus PTFE und Additiven imprägniert wird, die das Gleitlager reibungsarm und verschleißfest macht. Diese Gleitlager können im Trockenlauf oder mit externer Schmierung laufen. Standardformen sind: Buchse, Bundbuchse, Anlaufscheibe, Bundscheibe und Streiifen bzw. Platte. 

Gleitlager können auch aus technischen Kunststoffen bestehen, die sowohl unter trockenen als auch geschmierten Betriebsbedingungen für eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und geringe Reibung sorgen. Dank Spritzgussverfahren können die Gleitlager in nahezu jeder Form und aus unterschiedlichen Granulaten im Verbund mit Füllstoffen und Festschmierstoffen gefertigt werden. Sie weisen eine ausgezeichnete Formbeständigkeit, niedrige Reibungskoeffizienten und eine gute Wärmeleitfähigkeit auf. 

Faserverstärkte Verbundlager sind eine weitere Art von Gleitlagern, die aus einem faserverwobenen, glasfaserverstärkten Epoxidrücken mit unterschiedlichen reibungsarmen, verschleißfesten Laufschichten bestehen. Dieser Aufbau ermöglicht die Aufnahme hoher statischer und dynamischer Lasten, während die inerte Beschaffenheit ideal für korrosive Umgebungen ist.

Monometallische, bimetallische und Sinterbronzelager sind auf den Einsatz in Industrieanwendungen mit hohen Lasten und Bewegungen mit geringen Drehzahlen an Land und unter Wasser ausgelegt. Massivbronzelager, mit Schmierstoffen imprägniert, bieten einen wartungsfreien Betrieb in Hochtemperaturanwendungen, während mono- und bimetallische Gleitlager sich für geschmierte Anwendungen eignen.

Rollenlager

Wälzlager nutzen Kugeln (Kugellager) oder zylindrische Rollen (Rollenlager bzw. „Nadellager“). Diese Elemente besitzen Lagerringe oder Laufbahnen, die Bewegungen bei sehr geringem Gleitwiderstand ermöglichen. Kugellager, der häufigste Typ des Rollenlagers, können sowohl radiale als auch axiale Lasten aufnehmen.

Dennoch sind Wälzlager unter denselben Bedingungen wie Gleitlager anfällig für fehlerhafte Betriebszustände wie Brinellierungseffekte, Riffelbildung (False Brinelling) und Verschleiß. Von Brinellierungseffekten spricht man, wenn der Laufring eines Lagers sich aufgrund einer Stoßbelastung verformt. Riffelbildung entsteht durch den Druck durch wiederholte Belastung unter statischen Bedingungen, Verschleiß dagegen aufgrund unzureichender Schmierung bei oszillatorischen Bewegungen. Hier verformen sich die Kugeln bei Überlastung und führen zum Versagen des Lagers. Zylindrische Rollenlager, für schwerere Lasten ausgelegt, haben mehr Kontakt zum Laufring, sodass die Last über eine größere Fläche verteilt wird. Sie eignen sich allerdings nicht gut für Anwendungen mit Axiallasten.

GLEITLAGER IM VERGLEICH ZU ROLLEN- UND NADELLAGERN

Da es große Unterschiede zwischen Gleitlagern und Rollenlagern gibt, können diese nicht beliebig ausgetauscht werden 

• Aufgrund ihres komplexen Aufbaus aus mehreren Komponenten, der präzisen Fertigung und der anspruchsvollen Installation sind Wälzlager in der Regel deutlich teurer als Gleitlager
• Wälzlager eignen sich besser für Anwendungen, in denen eine präzise Wellenpositionierung und/oder eine extrem geringe Reibung erforderlich ist
• Aufgrund ihrer größeren Kontaktfläche und besseren Anpassungsfähigkeit können Gleitlager höhere Lasten aufnehmen und sind widerstandsfähiger gegenüber hohen Stoß- und Randbelastungen
• Gleitlager gleichen Fluchtungsfehler besser als manche Wälzlager aus und senken damit Kantenbelastungen
• Das schlanke, einteilige Design und kleinere Gehäuse der Gleitlager ermöglicht enorme Platz- und Gewichtseinsparungen 
• Dank einer höheren Beständigkeit gegenüber Schwingungen haben Gleitlager eine längere Lebensdauer
• Gleitlager sind beständiger gegenüber Schleuderdrehzahlen als Wälzlager und weisen bessere Dämpfungseigenschaften (Reduzierung von Geräuschen und Schwingungen) auf
• Da Gleitlager im Vergleich zu Wälzlagern keine beweglichen Teile enthalten, kommt es zu weniger Laufgeräuschen, zudem sind bei sachgemäßer Systemschmierung unbegrenzte Drehzahlen möglich 
• Die direkte Installation von Gleitlagern in einfach gefertigte Gehäuse schließt Installationsschäden, wie sie bei Wälzlagern vorkommen, praktisch aus
• Nichtmetallische Gleitlager weisen eine bessere Korrosionsbeständigkeit als normale Wälzlager auf
• Gleitlager können im Trockenlauf eingesetzt werden, wodurch keine Zusatzkosten für Schmiersysteme, Schmiermittel und Ausfallzeiten während der Wartung entstehen
• Gleitlager können im Trockenlauf bei hohen Temperaturen und auch bei Vorhandensein von Kontaminationsstoffen eingesetzt werden.