Axiallager und Radiallager - Wo liegt der Unterschied?

Das besondere Merkmal von Gleitlagern ist eine gleitende Bewegung zwischen zwei Flächen, welche eine Relativbewegung zueinander ausführen. In den meisten Fällen steht die eine Fläche still, die andere führt eine rotierende Bewegung mit einer mehr oder weniger hohen Drehzahl aus. Gleitlager benötigen eine ausreichende Schmierung, damit sie nicht vorzeitig verschleißen. Diese kann, je nach Ausführung der Gleitlager, auf hydrodynamische oder hydrostatische Art erfolgen.

Beim hydrodynamischen Gleitlager baut sich ein geschlossener Schmierfilm erst kurz nach der Anlaufphase beim Start durch die Drehbewegung auf.

Beim hydrostatischen Gleitlager wird dagegen schon vor dem Start das Schmiermittel mit Druck beaufschlagt. Damit baut sich ein geschlossener Schmierfilm zwischen den sich später relativ zueinander bewegenden Flächen auf, auch, wenn diese noch stillstehen.

Axiallager Radiallager Unterschied

Das entscheidende Kriterium, Axiallager Radiallager Unterschied, ist die Richtung der Last, welche auf ein Lager wirkt.

Wenn eine sich um die eigene Achse drehende Welle mit einer äußeren Kraft belastet wird, deren Wirkungslinie rechtwinklig zur Drehachse verläuft, so handelt es sich um eine Radialkraft. Für die Aufnahme einer solchen Radialkraft ist mindestens ein, in der Regel sind es jedoch zwei, Radiallager notwendig.

Wenn jedoch diese sich um die eigene Achse drehende Welle von einer äußeren Kraft belastet wird, deren Wirkungslinie sich mit der Drehachse deckt oder parallel zu dieser mit einem gewissen Abstand verläuft, so handelt es sich um eine Axialkraft. Auch diese Axialkraft muss natürlich von mindestens einem Axiallager aufgenommen werden.

Eigenschaften Gleitlager

• Gleitlager sind unempfindlich gegen Stoßbelastungen und Erschütterungen.
• Aufgrund des geschlossenen Schmierfilms haben Gleitlager eine geräusch- und schwingungsdämpfende Wirkung.
• Gleitlager sind besonders bei größeren Durchmessern (beispielsweise Turbinenwellen) und sehr kleinen Durchmessern (beispielsweise Kunststofflager für Haushaltsgeräte) kostengünstig in der Herstellung.
• Gleitlager können als geteilte Exemplare ausgeführt werden (beispielsweise bei Kurbelwellen).
• Gleitlager ermöglichen auch bei größeren Durchmessern relativ kleine Wandstärken.
• Gleitlager ermöglichen sehr hohe Drehzahlen. Als Beispiel seien hier Turbinen genannt.
• Gleitlager haben bei vollem Schmierfilm eine lange Lebensdauer.
• Gleitlager haben eine hohe Steifigkeit.

Einteilung Gleitlager nach dem Gleitwiderstand

Beim Betrieb von Gleitlagern findet je nach Art der Ausführung Festkörperreibung, Mischreibung oder Flüssigkeitsreibung statt.

Gleitlagerausführung Festkörperreibung

Die Festkörperreibung, auch noch Trockenreibung genannt, ist bei Gleitlagern nur möglich, wenn die Werkstoffpaarung der aufeinander gleitenden Teile einen reibungsarmen Charakter aufweist. Dies ist dann der Fall, wenn einer der beiden Lagerwerkstoffe selbstschmierende Eigenschaften, wie beispielsweise Blei, mit Zinn legierter Werkstoff, Kunststoff, wie Polytetrafluorethylen (PTFE) oder technische Keramik hat. Der andere Werkstoffpartner, z. B. die sich drehende Welle, kann dann aus Stahl sein.

Gleitlagerausführung Flüssigkeitsreibung

Flüssigkeitsreibung bei Gleitlagern ist dann notwendig, wenn es besonders auf Langlebigkeit des Lagers ankommt und der Reibungsverlust durch die aufeinander gleitenden Teile möglichst geringgehalten werden soll. Dies ist beispielsweise bei Turbinen und Generatoren der Fall. Die Flüssigkeitsreibung als Vollschmierung wird durch eine Ölpumpe erzeugt, welche das flüssige Schmiermittel mit Druck beaufschlagt und so einen geschlossenen Schmierfilm zwischen Lager und Welle bewirkt.

Gleitlagerausführung Mischreibung

Das Phänomen der Mischreibung tritt bei geschmierten Gleitlagern mit ansteigender Belastung bei gleichzeitig absinkender Drehzahl auf. Der Schmierstoff wird dann in die mikrofeinen Poren sowohl des Lager- als auch des Wellenmaterials gedrückt, sodass es zu Festkörperberührungen an den erhöhten Stellen der Werkstoffrauigkeiten kommt.

Das Reibungsverhalten eines Gleitlagers im Mischreibungsbereich lässt sich sehr anschaulich in der "Stribeck-Kurve" darstellen. Die Stribeck-Kurve ist ein Diagramm, welches auf der Ordinate die Reibungszahl µ, auf der Abszisse die Relativgeschwindigkeit der aufeinander gleitenden Teile darstellt.

Bei Relativgeschwindigkeit 0 beginnt diese Kurve mit der Größe der Haftreibung, welche erst einmal überwunden werden muss, um die Welle in Rotation zu versetzen. Mit zunehmender Relativgeschwindigkeit fällt diese Kurve nahezu linear ab, der Reibungswiderstand verringert sich. Die Kurve erreicht dann mit weiter ansteigender Relativgeschwindigkeit ein Minimum und steigt dann bei weiterer Erhöhung der Relativgeschwindigkeit degressiv an. Der Kurvenverlauf von der Geschwindigkeit 0 bis zum Minimum stellt den Mischreibungsbereich, der weitere Verlauf mit steigender Geschwindigkeit den Bereich der Flüssigkeitsreibung des Gleitlagers dar.

Fazit

Gleitlager werden neben den Wälzlagern in vielen Gebieten der Technik, in zahlreichen Maschinen und Anlagen als Lagerungsmöglichkeit angewendet. Gleitlager können hohe radiale Kräfte, bei entsprechender konstruktiver Auslegung auch hohe axiale Kräfte aufnehmen. Je nach konstruktiver Gestaltung der Lagergeometrie ist auch bei Bedarf die Kombination von Gleitlagern sowohl als Axiallager als auch als Radiallager möglich. Ein solches Gleitlager kann dann sowohl Axialkräfte, also Kräfte parallel zur Wellenrotationsachse, als auch Radialkräfte, welche rechtwinklig zur Wellenrotationsachse wirken, aufnehmen.

Die Definition, ob es sich um ein Axiallager oder um ein Radiallager handelt, hängt immer von der Richtung der äußeren Kräfte ab, welche auf die Lagerung einwirken.

Der große Vorteil von Gleitlagern ist dabei ihre Unempfindlichkeit gegen Stöße und Erschütterungen.