Wie funktionieren Kugellager? Was sind die technischen Grundprinzipien?

Das Funktionsprinzip des Kugellagers ist eigentlich sehr intuitiv. Vereinfacht gesagt sorgen sie dafür, dass Maschinen leichter laufen, indem sie „Gleitbewegungen in Rollbewegungen umwandeln“.
Hier eine ausführliche Erklärung:

→ Grundprinzip: Reibung durch Rollen ersetzen

Wenn Sie versuchen, eine schwere Holzkiste über den Boden zu schieben, spüren Sie einen großen Widerstand – das ist „Gleitreibung“. Wenn Sie jedoch mehrere zylindrische Holzstäbe unter die Kiste legen, lässt sich diese deutlich leichter schieben.
Kugellager funktionieren auf die gleiche Weise. Sie verwenden kleine, glatte Kugeln im Inneren, um die intensive „Reibung“ zwischen den Teilen in sanftes „Rollen“ umzuwandeln.
Da die Kontaktfläche zwischen den Kugeln und den Innen- und Außenringen sehr klein ist (fast ein Punkt), ist der erzeugte Widerstand äußerst gering und der Energieverlust wird minimiert.

→ Interne Komponenten und ihre Funktionen

Ein Standardkugellager besteht aus mehreren wichtigen Teilen, die zusammenarbeiten:
Außen- und Innenringe: Der Innenring wird normalerweise auf die rotierende Welle montiert und dreht sich mit der Welle; Der Außenring ist am Maschinensockel befestigt. Zwischen beiden wird ein präziser Abstand eingehalten.
Stahlkugeln (Wälzkörper): Diese präzise gefertigten kleinen Kugeln werden in die Nuten (Laufbahnen) der Innen- und Außenringe eingebettet. Wenn sich der Innenring dreht, rollen die Stahlkugeln in den Laufbahnen.
Käfig: Seine Funktion ist wie ein „Wohnheimmanager“, der die einzelnen Bälle voneinander trennt, um zu verhindern, dass sie sich zusammendrängen und kollidieren, und um sicherzustellen, dass jeder Ball das Gewicht gleichmäßig verteilt.

→ Unterstützende und übertragende Kraft

Kugellager dienen nicht nur der schnelleren Drehung; sie tragen auch Gewicht.
Druckverteilung: Wenn die Maschine in Betrieb ist und Druck erzeugt, wird dieser Druck vom Außenring auf die Stahlkugeln und dann von den Stahlkugeln auf den Innenring (oder umgekehrt) übertragen.
Multidirektionale Lastaufnahme: Sie können Kräfte in verschiedene Richtungen aufnehmen. Beispielsweise kann die nach unten gerichtete Schwerkraft auf ein Rad (Radialkraft) oder der beim Drehen erzeugte seitliche Schub (Axialkraft) durch die Rollbewegung der Kugeln gemildert werden.

→ Die Nebenrolle der Schmierung

Um eine optimale Leistung zu gewährleisten, wird normalerweise eine dünne Schicht Schmieröl oder -fett auf die Innenseite von Kugellagern aufgetragen.
Dieser Ölfilm verhindert den direkten Kontakt von Metall zu Metall, reduziert die Wärmeentwicklung und verhindert außerdem das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit in das Innere, wodurch die Lebensdauer des Lagers verlängert wird.