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Maschinenelemente 2 - Lagerungsarten

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Maschinenelemente 2

Lagerungsarten

Sowohl Gleitlager als auch Wälzlager lassen sich radial und axial lagern.

WEllen und Achsen im Maschinenbau sind in der Regel radial gelagert, wenn aber zum Beispiel eine Weihnachtspyramide gelagert werden muss, wird dies eine axiale Lagerung darstellen.

Im nachfolgenden Bild seht Ihr beispielhaft ein Pendelrollenlager, das eine radiale Lagerung ermöglicht und Axiallager, welches eine axiale Lagerung garantiert.

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Lager werden nach der Funktion in einem technischen System unterschieden in

Der Unterschied zwischen Loslagern (einwertig) und Festlagern (zweiwertig) soll einführend zunächst ausgezeigt werden.

Loslager

Ein Loslager hat eine Wertigkeit von 1, d. h. es können Kräfte nur in eine Richtung übertragen werden.

Das Loslager selbst bzw. die Welle in einem Loslager ist in Längsrichtung (gering) beweglich. Fertigungsungenauigkeiten und Ausdehnung als Folge von Wärmezufuhr und mechanischer Belastung können so ausgeglichen werden. Nur die Aufnahme von Quer- also Radialkräften ist möglich.

Die nächste Abbildung stellt dies symbolisch dar.

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In der linken Abbildung siehst du eine gelagerte Welle. Die Kraft $ F $ lässt sich hier senkrecht zur Längsachse der Welle übertragen. Eine Kraftübertragung parallel zur Längsachse der Welle ist hier nicht möglich, da sie in diese Richtung verschiebbar ist. Dieses Loslager ist also radial gelagert.

In der rechten Abbildung haben wir den umgekehrten Fall. Hier ist die Welle so gelagert, dass eine Übertragung der Kraft $ F $ nur längs zur Querschnittachse möglich ist, da sie parallel zur Querschnittachse verschiebbar ist.  Hier seht Ihr eine axiale Lagerung.

Merke

Anstelle von Loslagern spricht man häufig auch von einwertigen Lagern.

Festlager

Ein Festlager hat hingegen eine Wertigkeit von 2, hier können Kräfte in zwei Richtungen übertragen werden.

Ein Festlager ist also dahingehend fixiert, dass Quer- und Längskräfte, also Radial- und Axialkräfte vom Lager aufgenommen werden können.

Das Prinzip soll dir die folgende Abbildung verdeutlichen.

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Die linke Bauart begrenzt die Welle sowohl quer als auch längs zur Bauteilachse, wodurch sowohl horizontale als auch vertikale Kräfte übertragen werden können. In der rechten Abbildung ist es die Welle selbst, die durch ihre Konstruktion neben der Übertragung von Kräften vertikal zur Querschnittachse eine Übertragung von horizontalen Kräften ermöglicht. 

Merke

Anstelle von Festlagern spricht man häufig auch von zweiwertigen Lagern.

Kombination aus Los- und Festlager

In vielen Konstruktionen verwendet man eine Kombination von Los- und Festlagern. Das Festlager wird zum einen genutzt, um sowohl radiale als auch axiale Kräfte (z.B. bei einem schräg verzahnten Zahnrad) aufzunehmen; das andere Lager muss aber Fertigungsungenauigkeiten oder Wärmedifferenzen beim Betrieb ausgleich und wird deshalb als Loslager eingesetzt.

Beispiel

Möchte man beispielsweise eine Welle abstützen, nutzt man eine Kombination aus beiden Lagerarten.  

Die nächste Abbildung stellt diesen Fall vor.

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Wie du siehst, ist die Welle rechts einwertig gelagert und am linken Ende zweiwertig gelagert. 

Links ist dies symbolisch dargestellt und rechts maschinenbautechnisch etwas aufbereitet.

Merke

Vielleicht wirst du dich nun fragen: Weshalb baut man nicht direkt zwei Festlager ein? - Die Antwort fällt dir ein, sobald du mit der Berechung der Kräfte und Belastungen beginnen würdest. Aus der Technischen Mechanik dürfte dir der Ausdruck statische Bestimmheit bekannt sein. Eine Loslager-Festlager-Kombination besitzt eine statische Bestimmheit, denn dir stehen drei Gleichungen für drei unbekannte Größen (Lagerkräfte) zur Verfügung. Bei einer Festlager-Festlager-Kombination würden dir die drei Gleichungen nicht mehr genügen um vier unbekannte Größen (Lagerkräfte) zu berechnen. Im letzten Fall spricht man von einer statischen Überbestimmheit. Gleiches gilt übrigens auch für eine Festlager-Loslager-Loslager-Kombination.

Beispiel

Die Kombination aus Los- und Festlager findest du oft in Elektromotoren.