Wie reduzieren Kugellager die Reibung in Maschinen?

1. Rollbewegung: Der Schlüssel dafür, warum Kugellager die Reibung in Maschinen reduzieren können, liegt in der Gestaltung ihrer Rollbewegung. Kugellager enthalten im Inneren viele sphärische Kugeln, die auf der Laufbahn zwischen Innen- und Außenring platziert sind. Wenn das Lager einer äußeren Belastung ausgesetzt wird, beginnen die Kugeln auf den Laufbahnen der Innen- und Außenringe zu rollen, anstatt wie bei einem Gleitlager direkt auf der Oberfläche zu gleiten. Diese Rollbewegung reduziert die Relativbewegung zwischen den Kontaktflächen erheblich und reduziert dadurch Reibung und Energieverluste. Der Vorteil der Rollbewegung besteht darin, dass es sich im Wesentlichen um eine Form der Rollreibung und nicht um die Gleitreibung handelt. Bei der Rollreibung ist der Kontaktpunkt zwischen der Kugel und dem Innen- und Außenring eigentlich nur ein Kontaktmoment. Dann rollt der Ball weiter vorwärts und der Kontaktpunkt bewegt sich schnell zur nächsten Position. Diese Funktion des sofortigen Kontakts reduziert die Reibungsfläche und die Kontaktzeit zwischen den Kontaktflächen erheblich und verringert so die Reibungserzeugung. Die Rollbewegung trägt außerdem zur Lastverteilung bei und sorgt so für eine gleichmäßigere Lastverteilung im Lager. Jede Kugel nimmt einen Teil der Last auf und überträgt sie auf die umgebende Laufbahn, wodurch die Konzentration lokaler Spannungen im Lager verringert wird. Diese gleichmäßige Lastverteilung trägt dazu bei, Lagerverschleiß und -ermüdung zu reduzieren und die Lagerlebensdauer zu verlängern. Durch die Rollbewegung können Kugellager die Reibung in Maschinen effizienter reduzieren. Durch die Rollbewegung reduzieren Kugellager die Relativbewegung zwischen Kontaktflächen, verringern die Reibungserzeugung und verteilen die Last, wodurch die Effizienz und Zuverlässigkeit des Systems verbessert wird.

2. Verteilen Sie die Last: Die Kugeln im Kugellager können die Last effektiv verteilen, wodurch eine gleichmäßigere Lastverteilung im Lager entsteht. Im Gegensatz dazu konzentriert sich die Belastung in einem Gleitlager meist auf die Kontaktfläche, was leicht zu einer lokalen Spannungskonzentration führt, die wiederum Reibung und Verschleiß verursacht. Durch die Lastverteilung können Kugellager die Kontaktspannung zwischen Lager und Welle reduzieren, die Lebensdauer des Lagers verlängern und die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des Systems verbessern.

3. Kleine Kontaktfläche: Die Wälzkörper in Kugellagern haben eine kleinere Kontaktfläche als die Gleitflächen von Gleitlagern. Dies bedeutet, dass Kugellager unter einer bestimmten Belastung in der Lage sind, die Reibung zwischen sich berührenden Oberflächen zu verringern. Eine kleinere Kontaktfläche bedeutet eine geringere Reibung, wodurch Energieverluste und Wärmeerzeugung reduziert werden, wodurch die Systemeffizienz verbessert und Energie gespart wird.

4. Schmiersystem: Kugellager sind normalerweise mit einem Schmiersystem ausgestattet, z. B. Fett im Inneren des Lagers oder Schmieröl außerhalb. Diese Schmiermittel können auf der Kontaktfläche des Kugellagers einen Schmierfilm bilden, der den Reibungskoeffizienten verringert und die Rollreibung sowie die Reibung zwischen den Kugeln und den Innen- und Außenlaufbahnen verringert. Ein gutes Schmiersystem kann die Betriebstemperatur des Lagers senken, Reibungsverluste reduzieren und die Lebensdauer des Lagers verlängern.

5. Präzisionsfertigung: Kugellager werden in der Regel mit Präzisionsfertigungsverfahren hergestellt, um die Größe und Passgenauigkeit der verschiedenen Teile im Lager sicherzustellen. Diese Präzisionsfertigung kann das Spiel und die Reibung im Lager reduzieren und die Rotationsgenauigkeit und Stabilität des Lagers verbessern. Durch die Präzisionsfertigung kann auch sichergestellt werden, dass die Innenteile des Lagers gut zu den Außenteilen passen, wodurch Reibung und Energieverlust reduziert und so die Effizienz und Leistung des Systems verbessert werden.