Uitleg over lagers: Hoofdtypen, toepassingen en behuizing

Lagers zijn onmisbare componenten in vrijwel elke roterende machine, van complexe lucht- en ruimtevaartsystemen tot eenvoudige huishoudelijke apparaten. Hun fundamentele rol is het verminderen van wrijving tussen bewegende delen, het ondersteunen van rotatiebelastingen en het nauwkeurig geleiden van de beweging van machine-elementen. De selectie van het juiste lagertype is cruciaal voor het waarborgen van de levensduur, efficiëntie en betrouwbaarheid van elk mechanisch systeem. Dit artikel biedt een gedetailleerde verkenning van de belangrijkste soorten lagers, hun specifieke toepassingen en de verschillende behuizingsarrangementen die worden gebruikt om ze te ondersteunen.

I. De Kernfunctie en Ontwerpprincipes

Een lager werkt door een belasting van een bewegend deel (zoals een as) over te brengen naar een stationair deel (zoals een machinebehuizing). Deze overdracht wordt bereikt met minimale wrijving, wat de sleutel is tot energie-efficiëntie en thermisch beheer. Lagers worden primair gecategoriseerd op basis van het type beweging dat ze toestaan en de richting van de belasting die ze zijn ontworpen om te verwerken. De twee belangrijkste categorieën zijn:

Rollende elementlagers (anti-wrijvingslagers):Deze gebruiken rolelementen (kogels, rollen of naalden) om de binnen- en buitenringen te scheiden, waardoor glijdende wrijving wordt omgezet in veel lagere rolwrijving.

Glijlagers (spleetlagers):Deze werken door direct contact, vaak gesmeerd door een dunne laag olie of een andere vloeistof om hydrodynamische of hydrostatische scheiding te creëren, of door zelf-smerende materialen te gebruiken.

II. Belangrijkste soorten rollende elementlagers

Rollende elementlagers zijn het meest voorkomende type in industriële en automobieltoepassingen, gecategoriseerd op basis van de vorm van het rolelement en hun vermogen om verschillende soorten belastingen (radiaal, axiaal of gecombineerd) te verwerken.

A. Kogellagers

Kogellagers gebruiken sferische kogels als rolelementen. Ze zijn het meest voorkomende type vanwege hun veelzijdigheid en relatief lage kosten.

Groefkogellagers: Het meest gebruikte type. Ze zijn zeer veelzijdig en uitstekend in het verwerken van radiale belastingen (loodrecht op de as) en matige axiale belastingen (parallel aan de as) in beide richtingen. Toepassingen zijn onder meer elektromotoren, versnellingsbakken en huishoudelijke apparaten.

Schuincontactkogellagers: Ontworpen met loopbanen die ten opzichte van elkaar zijn verschoven, waardoor ze ideaal zijn voor het verwerken van hoge gecombineerde belastingen (gelijktijdige radiale en axiale). Ze worden typisch in paren gebruikt en zijn cruciaal in hogesnelheids-, precisietoepassingen zoals machinegereedschapspindels en wielnaven van auto's.

Zelfstellende kogellagers: Beschikken over een buitenring met een continue sferische loopbaan, waardoor de binnenring en de rolelementen kunnen draaien. Dit compenseert voor asuitlijning en montagefouten. Ze zijn geschikt voor lichte tot matige belastingen in machines waar uitlijning moeilijk te handhaven is.

B. Rollagers

Rollagers gebruiken cilindrische, conische of sferische rollen, die een groter contactoppervlak hebben dan kogels. Hierdoor kunnen ze aanzienlijk zwaardere belastingen ondersteunen dan kogellagers van dezelfde grootte.

Cilindrische rollagers: Gebruiken rollen die langer zijn dan hun diameter. Ze hebben een zeer hoge radiale belastingscapaciteit en zijn uitstekend geschikt voor hoge snelheden. Ze verwerken echter over het algemeen weinig tot geen axiale belasting. Gebruikt in walserijen, industriële transmissies en grote elektromotoren.

Sferische rollagers: Deze hebben twee rijen tonvormige rollen in een sferische buitenringloopbaan. Net als zelfstellende kogellagers kunnen ze aanzienlijke hoekuitlijning opvangen, maar ze zijn ontworpen om extreem zware radiale en axiale belastingen te verwerken. Essentieel in veeleisende omgevingen zoals windturbines, papiermachines en mijnbouwmaterieel.

Kegelrollagers: Beschikken over rollen en loopbanen die conisch taps toelopen. Dit ontwerp maakt ze uniek geschikt voor het verwerken van zeer zware gecombineerde belastingen—zowel grote radiale als grote axiale krachten. Ze worden voornamelijk gebruikt in voertuigassen, tandwielaandrijvingen en landbouwmachines.

Naaldrollagers: Een type cilindrisch rollager waarbij de rollen zeer dun zijn ten opzichte van hun lengte (naalden). Ze bieden een zeer hoge belastingscapaciteit ten opzichte van hun dwarsdoorsnede, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen met beperkte radiale ruimte, zoals automatische transmissies en kruiskoppelingen.

III. Belangrijkste soorten glijlagers

Glijlagers, of glijlagers, gebruiken geen rolelementen. Ze vertrouwen op een glijdend oppervlak, vaak gescheiden door een smeerfilm, of gemaakt van materialen met inherent lage wrijving.

Spleetlagers (buslagers): Het meest voorkomende type, ze zijn cilindrisch en omringen de roterende as (journal). Ze vertrouwen op de druk die wordt gegenereerd door een roterende as binnen een vloeistof (olie of vet) film om contact te voorkomen. Cruciaal in grote, zware machines zoals verbrandingsmotoren (drijfstang- en hoofdlagers) en grote pompen.

Druklagers: Ontworpen om puur axiale belastingen te verwerken. Het zijn vaak ringen of ringen. Toepassingen zijn onder meer het ondersteunen van verticale assen en het voorkomen dat assen zijwaarts bewegen onder axiale kracht.

Hydrostatische en hydrodynamische lagers: Dit zijn zeer geavanceerde glijlagers. Hydrodynamische lagers genereren de smeerfilm door de relatieve beweging van de oppervlakken. Hydrostatische lagers gebruiken een externe pomp om vloeistof onder druk te injecteren, waardoor een film ontstaat, zelfs wanneer de as stilstaat, wat zorgt voor superieure stijfheid en precisie in machinegereedschapstafels en telescopen.

IV. Lager toepassingen per belastingstype

De meest kritische factor bij de selectie van lagers is het belastingsprofiel:

V. Lagerbehuizing en ondersteuning

De lagerbehuizing, vaak een voetstuk of plummerblok genoemd, is de structurele component die de buitenring van het lager aan het frame van de machine bevestigt, waardoor een goede uitlijning wordt gewaarborgd en de nodige toegang tot smering wordt geboden.

Kussenblokbehuizing: Dit is een voetstukachtige behuizing waarbij het lager op een vlak parallel aan de as zit. Ze worden typisch gebruikt voor industriële apparatuur waarbij de as tussen twee punten wordt ondersteund, zoals transportbanden en ventilatoren. Ze zijn vaak gesplitst (twee delen) voor eenvoudige installatie en onderhoud.

Flensbehuizing: Ontworpen om loodrecht op een machineframe te worden gemonteerd, lijkend op een flens of plaat. Ze worden vaak gebruikt wanneer de as door een wand of zijpaneel van een machine gaat, zoals in aanvoerrollen of lichte mixers.

Opnamebehuizing: Gebruikt voor toepassingen waarbij de as moet worden gespannen of afgesteld, typisch te vinden in transportsystemen waar de riemspanning handmatige regulatie vereist.

De behuizing biedt niet alleen mechanische ondersteuning, maar waarborgt ook de integriteit van het smeersysteem, waardoor het lager wordt afgeschermd van verontreinigingen zoals stof en vocht door het gebruik van afdichtingen en het leveren van poorten voor vet- of olie-aanvulling. Een goede afdichting en behuizingsselectie zijn net zo essentieel als het lager zelf voor het bereiken van de ontworpen levensduur.

Kortom, de wereld van lagers is divers en gespecialiseerd, variërend van eenvoudige kogellagers in toepassingen met lage belasting tot complexe hydrostatische systemen in precisie-machines. Het begrijpen van het onderscheid tussen rollende elementen en glijlagers, en de specifieke belastingsverwerkingsmogelijkheden van elk type, is fundamenteel voor mechanisch ontwerp en onderhoud, en heeft direct invloed op de prestaties en levensduur van elke roterende apparatuur.