Lagertechnik

Gleitlager – Grundlagen, Eigenschaften und Anwendungen

| Autor: Sandra Häuslein

Gleitlager sind kompakt, weisen einen einfachen Aufbau auf und bestehen meist aus Metall, Kunststoff oder Keramik.
Gleitlager sind kompakt, weisen einen einfachen Aufbau auf und bestehen meist aus Metall, Kunststoff oder Keramik. (Bild: Igus)

Gleitlager sind das Pendant zu Wälzlagern. Sie sind einfacher im Aufbau und somit kostengünstiger einzusetzen. Wie sie aufgebaut sind, welche Werkstoffe und Schmierarten es gibt und welche Vor- und Nachteile im Vergleich zu Wälzlagern auftreten, lesen Sie hier im Überblick.

Lager sind Bauteile, die gegeneinander bewegliche Bauteile führen. Während bei Wälzlagern die Welle auf mitlaufenden Wälzkörpern gelagert ist, haben die beiden Bauteile beim Gleitlager direkten Kontakt. Das heißt, die Welle gleitet in der Lagerbuchse bzw. den Lagerschalen. Dabei entsteht Reibungswiderstand, der zu Verschleiß führt. Um die Reibung zu minimieren, muss eine Schmierung zwischen den Gleitflächen vorhanden sein.

Aufbau und Form von Gleitlagern

Gleitlager weisen einen sehr einfachen Aufbau auf, denn sie enthalten keine beweglichen Teile. Die Form ist meist zylindrisch. Der Einbau in das Gehäuse ist auf zwei Arten möglich:

  • 1. Massiv (Ausführung als Gleitbuchse)
  • 2. Geteilt mit Stoßfugen (Ausführung als Gleitschalen)

Der Aufbau eines Gleitlagers unterscheidet sich auch nach der Kraftrichtung, die je nach Anwendung auf das Lager wirkt. Es gibt Radiallager, also Traglager, für radiale Kräfte und Axiallager, also Spurlager, für axiale Kräfte. Müssen die Lager ausschließlich radiale Kräfte aufnehmen sind Buchsen mit zylindrischer Form ausreichend. Treten in der Anwendung auch axiale Kräfte auf, kommen sogenannte Bundbuchsen zum Einsatz. Die zylindrische Form erhält dabei an einer Seite eine umlaufende Auskragung.

Müssen Gleitlager neben radialen Kräften auch axiale Kräfte aufnehmen, kommen sogenannte Bundbuchsen zum Einsatz.
Müssen Gleitlager neben radialen Kräften auch axiale Kräfte aufnehmen, kommen sogenannte Bundbuchsen zum Einsatz. (Bild: Igus)

Vorteile gegenüber Wälzlagern:

  • Kompakt, daher geringer Platzbedarf
  • Aufbau weniger komplex, daher einfache Montage
  • Teilbare Lager möglich
  • Geringere Geräuschentwicklung
  • Robust, d.h. widerstandsfähiger gegen Stoß- und Randbelastungen
  • Aufnahme hoher Kräfte und Kantenbelastungen
  • Hohe Beständigkeit gegenüber Schwingungen
  • Trockenlauf möglich

Nachteile gegenüber Wälzlagern:

  • Meist hohe Reibung beim Anlauf
  • Höherer Verschleiß bei kleinen Drehzahlen
  • Höhere Reibungsverluste und höhere Wärmeentwicklung
  • Geringere Tragfähigkeit als vergleichbare Wälzlager
  • Weniger präzise bei der Wellenpositionierung

Gleitlager-Werkstoffe

Die am häufigsten eingesetzten Gleitlager bestehen aus Metall, Kunststoff und Keramik. Zudem sind verschiedene Verbundlager erhältlich, zum Beispiel Metall-Polymer-Gleitlager oder Faserverstärkte Verbundlager. Bei Metalllagern unterscheidet man nach monometallischen, bimetallischen und sintermetallischen Lagern. Letztere sind porös und können daher gut mit Schmierstoff getränkt werden (s. Dauerschmierung für Lager).

Es ist von Vorteil, wenn die Welle und das Lager aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Bei Stahl-Stahl-Paarungen sollte die Welle gehörtet sein, Metall-Metall-Paarungen sind grundsätzlich nur mit Schmierung möglich.

Reibung und Verschleiß

Bei Gleitlageranwendungen gibt es drei Arten von Reibung:

Festkörperreibung: Die Festkörper reiben direkt aufeinander. Es gibt keine Schmierung. Die Größer der auftretenden Reibung und der Verschleiß hängen von der Oberflächenbeschaffenheit der sich gegeneinander bewegenden Bauteile ab. Es besteht die Gefahr des Fressens.

Flüssigkeitsreibung: Es besteht kein direkter Kontakt zwischen den Bauteilen. Als Trennmedium dient ein Schmierstoff. Wie groß die Reibung ausfällt, hängt von der Struktur des Schmiermittels ab. Im Dauerbetrieb arbeitet ein Lager bei Flüssigkeitsreibung praktisch verschleißfrei (s. hydrostatische Schmierung).

Mischreibung: Es gibt sowohl durch den Flüssigkeitsfilm getrennte als auch direkte Kontaktbereiche der Bauteile (s. hydrodynamische Schmierung).

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Schmierung

Bei der Schmierung sind zum einen unterschiedliche Schmierstoffe zu unterscheiden, zum anderen unterschiedliche Schmierarten.

Schmierstoffe:

  • Ölschmierung
  • Fettschmierung
  • Wasserschmierung
  • Trockenschmierung
  • Luft- und Gasschmierung

Schmierarten:

  • Hydrodynamische Schmierung: Bei der hydrodynamischen Schmierung wird der Schmierfilm durch die Bewegung erzeugt. Das Schmieröl wird an einer Stelle zugeführt. Am Anfang besteht eine Mischreibung zwischen Welle und Lager. Bei zunehmender Drehbewegung und Ölzuführung wird der Druck um die Welle erhöht. Diese erhebt sich schließlich. Flüssigkeitsreibung entsteht. Nachteilig ist, dass während des Anfahrens und Auslaufens wenig Druck besteht, sodass Mischreibung stattfindet. Das heißt, die Festkörper sind in Kontakt, was Reibung und Verschleiß erhöht.
  • Hydrostatische Schmierung: Bei der Hydrostatischen Schmierung wird das Öl unter hohem Druck zwischen die Gleitflächen gepresst. Dazu werden Öltaschen im Lager konstant mit Öl versorgt. Die Welle und das Lager berühren sich nie. Die Schmierbedingungen sind bei jeder Drehzahl ideal – auch bei Stillstand. Die Konstruktion dieser Schmierart ist allerdings kostspielig und aufwändig.
  • Dauerschmierung: Eine Dauerschmierung sorgt für wartungsfreie Lager. Der Schmierstoff wird bereits bei der Herstellung in das Gleitlager eingebracht. Das heißt, die Lager werden in Schmierstoff getränkt. Dabei kommen Werkstoffe zum Einsatz, die den Schmierstoff gut aufnehmen können. Zum Beispiel Kunststoffe oder mikroporöse Sinterwerkstoffe.
  • Schmierstoffvorrat: Besitzen Gleitlager einen Schmierstoffvorrat, den sie über eine bestimmte längere Zeit abgeben, spricht man von wartungsarmen Gleitlagern. Teilweise werden dazu automatische Schmierstoffgeber verwendet.
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Schmierfreie Gleitlager und Festschmierstoffe

Es gibt Hersteller, die bieten Gleitlager auch komplett wartungsfrei an. Zum Beispiel durch den Einsatz von hochverschleißfesten Polymeren, die durch zusätzliche Verstärkungsstoffe und Festschmierstoffe schmierfrei werden. Das heißt, die Lager schmieren sich selbst, eine externe Schmierung ist überflüssig. Es gibt aber auch metallische Gleitlager mit in regelmäßigen Abständen eingelassenen Festschmierstoffdepots. Gleitbewegungen setzen durch Mikroabrieb Festschmierstoff frei, der an den Gleitpartnern einen Schmierstofffilm bildet.

Die sogenannte Trockenschmierung ist angenehm in der Handhabung, da die Hände sauber bleiben. Zudem reduziert sie Kosten, da die externe Schmierung sowie regelmäßige Wartung entfallen.

Gleitlager-Anwendungen in der Industrie

Gleitlager finden im industriellen Bereich überall dort Anwendung, wo sie gegenüber den Wälzlagern Vorteile bieten. Da sie robust und unempfindlicher gegenüber Verschmutzungen sind, eignen sie sich bei widrigen Umgebungsbedingungen, z.B. in der Prozessindustrie, der Landwirtschaft, im Bergbau, etc. Zudem spielen sie Vorteile bei Anwendungen mit hohen Drehzahlen und hoher Belastung aus. Auch Anwendungen, bei denen es auf einen geräuscharmen Lauf ankommt oder eine kompakte, leichte Bauweise – beispielsweise beim Automobilbau, können Gleitlager die richtige Wahl sein. Sind sehr präzise Bewegungsabläufe erforderlich, z.B. in Werkzeugmaschinen, sind Wälzlager die bessere Wahl.

Neben diesen allgemeinen Eigenschaften spielen auch die Werkstoffwahl, die Art der Schmierung, etc. eine große Rolle, wenn es um den jeweiligen Einsatzfall geht. Daher muss dieser im speziellen individuell betrachtet werden.

Hersteller:

  • Igus
  • Schaeffler
  • SKF
  • GGB
  • Oiles
  • Eisenhart Laeppché
  • Amtag
  • M.B.I.
  • Caspar Gleitlager
  • Lohmann Gleit- und Wälzlager
  • Zollern
  • SNR Wälzlager

Die Auflistung der Hersteller ist eine Auswahl. Sie erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

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