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Verfahrenstechnik 7-8/2017

Verfahrenstechnik 7-8/2017

BETRIEBSTECHNIK Gleiten

BETRIEBSTECHNIK Gleiten oder Rollen? Linearkugel- und Lineargleitlager im Vergleich Gleitlager bieten dank Hochleistungskunststoffen heute die Möglichkeit, völlig auf eine Schmierung zu verzichten und eignen sich deshalb besonders für anspruchsvolle Anwendungen. In der Lineartechnik wird wie bei allen Lagern gemäß dem Wirkprinzip grundsätzlich zwischen zwei Arten von Lagerungen unterschieden: den Gleit- und den Wälzlagern. Letztere werden oft nach dem Hauptvertreter ihrer Gruppe, den Kugellagern, benannt. Die Entwicklung von Wälzlagern beruhte auf dem Bestreben, die Reibung und damit die notwendige Antriebskraft weiter zu verringern. Der Flächen- wurde zu einem Punktkontakt vermindert und es konnte eine reibungsarme Führung der Welle oder Achse erreicht werden. Durch die geringere Reibung konnte ebenfalls die Wärmeentwicklung reduziert werden. Auch der Verschleiß und der Bedarf an Schmiermitteln waren im Vergleich zu Gleitlagern geringer. Elementarer Bestandteil aller Wälzlager sind die sogenannten Wälzkörper. Die am häufigsten verwendete Bauart sind dabei Kugeln, die meist aus Stahl gefertigt werden. Bei Linearkugellagern werden die Wälzkörper in einer Kugelreihe in einem axialen Umlauf bewegt. Die Lastaufnahme erfolgt beim linearen Umlauf immer über die innere Kugelführungsreihe, während die äußere entgegen der Bewegung entlastet zurückgeführt wird. Es gilt die Regel, dass, je mehr Kugeln eingesetzt werden, sich die Belastbarkeit erhöht, damit aber auch Reibung und Verschleiß. Der gegenseitige Kontakt der Kugeln erfordert eine permanente Schmierung der Kugellager. Sie sind deshalb wartungsanfällig und besonders empfindlich gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit, weshalb sie häufig mit Deck- und Dichtscheiben ausge- 01 Die höhere Kontaktfläche verteilt die Kraft und lässt den Einsatz ungehärteter Gegenlaufpartner zu Autor: Stefan Niermann, Leiter GB Drylin Linearund Antriebstrechnik, igus GmbH, Köln 62 VERFAHRENSTECHNIK 7-8/2017

BETRIEBSTECHNIK stattet werden. Der innere Aufbau aus Kugeln und Käfig verursacht außerdem eine relative hohe Anfälligkeit gegen externe Stöße und Schwingungen. Folglich ist ihr Lauf mitunter weder vibrations- noch geräuscharm. Auch die mögliche Laufgeschwindigkeit wird durch die Massenträgheit der Kugeln begrenzt. Insgesamt waren Kugellager aber eine bedeutende technische Neuerung, die solange alternativlos blieben, solange nicht spezielle Materialien die Gleitlager zur leistungsstärkeren Lager-Variante machten und die ursprünglichen Nachteile, Schmierstoff- und Wartungsbedarf, nicht zu einem Vorteil der Gleitlager modifiziert wurden. Das Potenzial der Tribo-Kunststoffe 02 Lagerungen aus tribo-optimierten Kunststoffen benötigen keine Schmierung In der Wälzlagerausfälle ist der Grund eine falsche Schmierung Durch die Entwicklung von Hochleistungskunststoffen eröffneten sich auch im Bereich der Gleitlager neue Möglichkeiten. Tribologisch optimierte Materialcompounds erlauben inzwischen die Herstellung von Polymergleitlagern, die gänzlich ohne Schmierung auskommen. Gleitelemente und Gegenlaufpartner aus Tribokunststoffen weisen optimale Verschleißund Reibwerteigenschaften auf. Im Gegensatz zu Metalllagern sind Kunststofflager universell verwendbar. Sie sind gegen Feuchtigkeit wie Hitze gleichermaßen widerstandsfähig. Anlagen, wie beispielsweise Verpackungsmaschinen, die mit Polymergleitlagern ausgestattet sind, profitieren von der hohen Lebensdauer und der Verschleißfestigkeit der Kunststoffe. Kostspielige Stillstandszeiten durch Wartung oder Ausfall der Maschinen entfallen. Weil kein mechanisches Abrollen harter Reibungspartner und keine Kollision der Wälzkörper erfolgt, erzeugt das Gleiten weit weniger Geräusche oder Vibrationen. Auch das Aneinanderreihen von Führungsschienen, um größere Hublängen zu ermöglichen, ist mit Lineargleitlagern weitaus einfacher, weil die entstehenden Nuten von Gleitelementen weitaus besser überfahren werden können als von Kugeln. Ein wesentlicher, materialbedingter Nachteil aller Wälzlager besteht in der Begrenzung der zulässigen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. Die Maximalwerte sind limitiert, gerade bei geringen Lasten. Der wichtigste Trumpf besteht aber in der Lebensdauer. Lager aus Hochleistungspolymeren sind oftmals langlebiger als es ein herkömmliches Kugellager sein kann. Sensible Anwendungsfelder Wartungs- und schmiermittelfreie Lineargleitlager wie aus dem Drylin-Programm von Igus finden aufgrund ihres Leistungsspektrums bereits jetzt Anwendung in zahlreichen Branchen. In Produktionsprozessen, die besondere Anforderungen an Robustheit und Unempfindlichkeit gegen Umgebungseinflüsse wie Feuchtigkeit, Chemikalien oder Schmutz stellen, können Systeme mit polymeren Lineargleitlagern als ideale Problemlösungen angeboten werden – von der Profilschiene bis zur kompletten Linearachse. Einer ihrer ersten Verwendungen fand die selbstschmierende und neuartige Gleitlager- Kunststoff-Technik in der Holzindustrie. Der Holzstaub verursachte durch die ungewollte Verbindung mit den traditionellen Schmiermitteln kostspielige Produktionsausfälle. Führungen verklebten beziehungsweise die 1 Mio. Tonnen Schmieröl werden jährlich in Deutschland verkauft 500.000 Tonnen Schmieröl landen jährlich in der Umwelt des weltweiten Energieaufwands wird in Reibungsu. Verschleißvorgängen verschwendet 30 Mrd. Euro Schäden entstehen in Deutschland durch Reibung und Verschleiß Gleitpartner verschweißten und rissen sich wieder los infolge mangelhafter Schmierung (das sogenannte „Fressen“). Die Vorteile der Drylin-Lineartechnik hat mittlerweile Eingang in weitere sensible Anwendungsfelder gefunden. Komplette Lineareinheiten werden in hygienisch empfindlichen Bereichen wie der Lebensmittelindustrie, in der Reinraumtechnik und auch bei Hochtemperaturanlagen verbaut und garantieren einen verschmutzungsresistenten und sicheren Antrieb, der selbst hohe Geschwindigkeiten bei minimalen Laufgeräuschen ermöglicht. Igus bietet zum Beispiel Gleitelemente mit integrierten Schmutzkanälen an, die die Schmutzpartikel von der Führungsbahn abstreifen und durch das Lager leiten – so kann sich kein Druck vor dem Lager aufbauen. Und bei extremer Verschmutzung und erhöhtem Verschleiß können die Gleitfolien leicht und kostengünstig ausgewechselt werden. www.igus.de VERFAHRENSTECHNIK 7-8/2017 63

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