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Der ultimative Leitfaden für Gleitlager und Buchsen
In heutigen Industriesystemen sind Gleitlager, Buchsen und Wälzlager zu unverzichtbaren Komponenten geworden. Es gibt eine passende Metapher, dass „Lager zum Lebensmittel der Industrie geworden sind“. Die Hauptfunktion von Gleitlagern, Buchsen und Wälzlagern besteht darin, den rotierenden Körper zu stützen, um die Reibung so weit wie möglich zu reduzieren, Geräusche effektiv zu verringern, den Stromverbrauch zu senken, die Maschineneffizienz zu maximieren und die Anwendung zu beschleunigen sowie die Lebensdauer der Maschine erheblich zu verlängern. Aber im Bereich der Befestigungselemente, Gleitlager, Buchsen und Wälzlager ist es schwierig zu sagen, dass es einen gemeinsamen Namen gibt. Beispielsweise zeigen unvollständige Statistiken, dass es über 400,000 Lagertypen gibt. Sogar unterschiedliche Namen können dasselbe Lager bezeichnen. Gleitlager und Buchsen, der Hauptunterschied zwischen Lagern oder Buchsen liegt in ihren unterschiedlichen Anwendungen. Die Auswahl des richtigen Typs von Gleitlagern, Buchsen oder Wälzlagern für Ihre industrielle Anwendung, um bestimmte Anforderungen zu erfüllen, erfordert eine Fülle von Wissen. Sie müssen die wichtigsten Unterschiede zwischen Gleitlagern, Buchsen und Wälzlagern, ihre Anwendungen in Industrie und Fertigung usw. kennen. In diesem Artikel werden wir uns eingehend mit den Eigenschaften und Anwendungen von Gleitlagern, Buchsen und Orientierung, Erläuterung ihrer Funktionen, Materialien und Hauptunterschiede.
Kurz und einfach: Gleitlager und Buchsen sind gleich. Gleitlager sind Hülsen oder Rohre, die eine lineare oder rotatorische Bewegung ermöglichen. Genau dafür sind Buchsen da. Die Begriffe Gleitlager und Buchse werden synonym verwendet. Daher wird der Autor dieses Artikels in der folgenden Beschreibung diese beiden Begriffe zufällig verwenden. Tatsächlich können Gleitlager, Gleitlager, Gleitlager und Gleitlager als Buchsen verwendet werden; Diese Begriffe beschreiben verschiedene Arten von Buchsen. Kurz gesagt, eine Buchse ist immer ein Lager, aber nicht alle Lager sind Buchsen.
Was ist eine Buchse (Gleitlager)?
Eine Buchse – oft auch Gleitlager genannt – ist ein zylindrisches Lager, das dazu dient, die Last auf einer Betätigungswelle zu tragen, die zwischen beweglichen Oberflächen hin und her gleitet. Buchsen sind spezielle Lager, die aus verschiedenen Materialien hergestellt werden können und auf einer Stange oder Welle gleiten. Sie bieten eine extrem reibungsarme Bewegung, hervorragende Stoßdämpfung, minimieren Energieverbrauch, Lärm und Verschleiß und bieten gleichzeitig eine wirksame Abdichtung, geschützt vor Staub und Feuchtigkeit . . Glücklicherweise sind Buchsen selbstschmierend, was sie ideal für einen wartungsarmen oder wartungsfreien Betrieb macht. Die Selbstschmierung wird durch ein gleichmäßiges Muster aus Vertiefungen auf der Buchsenoberfläche erreicht, die als Fettreservoir dienen. Unabhängig von der Art oder Größe der verwendeten Gleitlager haben sie aufgrund ihres geringeren Reibungskoeffizienten aufgrund ihrer minimalen Kontaktfläche einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Kugel- oder Rollenlagern. Dies macht Buchsen ideal für Anwendungen, bei denen Geschwindigkeit, Genauigkeit und Haltbarkeit entscheidend sind. Angesichts dieser Vorteile ist es leicht zu verstehen, warum Gleitlager heutzutage in vielen Branchen so beliebt sind. Buchsen werden häufig in Automobilen, Haushaltsgeräten, Bohrwerkzeugen, Motoren, hydraulischen Außenzahnradpumpen usw. verwendet. In der Automobilindustrie sorgen Gleitlager beispielsweise für lineare Drehbewegungen in Scharnieren, Sitzverstellsystemen und Lenkrädern. Einige Nylonbuchsen können ohne Schmiermittel betrieben werden und eignen sich besonders für die Lebensmittel- und Textilindustrie, wo Trockenanwendungen bevorzugt werden.
Welche Arten von Buchsen gibt es?
Es gibt mehrere Buchsen mit unterschiedlichen Typen auf dem Markt. Im Allgemeinen können Buchsen nach Material und Form klassifiziert werden. Gleitlager können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Dazu gehören Metalle, Bimetalle, Keramik, Stein, Graphit, Verbundwerkstoffe und Kunststoffe. Die Funktion des Gleitlagers hängt von der Materialwahl ab, da das Material die Festigkeit, Elastizität, den Reibungskoeffizienten usw. bestimmt.
Nach Material klassifiziert, gibt es drei gängige Arten von Buchsen: Verbundbuchsen, Metallbuchsen und Kunststoffbuchsen. Entsprechend der Formklassifizierung können Buchsen in sechs Typen unterteilt werden: gewöhnliche Hülsenbuchsen, Flanschbuchsen, Anlaufscheiben, geteilte Buchsen, Verbundbuchsen und Flansch-Verbundbuchsen.
Polymer- oder Verbundbuchsen
Polymerbuchsen sind größtenteils chemisch inert; Sie haben eine geringe Wasseraufnahme und können bei hohen Temperaturen ohne Verformung betrieben werden. Polymerbuchsen können auch als Verbundbuchsen bezeichnet werden. Sie eignen sich für schwere Lastbedingungen und sind die am häufigsten verwendeten Buchsen. Verbundbuchsen sorgen für geringe Reibung und Verschleißfestigkeit und minimieren so Maschinenschäden durch unsachgemäße Schmierung. Sie bestehen aus Materialien mit hoher Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse, Hitzebeständigkeit, niedrigem Reibungskoeffizienten und nicht klebenden Eigenschaften. Der einzige Nachteil besteht darin, dass sie sehr flexibel sind und sich daher beim Arbeiten verbiegen können. Durch die Zugabe von Füllstoffen kann auch dieses Problem gelöst werden und Hersteller können flexible Hülsen anbieten. Polymer- oder Verbundbuchsen werden zur Übertragung von Drehbewegungen verwendet und können herkömmliche Lager in gefährlichen Umgebungen ersetzen. Polymer- oder Verbundbuchsen können in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden, darunter Baumaschinen, Hydrauliksysteme, medizinische Geräte, Luft- und Raumfahrt und .
POM-Buchsen
POM-Buchsen wurden im Hinblick auf Selbstschmierung entwickelt und bieten eine gute Verschleißfestigkeit und einen niedrigen Reibungskoeffizienten. Geeignet für schwere Lasten bei niedrigen Geschwindigkeiten, um Maschinenvibrationen und Geräusche zu reduzieren. POM-Gleitlager tragen außerdem dazu bei, die durch Reibung verursachte Wärmeentwicklung zu reduzieren, wodurch die Lagerlebensdauer bis zu viermal länger ist als bei Lagern aus anderen herkömmlichen Materialien (Stahl). Polyoxymethylen-Hülsen oder POM-Hülsen bestehen typischerweise aus einem Stahlträger und sind mit einer gesinterten Kupfer-/Bronzeschicht beschichtet. Abschließend wird über der Kupfer-/Bronzeschicht eine POM-Schicht aufgebracht, die Fettgruben enthält, in denen das Schmiermittel zurückgehalten wird. Anwendungen von POM-Buchsen finden breite Anwendung in der Landwirtschaft, im Tiefbau, im Maschinenbau und in der Bauindustrie.
PTFE-Buchsen
PTFE-Buchsen bestehen aus zwei verschiedenen Materialien, Polytetrafluorethylen und Metall, und werden häufig in verschiedenen Branchen verwendet. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Reibung zwischen beweglichen Teilen in Maschinen zu verringern. PTFE-Buchsen eignen sich aufgrund ihrer Fähigkeit, hohen Temperaturschwankungen standzuhalten, für eine Vielzahl industrieller Anwendungen und können in so unterschiedlichen Branchen wie Elektro-, Wärme-, Nuklear-, Chemie-, Pharma- und sogar Kraftwerken eingesetzt werden.
Nylonbuchsen
Nylonbuchsen sind robust und langlebig und ersetzen in vielen Anwendungen zunehmend Metallbuchsen. Nylon weist eine hervorragende Verschleißfestigkeit auf und erfordert keine externe Schmierung. Es ist erwähnenswert, dass Nylonbuchsen beim Laufen nicht so viel Lärm machen wie Metallbuchsen. Sie haben einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine hohe Beständigkeit gegenüber schwachen Säuren, Kraftstoffen und Laugen.
Metallbuchse
Wie wir alle wissen, bestehen Metallbuchsen aus Metall oder Metalllegierungen. Diese Metallbuchsen verfügen über eine sehr hohe mechanische Festigkeit und eignen sich besonders für Hochgeschwindigkeits- und Hochlastanwendungen mit Schmierung. Welche Metallbuchse verwendet wird, hängt von der industriellen Umgebung oder der Art der Anwendung ab. Metallbuchsen verfügen je nach Größe, Konstruktion und Anwendung über unterschiedliche Schmiermethoden.
Bronzebuchse
Bronzebuchse ist das Material der Wahl für Metallbuchsen. Bronzebuchsen sind widerstandsfähiger gegen Verformung und Bruch als Gleitlager aus anderen Materialien. Bronzelager sind wie Kunststoff stark und rostbeständig. Bronzebuchsen werden häufig in der Lebensmittelverarbeitung, beim Spritzgießen, in Automobilmaschinen, Erdbewegungsmaschinen, in der Stahlherstellung usw. eingesetzt. Bronzebuchsen bieten eine hervorragende Haltbarkeit und lange Lebensdauer. Sie korrodieren nicht und verformen sich nicht so leicht. Allerdings erfordern Bronzebuchsen während des Betriebs erhebliche Mengen an Schmiermittel, wodurch ihre Wartung teurer ist als die von Kunststoffbuchsen.
Graphitbuchsen
Graphitbuchsen werden aufgrund ihrer einzigartigen mechanischen und physikalischen Eigenschaften in vielen Anwendungen eingesetzt. Graphitbuchsen haben einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten und tragen so dazu bei, die Effizienz, Produktivität und Leistung von Spinnmaschinen zu steigern. Graphit, ein von Natur aus ölhaltiges Mineral, ist das beste Material für Buchsen, da es die Reibung ohne den Einsatz zusätzlicher Flüssigkeit reduziert. Insbesondere weist Graphit die höchste Temperaturstabilität auf und behält seine Form und Struktur bei Temperaturen von bis zu 5000 °F. Graphitauskleidungen werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Öfen und Öfen, Lebensmittelanwendungen, chemische Industrie, Automobilindustrie, Metalle usw.
Stahlbuchsen
Stahlbuchsen, Wie der Name schon sagt, werden Stahlbuchsen aus Stahl oder Edelstahl hergestellt. Diese Buchsen bestehen aus äußerst haltbarem Stahl und eignen sich daher ideal für Pivotanwendungen mit niedriger Geschwindigkeit. Stahlgehäuse werden mit umweltfreundlichen Produktionsmethoden hergestellt, die die Materialausbeute erhöhen und Absplitterungen reduzieren.
Messingbuchse
Messingbuchse besteht aus Messing und ist normalerweise ein Bestandteil der Drehwelle, der dazu beiträgt, das Gehäuse vor Schäden zu schützen, die durch über die Welle übertragene Kräfte verursacht werden. Messingbuchsen werden hauptsächlich in Elektromotoren, Automotoren usw. verwendet. Darüber hinaus gibt es Messingbuchsen in verschiedenen Größen, da sie für dünne und dicke Wände, Flansche, zylindrische, geflanschte usw. geeignet sind.
Aluminiumbuchsen
Aluminiumbuchsen werden aufgrund ihrer Härte bevorzugt und gewährleisten eine lange Lebensdauer. Ursprünglich wurde es für Fahrräder verwendet, nach und nach wurde es jedoch auch für Autos verwendet und wird heute in einer Vielzahl unterschiedlicher Maschinen verwendet. Aluminiumbuchsen können großen axialen und radialen Belastungen standhalten, was sie zu einem wichtigen Kandidaten für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in der Landwirtschaft macht. Zu den häufigsten Anwendungen für Aluminiumbuchsen gehört die Verwendung in Hydraulikzylindern zur Montage von Instrumenten (z. B. Ablassstopfen/Flüssigkeitsfüllungen, Schaugläsern oder Entlüftungselementen), Behältern und Tanks.
Bimetallische Gleitlager
Bimetallische Gleitlager bestehen aus zwei verschiedenen Metallen. In den meisten Fällen ist das erste Metall Stahl, während andere Metalle von Kupfer über Aluminium bis hin zu Messing reichen können. Die Bimetallschicht dient als Innenhülle der Buchse und bietet einen guten Verschleißschutz. Sie sind besonders nützlich bei Anwendungen, bei denen mäßige Lasten bei mittleren Geschwindigkeiten oder hohe Lasten bei niedrigen Geschwindigkeiten ausgeführt werden.
Buchsentypen nach Form
Hinsichtlich der Form gibt es sechs Haupttypen von Buchsen.
Glatte Hülsenbuchsen
Gleithülsenbuchsen haben im Allgemeinen eine zylindrische Form und werden nach Industriestandardabmessungen hergestellt. Die zylindrische Buchse verfügt innen und außen über Hinterlegungen, die die Gleitschicht in der Mitte unterstützen. Zylindrische Buchsen sind stärker als Lager und können höheren Belastungen standhalten als Metalllager, wodurch sie sich ideal für einseitig variable Belastungen, Schwenkbewegungen und axiale Führungslager eignen.
Werkstoff: Normalerweise aus Bronze, Messing oder einem anderen selbstschmierenden Material.
Design: Zylindrisch mit Innen- und Außendurchmesser.
Anwendungs-: Allgemeine Anwendungen, die geringe Reibung und mittlere Tragfähigkeit erfordern.
Flanschbuchse
Flanschbuchsen ähneln zylindrischen Buchsen, haben jedoch einen offensichtlichen Unterschied: Sie haben an einem Ende einen Flansch. Flansche können für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden, von der Montage oder Ausrichtung von Buchsen bis hin zur bequemen Installation. Flanschbuchsen, die üblicherweise bei Anwendungen mit Durchgangsschrauben verwendet werden, ermöglichen die Verwendung von Schrauben mit kleinerem Durchmesser, um das Gewicht zu reduzieren, ohne dass die Auflagefläche für die Befestigungselemente an der Holmwand kleiner wird, und reduzieren gleichzeitig die Belastung der Gewinde der Befestigungsschrauben.
Design: Ähnlich einer normalen Hülsenbuchse, jedoch mit einem Flansch an einem Ende, um axiale Unterstützung zu gewährleisten.
Anwendungs-: Wird verwendet, wenn die Buchse einer axialen Bewegung standhalten muss.
Schubscheibe
Die Anlaufscheibe selbst ist keine Buchse, aber ein sehr wichtiges Bauteil. Sie scheinen eine flache Unterlegscheibe zu sein, die zwischen der stationären Komponente und der Rollfläche sitzt, axiale Lasten oder seitliche Bewegungen auf der Welle abstützt und jede Bewegung entlang der Welle einschränkt. Sie bilden eine Oberfläche, auf der das Lager oder die Buchse abgestützt wird.
Design: Flache oder geflanschte scheibenartige Buchse.
Anwendungs-: Entwickelt für die Aufnahme axialer Lasten, normalerweise in Kombination mit Radialbuchsen.
Geteilte Buchse
Design: Diese Buchsen werden in zwei Hälften geliefert und können problemlos installiert und entfernt werden, ohne dass zusätzliche Demontageausrüstung erforderlich ist.
Anwendungs-: Ideal für Anwendungen, bei denen die Demontage schwierig oder zeitaufwändig ist.
Verbundbuchse
Materialien: Hergestellt aus einer Kombination von Materialien wie einer Metallunterlage und einer Schicht aus PTFE (Polytetrafluorethylen).
Anwendungs-: Geringe Reibung, hohe Verschleißfestigkeit und selbstschmierende Eigenschaften machen es für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet.
Flansch-Verbundbuchse
Design: Ähnlich wie Verbundbuchsen, jedoch mit Flansch zur axialen Unterstützung.
Anwendungs-: Vereint die Vorteile von Verbundwerkstoffen mit erhöhter axialer Stabilität.
Vorteile von Gleitlagern
Gleitlager sind aufgrund ihrer Einfachheit und Haltbarkeit ideal für viele Anwendungen. Sie reduzieren den Energieverbrauch während des Betriebs, indem sie für eine geringe Reibung zwischen Welle und Lager sorgen. Gleitlager haben außerdem einen geringen Platzbedarf und eignen sich daher für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot. Darüber hinaus lässt es sich aufgrund seines einfachen Designs leicht auf- und abbauen. Gleitlager bieten hervorragenden Schutz vor Staubpartikeln, Schmutz und anderen Verunreinigungen sowie vor Verschleiß durch hohe Temperaturen. Darüber hinaus sind diese Buchsen wartungsfrei, da sie im Gegensatz zu den meisten anderen Lagertypen keiner Schmierung bedürfen. Daher sind Gleitlager eine kostengünstige Lösung, die die betriebliche Effizienz verbessert und gleichzeitig die Betriebskosten senkt. Darüber hinaus können sie ohne Modifikationen sowohl im Trockenen als auch im Nassen eingesetzt werden.
Die Zuverlässigkeit von Gleitlagern macht sie zu einer attraktiven Wahl für Industriemaschinen, die zuverlässige Bewegungssteuerungskomponenten benötigen; Daher ist es kein Wunder, dass viele Unternehmen bei der Konstruktion ihrer Ausrüstung auf diesen Lagertyp zurückgreifen. Alles in allem handelt es sich bei Gleitlagern um vielseitige Komponenten, die einen reibungslosen Betrieb zu geringeren Kosten als Alternativen wie Kugel- oder Rollenlager ermöglichen. Dennoch ist klar, warum sie in der Branche weiterhin beliebt sind.
Nachteile von Gleitlagern
Gleitlager sind nicht für hohe Drehzahlen ausgelegt, Studien zeigen, dass ihre Höchstgeschwindigkeit bei etwa 5,000 U/min liegt. Diese Einschränkung kann bei Anwendungen, die höhere Geschwindigkeiten erfordern, wie z. B. Motoren und Lüfter, zu einer Reihe von Problemen führen. Ein weiteres Problem bei Gleitlagern besteht darin, dass sie in der Regel eine begrenzte Lebenserwartung haben, wenn sie in Hochleistungsanwendungen wie großen Industriemaschinen eingesetzt werden. Aufgrund ihrer Konstruktion sind sie auch für radiale Belastungen ungeeignet, da sie sich unter Druck leicht verformen. Mit der Zeit gelangt immer mehr Schmutz in die Gleitlager, was zu einem vorzeitigen Ausfall führen kann.
Buchsenbelastung und Geschwindigkeitsbegrenzungen
Buchsen werden typischerweise für schwerere Lasten und langsamere Geschwindigkeiten verwendet. Industrielle Metallräder profitieren von langlebigen Buchsen, die starker Lastübertragung und Stoßbelastungen standhalten. Bei Buchsen muss eine Reibungserwärmung berücksichtigt werden. Die beiden Hauptfaktoren, die die Wärme beeinflussen, sind der Einheitsdruck (P) und die Oberflächengeschwindigkeit (V). Das Produkt aus Einheitsdruck und Oberflächengeschwindigkeit ist die Druckgeschwindigkeit (PV). Um festzustellen, ob eine Durchführung für eine Anwendung geeignet ist, ermitteln Sie zunächst den PV-Grenzwert beim Hersteller. Für einen sicheren Betrieb muss der von der Anwendung berechnete PV-Wert unter dem vom Hersteller angegebenen PV-Grenzwert liegen.
Berechnen Sie den PV-Wert der Anwendung: PV=P×V
Bestimmen Sie die Oberflächengeschwindigkeit (V): V=0.262×U/min×D U/min = Wellenumdrehungen pro Minute D = Wellendurchmesser (Zoll)
Druck (P): P = Gesamtlast (lbs) / Kontaktfläche (in²) Kontaktfläche = D (Wellendurchmesser in Zoll) x L (Gehäuselänge)
Die Auswirkung der Begrenzung des PV-Werts ist in diesem Diagramm zu sehen, das die Geschwindigkeit mit der Last für Bronze- und Nylöl-Buchsen vergleicht.
In einer internen technischen Studie wurden Nyloil-Buchsen und C93200 Bronzebuchsen wurden zusammen verwendet, um die Auswirkung der PV-Grenzwerte der Buchse zu testen. Wie bereits erwähnt, werden Buchsen typischerweise für schwerere Lasten bei langsameren Geschwindigkeiten verwendet. Dies wird im Diagramm deutlich, da keine der Buchsen in der Lage ist, nennenswerte Belastungen bei hohen Geschwindigkeiten zu bewältigen. Je höher die Geschwindigkeit, desto geringer ist die Tragfähigkeit. Die Werte P-max (psi) und V-max (fpm) werden vom Hersteller für jedes Produkt bereitgestellt. P-max ist die maximale Last bei 0 U/min und V-max ist die maximale Drehzahl bei leichter Last (maximale Wellendrehzahl). Vergleichen Sie für praktische Anwendungen die berechneten P-, V- und PV-Werte mit den maximalen Toleranzen, um festzustellen, ob die Buchse funktioniert. Stellen Sie sicher, dass die Durchführung innerhalb eines Bereichs unterhalb der Grenz-PV-Kurve arbeitet.
Lager oder Buchse?
Zu den Faktoren, die Sie bei der Entscheidung zwischen Buchsen oder Lagern berücksichtigen sollten, gehören (in der Reihenfolge ihrer Präferenz):
Geschwindigkeit und Belastung: Schwerere Lasten bei langsameren Geschwindigkeiten oder leichtere Lasten bei höheren Geschwindigkeiten transportieren? Wenn hohe Geschwindigkeiten eine Rolle spielen, bieten Lager eine bessere Lösung, während Buchsen gut auf Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit und hoher Belastung reagieren.
Reibungslosen Betrieb: Aufgrund des „Stick-Slip“-Phänomens, einem häufigen Problem bei Buchsen, sind Lager für einen reibungsloseren Betrieb die bessere Wahl.
Wartung/Schmierung: Wartungsfreie Anwendungen mit Selbstschmierfähigkeit, insbesondere in der Trockenlebensmittel- und Textilindustrie, bevorzugen häufig Buchsen.
Betriebsgeräusche: Wenn ein leiser Betrieb im Vordergrund steht, sind Buchsen im Allgemeinen leiser als Lager.
Budget: Buchsen kosten in der Regel sechs- bis zehnmal weniger als Lager.
Bei der Wahl zwischen Lagern und Buchsen müssen die spezifische Anwendung, ihre Betriebsumgebung sowie verschiedene Betriebsbedingungen und -beschränkungen berücksichtigt werden. Das Verständnis der Vor- und Nachteile jedes Typs kann dabei helfen, festzustellen, welcher Typ die beste Lösung bietet.