„Peppige“ Sache

Der Autor Gerhard Bausist Produktmanager für Gleit-lager der igus GmbH, Köln

Wartungsfreie Lagerbuchsen sind bisher dadurch gekennzeichnet, daß sie ohne weitere Zusatzschicht direkt auf der Welle gleiten. Nicht schwer vorzustellen, daß bei diesen Systemen die Wellen und deren Oberfläche genauso wichtig ist wie die Lagerbuchse selbst. Trotzdem konzentrieren sich die meisten Hersteller und Konstrukteure auf den Werkstoff der Lagerbuchse.

Nach intensiven Untersuchen in den letzten Jahren ist es igus gelungen, ein Gleitlager zu entwickeln, das in seinem Werkstoffaufbau als einmalig gilt. Der Beitrag beschäftigt sich mit den neuartigen Lagern, zeigt Verwendungsmöglichkeiten und die Grenzen der Einsetzbarkeit auf.

Das völlig neuartige Gleitlager iglidur PEP besteht aus einem Innen- und einem Außenring. Genau wie bei Kugellagern bildet bei diesem Gleitlager der Innenring die Lauffläche. Damit ist zum ersten Mal bei Gleitlagersystemen der Wellenwerkstoff und die Oberfläche unerheblich.

Bei diesen Gleitlagern ist der Laufpartner genau festgelegt. Folglich ist das Verhalten des Lagersystems mit iglidur PEP Gleitlagern besser bekannt und Reibwerte und der spezifische Verschleiß der Paarung sind so genauer vorhersehbar.

Bis zum Abschluß der Entwicklung der neuen iglidur PEP Lager waren zahlreiche Versuche und Tests erforderlich, um die am besten geeignete Kombination zu finden.

Das Diagramm 1 zeigt einige der mehr als 50 getesteten Kombinationen. Interessant ist in diesem Zusammenhang, daß die extrem verschleißfesten Werkstoffe als Innen- oder Außenlager immer einen höheren Verschleiß auf dem Gegenlaufpartner induzieren. Beispiele dafür sind die Kombinationen 2 und 6 in dem Diagramm 1.

Bezüglich des Gesamtverschleißes, die entscheidende Größe, ragt die nun als PEP Gleitlager vorgestellte Kombination deutlich heraus.

Wie bei Kugellagern dreht sich der Innenring mit der Welle um, wodurch es keine Relativbewegung der Welle zum Lager mehr gibt. Damit ist die Oberfläche der Welle vor Verschleiß geschützt, selbst empfindlichste Werkstoffe können ohne weitere Vorkehrungen als drehende Welle benutzt werden. Noch wichtiger: Ebenso können Werkstoffe, die bisher als Gleitpartner für Lager überhaupt nicht in Frage kamen, in Verbindung mit den neuen PEP Gleitlagern eingesetzt werden.

Theoretisch könnten sogar Wellen aus Holz verwendet werden. In der Praxis werden aber wohl eher Anwender von Wellen aus Buntmetalle, Aluminium oder Edelstähle die Vorteile der neuen Lager schätzen lernen.

Die Diagramme 2 und 3 zeigen die Verschleißfestigkeit von iglidur PEP Lagern in Abhängigkeit von der Belastung und der Geschwindigkeit.

Die Verschleißfestigkeit dieser neuen Gleitlager bei Belastungen bis 5 N/mm² ist auch im Vergleich sehr gut. Hier schneiden die PEP Lager beinahe so gut ab wie die verschleißfestesten Kunststoff/Stahl Lagersysteme.

Das Diagramm 2 zeigt den Vergleich mit iglidur J, dem für diese Belastungen am besten geeigneten iglidur Werkstoff gegen Stahl. Je nach Wellenwerkstoff ist der Verschleiß der normalen Lager sogar höher, bei iglidur PEP ist der Verschleiß unabhängig von der verwendeten Welle. Anders ist das bei den maximalen Geschwindigkeiten. Wie zu erwarten, sind die zulässigen Geschwindigkeiten begrenzt, da die entstehende Reibungswärme zunächst durch die dünnwandigen Polymerlager bis zu den viel besser leitenden Metallteilen (Welle und Gehäuse) gelangt. Das Diagramm 2 zeigt dies deutlich:

Bis zu einer Geschwindigkeit von ca. 0,3 m/s ist der Verschleiß weitgehend unabhängig von der Geschwindigkeit. Mit zunehmender Geschwindigkeit nimmt der Verschleiß dann aber beschleunigt zu.

Im Vergleich dazu zeigt sich ein sehr guter Lagerwerkstoff (z.B. iglidur J) auf einer Stahlwelle auch bis 0,7 N/mm² weitgehend unabhängig von der Geschwindigkeit.

Durch die Kenntnis der Laufpartner sind auch die tribologischen Daten der Lager besser bekannt. Die Reibwerte richten sich nicht mehr nach den Wellen und den Rauhigkeiten.

Im Vergleich zu Kunststoff-Stahl Lagerungen liegen die Reibwerte der Kunststoff-Kunststoff Lager typischerweise im unteren Mittelfeld.

Interessant ist auch die Möglichkeit einer Schmierung der Lager. Mit geringsten Schmiermitteln wurden deutliche Reibwertverbesserungen erzielt. In Versuchen wurden Schmierstoffe gefunden, die den Reibwert der Lager dauernd auf einen Wert von 0,07 senken. Ausführliche Ergebnisse über zahlreiche Tests mit unterschiedlichen Schmiermitteln liegen dem Kölner Unternehmen vor und können bei Bedarf abgefragt werden.

Die Montage der iglidur PEP Gleitlager ist denkbar einfach:

n Die Lager sind so gefertigt, daß sie in eine nach H7 – tolerierte Bohrung eingepreßt werden.

n Danach kann die Welle gefügt werden, die dann fest im Innenring sitzt.

n Die Innenlager sind so in den Außenring eingeclipst, daß auch ein Abziehen der Welle möglich ist, ohne den Innenring mit anzuziehen.

Somit unterscheidet sich die Montage nicht wesentlich von der einfacher Lagerbuchsen. iglidur PEP Gleitlager sind in den Abmessungen von 5 mm bis 20 mm als zylindrische Buchsen entsprechend der nachstehenden verfügbar. Bundlager sind in Vorbereitung.

iglidur PEP Gleitlager

KEM 450

iglidur J Gleitlager

KEM 451

Produktprogramm

KEM 452

Mit den PEP Lagern stellt igus wieder einmal ein sehr inte-ressantes, innovatives Produkt vor. Die Ergebnisse der Testreihen zeigen, daß es sich um ein für mittlere Belastungen hervorragendes Lager handelt, daß durch die besondere Idee für viele Anwendungen entscheidende Vorteile bietet. Vorgestellt werden die Kunststoff/Kunststoff Gleitlager heute in einer für die angegebenen Belastungen sehr verschleißfesten Version. Weitere Kombinationen mit anderen, spezifischen Vorteilen sind denkbar. Es bleibt abzuwarten, welche Entwicklung diese Innovation nehmen wird. Schon jetzt ist klar: Hier stecken ungeahnte Chancen für den Bereich wartungsfreier, selbstschmierender Gleitlager.