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Gleit- und Gelenklager

Was sind Gleit- und Gelenklager?

Gleitlager sind neben Wälzlagern die häufigste Lagerbauart im Maschinenbau.

Im Gegensatz zu Wälzlagern haben Gleitlager und Gelenklager keine Wälzkörper zur Übertragung der Kräfte. Es entsteht also keine Rollreibung, sondern eine Gleitreibung. Die Lager bieten in der Regel eine sehr hohe Tragkraft bei niedrigeren Geschwindigkeiten. Es sind wartungsfreie oder nachschmierbare Varianten erhältlich, die dem Anwendungsfall entsprechend gewählt werden können.

Zu den Gleitlagern gehören auch Gelenkköpfe. Diese werden oft mit Gabelköpfen kombiniert. Gabelköpfe sind bewegliche Vebindungselemente.

Welche besonderen Eigenschaften haben Gleitlager?

Gegenüber Wälzlagern bieten sie beispielsweise folgende Vorteile:

  • durch ihre Materialvielfalt decken die Lager ein möglichst breites Einsatzgebiet und auch schwierigste Anforderungen ab
  • die robusten Lager laufen meist geräuscharm, sind schmutzunempfindlich und es werden nur selten zusätzliche Abdichtungen benötigt
  • einige Gleitlagerwerkstoffe haben dämpfende Eigenschaften, und sind relativ unempfindlich gegen Stöße, Vibrationen und Erschütterungen
  • es gibt auch geteilt ausgeführte Lagerbuchsen, die bei besonderen Konstruktionen vorteilhaft sind
  • im Vergleich zu Wälzlagern sind Gleitlager meist kostengünstiger

Die Nachteile gegenüber Wälzlagern: ein höheres Anlaufmoment ist nicht zu vermeiden und die Lager haben in der Regel einen geringeren Wirkungsgrad.

Welche Gleitlager gibt es?

Es gibt wartungspflichtige und wartungsfreie Gleitlager.

Wartungspflichtige Ausführungen:
Gelenklager und Gelenkköpfe sind in der Werkstoffpaarung Stahl/Stahl und Stahl/Bronze einfach zu warten, kostengünstig und eignen sich hervorragend für Wechselbelastung. Bei Gleitbuchsen, Scheiben und Streifen kommt der wartungsarme Metall-Polymer-Verbundwerkstoff E50 zum Einsatz. Die Gleitschicht ist mit Schmiertaschen versehen, wodurch eine Erstschmierung in den meisten Fällen ausreicht. Produktvarianten sind: Radial-Gelenklager, Schräg-Gelenklager, Axial-Gelenklager, Gelenkköpfe und Gleitbuchsen.

Wartungsfreie Ausführungen:
Um einen wartungsfreien oder wartungsarmen Betrieb zu ermöglichen und somit breite Anwendungsbereiche abzudecken, wurden spezielle Gleitlager-Materialien mit exzellenten Eigenschaften entwickelt. Verschiedene innovative Werkstoffmischungen sorgen für eine große Vielfalt an Materialien. So sind z. B. Metall-Polymer-Verbundgleitlager eine wirtschaftliche Alternative für viele Industrie- und Automotive-Anwendungen. Wartungsfreie Ausführungen gibt es für alle Produktvarianten: Radial-Gelenklager, Schräg-Gelenklager, Axial-Gelenklager, Gelenkköpfe und Gleitbuchsen. Ein umfangreiches

Ein umfassendes Programm an wartungsfreien Gleitlagern mit innovativen Gleitwerkstoffen bieten wir an – ELGOGLIDE, ELGOTEX oder der Metall-Polymer-Verbundwerkstoff E40. Diese Gleitwerkstoffe auf PTFE-Basis ermöglichen bei Gelenklagern und Gelenkköpfen sowie Buchsen, Scheiben und Streifen niedrigste Reibwerte bei gleichzeitig geringem Verschleiß und dadurch sehr hohe Gebrauchsdauern.

Wartungsfreie Gleitlager reduzieren die Schmierstoff- und Wartungskosten erheblich, da sie über die gesamte Lebensdauer komplett ohne Öl und Fett auskommen und dadurch gleichzeitig sehr umweltfreundlich sind. Die technische Vorteile:

  • für dynamische Flächenpressungen bis 140 N/mm2
  • hydrodynamischer Einsatz möglich
  • hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit (auch im Wasser einsetzbar)
  • geringer Bauraumbedarf
  • Gleitgeschwindigkeit bis 2,5 m/s

Ebenso gibt es z.B. von FEDERAL MOGUL Gleitlager mit Gleitwerkstoffen auf PTFE-Basis:

  • GLYCODUR® F-Gleitlager haben einen verkupferten Stahlrücken, auf dem eine 0,2 bis 0,4 mm dicke, poröse Schicht aus Zinnbronze aufgesintert ist. Die Poren dieser Schicht werden mit Polytetrafluorethylen (PTFE), das mit reibungs- und verschleißmindernden Zusätzen vermischt ist, in einem Walzprozess ausgefüllt. Eine 5 bis 30 μm dicke Deckschicht aus dem gleichen Werkstoff bildet die Einlaufschicht. Bei den GLYCODUR® F-Gleitlagern sind die guten mechanischen Eigenschaften der Sinterbronze mit den guten Gleit- und Schmiereigenschaften eines PTFE-Gemisches optimal kombiniert. Der Werkstoffaufbau gewährleistet eine gute Maßhaltigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Eine Schmierung ist nicht erforderlich.
  • GLYCODUR® A-Gleitlager haben ebenfalls einen verkupferten Stahlrücken und eine 0,2 bis 0,4 mm dicke, aufgesinterte Schicht aus Zinnbronze. Hauptmerkmal dieser Lager ist die in der Sinterbronze fest verankerte Deckschicht aus Polyoxymethylen (POM), die mit 0,3 mm relativ dick ist und Schmiertaschen zur Aufnahme von Schmierfett aufweist. GLYCODUR® A-Gleitlager sind dadurch in gewissem Umfang unempfindlich gegen Fluchtungsfehler und die damit verbundenen Kantenbelastungen. Eine Initialschmierung ist jedoch erforderlich.

 

Gleitlager – zylindrisch

Aus Buchsen bestehende zylindrische Gleitlager werden am Außendurchmesser in einem Gehäuse befestigt. Die Funktion dieser Lager hängt wesentlich von der Gegenlauffläche ab. Optimal ist eine gehärtete und fein geschliffene Welle aus Stahl. Je mehr die Qualität der Welle davon abweicht, desto mehr reduziert sich die erlaubte Belastung und die zulässige Drehzahl.

Die häufigsten am Markt vertretenen Gleitlager sind aus den Grundwerkstoffen Bronze, Stahl und Kunststoff:

  • Sinterbronze-Gleitlager
    Diese bestehen  aus gesintertem Material, in dessen Poren Öl für die gesamte Lagerlebensdauer eingelagert ist. Beim Betrieb baut sich ein Ölfilm zwischen Lager und Welle auf. Die Temperatur im Gleitlager steigt mit zunehmender Betriebsdauer. Da die Wärmeausdehnung des Öls größer ist als die des Lagermetalls, wird zusätzliches Öl in den Lagerspalt gedrückt. Bei erhöhter Umfangsgeschwindigkeit wird die Schmierung hydrodynamisch. Die weitgehend korrosionsbeständigen Sinterbronze-Gleitlager sind sehr wärmeleitfähig und antimagnetisch.
  • Stahl-Gleitlager
    Die üblichste Form dieser Lager besteht aus einem verkupferten Stahlrücken als Mantel. Er ist in den zylindrischen, innenliegenden gleitenden Oberflächen so ausgebildet, dass die Kräfte und die Bewegungsgeschwindigkeiten mit möglichst geringem Reibmoment übertragen werden können. Die Oberflächen tragen in vielen Fällen sogenannte Gleitschichten.
  • Kunststoff (Hochleistungspolymere)
    Kunststoff-Gleitlager sind kostengünstig, wartungs- und schmiermittelfrei und vielseitig einsetzbar. 

Gelenklager

Bei diesen Lagern entsteht der Gleitkontakt zwischen einem kugelig geformten Innenring und einem Außenring mit hohlkugeliger Innenform. Die Gleitflächen sind sphärisch und ermöglichen so Dreh-, Kipp- oder Schwenkbewegungen des Gelenklagers. Aufgrund ihrer großen Auflagefläche sind die Lager relativ resistent gegenüber Stößen, Schlägen und Schwingungen. Sie eignen sich daher für Führungs- und Tragfunktionen. Zudem brauchen sie gegenüber winkelbeweglichen Wälzlagern weniger Raum und sind günstiger herzustellen. Es gibt

  • Radial-Gelenklager für wechselnde dynamische Belastungen. Sie bestehen aus Innen- und Außenringen mit Stahl/Stahl- oder Stahl/Bronze-Gleitpaarungen. Geschmiert werden sie über den Außen- und Innenring oder mit wartungsfreien Gleitschichten.
  • Schräg-Gelenklager, die zusätzlich zu den radialen Kräften auch höhere axiale Kräfte aufnehmen. Die Gleitflächen sind kugelig und stehen schräg zur Lagerachse. Schmierung: wartungspflichtige oder wartungsfreie Ausführungen.
  • Axial-Gelenklager (aus Wellen- und Gehäusescheiben mit Stahl/Stahl- oder wartungsfreien -Gleitpaarungen). 

Gelenkköpfe

Hier besteht die Lagerneinheit aus einem Gehäuse mit eingebautem Gelenklager. An das Gehäuse ist ein Gewindeschaft (Stangenkopf) angebracht. Er kann als Außengewinde oder als Innengewinde ausgeführt sein. Gängige Varianten sind Gelenkköpfe mit rechtsdrehenden Gewinden, es sind auch Gelenkköpfe mit linksdrehenden Gewinden erhältlich. Eingesetzt werden Gelenkköpfe meist bei Gestänge- oder Hebelverbindungen. Sie sind in wartungspflichtiger und wartungsfreier Ausführung erhältlich. Wartungsfreie Gelenkköpfe bestehen aus einem Stangenkopf und einem wartungsfreien Gelenklager. Sie nehmen radiale Kräfte in Zug- und Druckrichtung auf und eignen sich für langsame Bewegungen bei kleinen bis mittleren Schwenkwinkeln, für einseitige Belastungen und bedingt für wechselnde Belastungen.

Gabelköpfe

Die justierbaren und beweglichen Verbindungselemente werden häufig als Gegenstück mit Gelenkköpfen kombiniert. Sie sind um ihre Achse drehbar und können Bewegungen entsprechend ausgleichen. Sie eignen sich aufgrund ihrer Achse nur für Bewegungen ähnlich der Beugung eines Arms. Querbewegungen müssen von der Biegbarkeit des Gestänges abgefangen werden. Meist werden Gabelköpfe mit Zugstangen oder Zugstäben verwendet.

Gelenke

Die bewegliche Verbindung von zwei Teilen wird als Gelenk bezeichnet. Drehgelenke, Kugelgelenke und Kreuzgelenke sind u.a. gängige Varianten. Gelenke werden nach der Anzahl der Freiheitsgrade und der daraus umsetzbaren Bewegungsmöglichkeiten eingeteilt. Im Vergleich mit einem Drehgelenk, das reine Winkelbewegungen zulässt, kann ein Kugelgelenk für Dreh- und Schwenkbewegungen eingesetzt werden. Noch mehr Freiheitsgrad bietet das Kreuzgelenk, es ermöglicht die Verbindung von nicht aufeinander fluchtenden Wellen.

Wofür eignen sich Gleitlager? Wo werden sie eingesetzt?

Gleitlager werden in vielen Industriebranchen und Anwendungen eingesetzt, meist für Bereiche, die niedrige Drehzahlen und hohe Belastungen aufweisen, und wenn Schwenkbewegungen und mögliche Schiefstellungen kosteneffizient und zuverlässig aufgenommen werden sollen.

Gelenklager sind unersetzlich in Maschinenelementen, die für Schwenk-, Kipp- und Drehbewegungen bei langsamen Gleitgeschwindigkeiten ausgelegt sind und wo Bewegungen zwischen Welle und Gehäuse stattfinden.

Gelenklager und Gelenkköpfe überzeugen durch eine lange Gebrauchsdauer und hohe Zuverlässigkeit bei minimaler Wartung. Für eine Vielzahl von Anwendungsfällen gibt es ein breites Produktsortiment bis hin zu Sonderlösungen.

Typische Einsatzbereiche für Gleitlager, Gelenklager und Gelenkköpfe / Gelenke und Gabelköpfe sind beispielsweise:

  • Geräte- und Maschinenbau
  • Werkzeugmaschinen, Metallbearbeitung
  • Sondermaschinenbau
  • Textilmaschinen
  • Druckmaschinen
  • Maschinen und Geräte für Landwirtschaft und Forstwirtschaft
  • Traktorgelenke / Anbaugeräte / Federaufhängungen / Lenkgestänge 
  • Baumaschinen, Erdbaumaschinen, Baggergelenke / Absetzer / Abbaugeräte 
  • Bergbautechnik, Bergbaumaschinen
  • Fahrzeugindustrie, Automobilindustrie, Kraftfahrzeuge, Nutzfahrzeuge, Lkw und Pkw
  • Schienenfahrzeuge
  • Fördertechnik
  • Gabelstapler
  • Fördergeräte zur Containerentladung / Fahrwerke
  • Getriebe 
  • Lagerungen in Gelenken von Radladern
  • Krangelenke / Auslegerlagerungen
  • Zylinderanlenkungen
  • Hebezeuglager / Greifergelenke
  • Windenergieanlagen
  • Hängedächer
  • Solartechnik
  • Elektrische Geräte
  • Generatoren
  • Lagerungen im Schiffbau
  • Stahl-, Zement-, Aluindustrie: in Gelenken als Ersatz für verschiedene Bronzelager
  • Modellbau

Welche Werkstoffe gibt es bei Gleitlagern?

Wartungspflichtige Gelenklager mit einer Stahl/Stahl Gleitpaarung (Stahl reibt auf Stahl) sind geeignet für Schwenk-, Kipp- und Drehbewegungen, hohe statische Belastungen, hohe Wechselbelastungen sowie Stoßbelastungen. Sie erfordern eine regelmäßige Wartung und Nachschmierung.

Wartungspflichtige Gelenklager mit einer Stahl/Bronze Gleitpaarung haben bessere Notlaufeigenschaften als eine Stahl/Stahl Gleitpaarung. Eine regelmäßige Wartung und Nachschmierung ist erforderlich. Sie sind für Schwenk-, Kipp- und Drehbewegungen, hohe statische Belastungen, hohe Wechselbelastungen sowie Stoßbelastungen geeignet.

Wartungsfreie Radial-Gelenklager mit einer PTFE/Chromstahl Gleitpaarung reduzieren den Wartungsaufwand. Sie reagieren etwas empfindlicher auf Wechselbelastungen und Stoßbelastungen als wartungspflichtige Radial-Gelenklager. Geeignet sind sie für Schwenk-, Kipp- und Drehbewegungen bei konstanter Lastrichtung und für niedrige Reibungszahlen. Die Lager erfordern keine Nachschmierung, sollten jedoch bei Instandhaltungsinspektionen regelmäßig geprüft werden.

Wartungspflichtige Gelenkköpfe bestehen aus einem Stangenkopf und einem Gelenklager mit der Material-Kombination Stahl/Stahl oder Stahl/Bronze (die Stahl/Bronze Gleitpaarung

bietet im Vergleich bessere Notlaufeigenschaften). Eine regelmäßige Wartung und Nachschmierung ist zwingend erforderlich. Die Lager halten hohen statischen Belastungen, hohen Wechselbelastungen sowie Stoßbelastungen stand.

Wartungsfreie Gelenkköpfe bestehen aus einem Stangenkopf und einem Gelenklager aus der Material-Kombination PTFE/Chromstahl. Dies reduziert den Wartungsaufwand, dafür reagieren diese Gelenklager etwas empfindlicher auf Wechselbelastungen und Stoßbelastungen als wartungspflichtige Gelenkköpfe. Sie sind geeignet für Schwenk-, Kipp- und Drehbewegungen bei konstanter Lastrichtung und für niedrige Reibungszahlen. Es ist keine Nachschmierung erforderlich, dennoch sollten sie bei Instandhaltungsinspektionen regelmäßig geprüft werden.

Kundenindividuelle Beratung und Anpassung

Speziell bei der Auswahl von Gleitlagern kommt es auf  eine unabhängige Beratung und Anwendungsberatung für die optimale Lösung an. Gleitlager sind nicht zwangsweise die  „kostengünstigere“ Variante im Vergleich zu Wälzlagern. Hochleistungsmaterialien sind z. B. sehr kosteninensiv, die Werkstoffe unterliegen deutlichen Materialpreisschwankungen.

Es gilt, die Vor- und Nachteile für die spezifische Anwendung abzuwägen.
Vorteile sind:

  • Aufnahme hoher Kräfte und Kantenbelastungen
  • Einfache Montage
  • Kompakt und daher geringer Platzbedarf
  • Teilbare Lager möglich
  • Geringere Geräuschentwicklung
  • Widerstandsfähiger gegen Stoß- und Randbelastungen sowie gegenüber Schwingungen (Vibrationen)
  • Trockenlauf möglich

Dem stehen folgende Nachteile gegenüber:

  • Ein „Einlaufen“ der Lager ist notwendig (insbesondere bei PTFE-Gleitpaarungen)  
  • Im Anlauf meist hohe Reibung
  • Höherer Verschleiß bei niedrigen Drehzahlen
  • Höhere Reibungsverluste und höhere Wärmeentwicklung
  • Geringere Drehzahl als bei vergleichbaren Wälzlagern
  • Weniger präzise bei der Wellenpositionierung
  • Bei Verschleiß: zunehmend erhöhte Lagerluft und damit abnehmende Steifigkeit

Für unsere Kunden bieten wir einbaufertige Bauteile oder komplette Baugruppen.

Sie erhalten bei Blässinger Sonderlösungen und wirtschaftliche Gesamtlösungen nach Ihren Wünschen. Dabei fließen die technologischen Kompetenzen führender Hersteller mit ein. Werkstoffe, Oberflächen, Beschichtungen und Dichtungskonzepte werden auf die speziellen Anforderungen und Anwendungen abgestimmt, beispielsweise für den Einsatz in Nutzfahrzeugen, Motocross-Maschinen, Industrieanlagen-Pumpen oder Schienenfahrzeugen.

Bei der richtigen Auswahl von Gleitlagern hinsichtlich Bauart, Schmierung, Abdichtung und aller Parameter für Ihre spezielle Anwendung sind die Spezialisten von Blässinger mit qualifizierter Beratung und technischer Unterstützung für Sie da. So erhalten Sie die optimale Lösung bis hin zu speziellen Sonderlösungen.

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