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xiros® Polymerkugellager Aufbau, Anwendungen, Entwicklung und Tests

Das Produktspektrum der xiros®-Polymerkugellager umfasst eine Vielzahl unterschiedlicher Produktvarianten. Allen gemein ist, dass sie ohne jede zusätzliche Schmierung auskommen. Dadurch ergeben sich erhebliche Vorteile, da in jeder Anwendung vermieden wird, dass Schmierstoffe die Umgebung verunreinigen, ausgewaschen werden oder sich durch äußere Einflüsse zersetzen.
Hinzu kommen, je nach Bauart, weitere Vorteile:
 

  • Wartungsfreiheit
  • Geringes Gewicht
  • Metallfrei (durch den Einsatz von Glas- und Kunststoffkugeln)
  • Unmagnetisch
  • Chemikalienbeständig
  • Korrosionsbeständig
  • Elektrisch isolierend
  • FDA-konform
  • Berechenbare Lebensdauer

Die zuletzt erwähnte Berechenbarkeit der xiros®-Polymerkugellager ist einer der wichtigsten Vorzüge. Basierend auf den Ergebnissen vieler Verschleißuntersuchungen kann der Anwender die Lebensdauer der xiros®-Polymerkugellager zuverlässig berechnen und seine Anwendung auslegen

Aufbau

Bei der Produktsparte der einreihigen Rillenkugellager handelt es sich um Polymerkugellager nach DIN 625. Die schmiermittel- und wartungsfreien Kugellager bestehen aus vier Komponenten:


A = Außenring


B = Innenring


C = Käfig


D = Kugeln

xiros info grafik  

Aufbau der Serien nach DIN625
BaugrösseInnen-ØAußen-ØBreiteSerieLastaufnahme
670112184Dünnringlagerniedrig
680112215Dünnringlagerniedrig
690112246Dünnringlagerniedrig
600112288Standardlagermittel
6201123210Standardlagermittel
6301123712Dickwandige Lagerhoch

Außen- und Innenring

Die Eignung eines xiros®-Polymerkugellagers wird entscheidend durch die Materialien der beiden Laufringe bestimmt. Diese werden aus igus®-Tribopolymeren hergestellt, um die Lebensdauer zu maximieren und die Reibwerte zu minimieren. Drei Werkstoffe stehen zur Auswahl. Sie unterscheiden sich in der zulässigen Temperatur, der Medienbeständigkeit und den Kosten. Die Werkstofftabelle gibt hierzu eine genaue Auskunft.

Farbübersicht

A500braun
B180weiß
C160opak
D180blau
F180schwarz
G220grau
M180blau
S180schwarz
T220beige

 

Der Käfig

Der Werkstoff des Kugellagerkäfigs muss ebenfalls zur Anwendung passen. Auch diese Werkstoffe sind hinsichtlich der Chemikalienbeständigkeit und der Temperatur sehr unterschiedlich. Im Rahmen des Lieferprogramms der xiros®- Polymerkugellager sind die Käfige bereits perfekt auf die Materialien der Außen- und Innenringe abgestimmt.

Farbübersicht

10PAschwarz
20PPopak
30B180weiß
40M180blau
50PEweiß
60F180schwarz
70PEEKbraun
80S180schwarz

Die Kugeln

Die Kugelmaterialien unterscheiden sich am deutlichsten. Neben Stahl kommen Glas oder Kunststoffe zum Einsatz. Dadurch allein ergibt sich ein großer Unterschied der Massen, die wiederum Einfluss auf Laufruhe, Gewicht und Medienbeständigkeit haben. Stahlkugeln (Edelstahl) sind kostengünstig, chemikalienbeständig, haben aber das höchste Gewicht. Glaskugeln sollten ausgewählt werden, wenn es auf Metallfreiheit ankommt. Sie sind zudem sehr chemikalienbeständig und haben ein mittleres Gewicht. Polymerkugeln haben entscheidende Vorteile im Gewicht, in der Masse und im leisen Laufverhalten. Je nach Kunststoff haben Polymerkugeln eine ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit.

ES Edelstahl (1.4401)
GL Glas (Natronkalkglas)
PAI Kunststoff „PAI“
POM Kunststoff „POM“

Steh- und Flanschlager

Durch den Einsatz der xiros®-Polymerkugellager in Verbindung mit den igubal®-Steh- und Flanschlagern ergibt sich eine höhere Flexibilität bezüglich des Einbaus der Kugellager. Die einbaufertigen Lagergehäuse machen es dem Anwender leicht, diese wartungsfreien Elemente zu verwenden. Sowohl Flansch- als auch Stehlager werden als starre oder als pendelnde Ausführung angeboten. Der Unterschied liegt hierbei in der für die igubal®-Lagereinheit typische Funktion des Fluchtungsausgleichs. Bei der pendelnden Ausführung sind die xiros®-Polymerkugellager mit balliger Außenkontur in einem entsprechenden Gehäuse montiert. Falls erforderlich kann das innere Lager in alle Richtungen geschwenkt werden. Mögliche Fluchtungsfehler von zwei zueinander liegenden Lagerstellen können so ausgeglichen werden. Die starre Ausführung verzichtet auf diese Schwenkmöglichkeit zugunsten des günstigeren Preises.

Anwendungsgebiete

Im Gegensatz zu metallischen Kugellagern kommen xiros®- Polymerkugellager vollkommen ohne Schmierung aus. Daher sind sie für eine Vielzahl spezieller Anwendungen geeignet, in denen es im Vergleich zu dauergeschmierten metallischen Kugellagern nicht auf höchste Drehzahlen oder Belastungen ankommt, sondern eben auf den schmiermittelfreien Einsatz. Diese sind z. B. Lebensmittel-, Verpackungs- und Medizintechnik, Verpackungs- und Textilindustrie oder auch chemische Industrie und Reinraumanwendungen sowie Elektronik und Bürotechnik. Anwendungen ergeben sich auch aus der Metallfreiheit und der Eigenschaft, unmagnetisch zu sein. Hier sind es vor allem Anwendungen in der Medizintechnik und in der Messtechnik.

Entwicklung und Tests

Durch zahlreiche Tests konnten die Werkstoffe der Laufringe immer weiter verbessert werden. Dadurch konnten Polymerkugellager entwickelt werden, die höhere Geschwin‑ digkeiten, mehr Last und höhere Standzeiten zulassen. Aber die Entwicklung geht weiter: Wir halten das Thema Polymerkugellager noch lange nicht für ausgereizt und glauben, mit unserer langjährigen Erfahrung in tribologischoptimierten Kunststoffen und unseren Testmöglichkeiten Polymerkugellager noch ein gutes Stück weiter voranbringen zu können. Fordern Sie uns, sprechen Sie mit uns über Ihre Anwendungen, bei denen Sie Vorteile durch Polymerkugellager vermuten.



Im igus®-Versuchslabor werden xiros®-Polymerkugellager auf Lebensdauer und Verschleiß getestet. Neben den eigentlichen Werkstoff-Vergleichstests geben diese Versuche auch Antworten auf Fragen nach den Auswirkungen äußerer Einflüsse wie Temperatur, Feuchte oder Staub.

n = 2.000 rpm, F = 25 N, T = +23 °C

Y = Verschleiß [μm/km]

A = xirodur® B180

B = alt. Polymerkugellager I

C = alt. Polymerkugellager II

D = xirodur® A500

Abb. 01: Verschleißtest im igus®-Labor

 

n = 500 rpm, F = 75 N, T = +23 °C

Y = Verschleiß [μm/km]

A = xirodur® B180

B = alt. Polymerkugellager I

C = alt. Polymerkugellager II

D = xirodur® A500

Abb. 02: Verschleißtest im igus®-Labor

 

n = 1.000 rpm, F = 50 N

Y = Lebensdauer [h]

X = Temperatur [°C]

A = +23 °C

B = +80 °C

C= +150 °C

Abb. 03: Lebensdauer von xirodur® A500-Polymerkugellagern bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen, trocken

 

Bild 01: Prüfstand für xiros®-Polymerkugellager im igus®-Labor

 

Bild 02: Prüfstand für xiros®-Polymerkugellager im igus®-Labor

 

Die Materialkombinationen für Lagerringe, Kugeln und Käfige werden im igus®-Versuchslabor durch verschiedenste Belastungs- und Geschwindigkeitstests erprobt. So wird die anwendungsspezifische Auswahl des geeigneten Lagers und eine Lebensdauerabschatzung ermöglicht.

Berechenbarkeit

Im Rahmen der Entwicklung der xiros®- Polymerkugellager werden kontinuierlich Versuche durchgeführt. Aufgrund der zahlreichen Testergebnisse steht eine so umfangreiche Menge von Verschleißdaten zur Verfügung, dass dadurch eine Berechenbarkeit der Lebensdauer möglich ist. So kann sowohl im Rahmen einer Neuentwicklung als auch bei einer bestehenden Konstruktion eine konkrete Aussage zur Einsatzdauer vorgenommen werden.

Unmittelbar mit der Eingabe der Daten wird die Lebensdauer errechnet und angezeigt. Wichtig zu wissen ist hierbei, dass die Aussage zur Lebensdauer auf tatsächlich durchgeführten und ausgewerteten Versuchen unter kontrollierten Bedingungen basiert und damit absolut zuverlässig ist.