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Lager [3]

[51] Lager im Maschinenwesen, halten Zapfen und Wellen. Sie bilden, neben den Führungen, vorzugsweise die ruhende Unterstützung der Maschinen, folgen aber auch den gesetzmäßigen Bewegungen der Zapfen in Getrieben.

Nach der Zapfenberechnung (s.d.) und Zapfenreibung (s.d.) richtet sich die Art und Größe der Lager. Die gewöhnlichen zylindrischen Traglager nehmen die in der Regel wirksamen Seitenkräfte auf und mittels Anläufen oder Stellringen auch mäßige Längskräfte; Spurlager (s.d.) und Ring- oder Kammlager (s.d.) vorwiegend Längskräfte. Kegelförmige Lager kommen seltener vor, ausnahmsweise solche für konoidische oder Kugelzapfen. In Rücksicht auf die Reibung gibt man den Gleitlagern besondere Lagerschalen (s.d.) und legt großen Wert auf die Schmierung (s.d.); auch geht man immer weiter zu Kugel- und Rollenlagern (s.d.) über. Hinsichtlich der Aufstellung unterscheidet man die auf Sohlplatte, Mauerkasten, Lagerbock (s.d.) aufgesetzten Stehlager, überhöhte Bocklager (s.d.), Hängelager (s.d.), Konsollager (s.d.), im Maschinengestell eingebaute Kurbellager (s.d.), in Pleuelstangen (s.d.) eingelegte Stangenlager, Kipplager (s.d.), Achsbüchsen (s.d.) für Eisenbahnwagen, Drucklager (s.d.) für Schiffswellen u.s.w.

Das einfache Lagerauge Fig. 1, eine zum Zapfen passende Bohrung des Gestells mit Schmierloch, genügt für unterbrochenen Betrieb an Hebezeugen, Werkzeugschaltungen. Das Auglager Fig. 2 ist besonders anzuschrauben und nach der Achsenlage einzufallen; es kann bei ausreichender Wandstärke nach dem Auslaufen ausgebuchst werden. Das Buchslager Fig. 3 enthält Rotgußbuchsen mit Ringschmierung; der in der Mitte des Lagers eingesetzte Stellring befindet sich nur in einem der zur Welle (von Schieleschen Ventilatoren) gehörigen Lager. Zapfenlöcher in Schmiedeisen (Profileisen, Blech, Gelenkstangen in Steuerungen u. dergl.) versieht man mit Buchsen von Gußeisen, Rotguß oder gehärteten und ausgeschliffenen Stahlhütten. Wenn die Buchse exzentrisch gebohrt ist, gestattet sie die Verstellung der Achslage, etwa zum richtigen Eingriff von Zahnrädern, und läßt bei starker Exzentrizität die Ausrückung von Zahnradvorgelegen zu, wie es an den Nebenwelten der Spindelstöcke von Drehbänken gebräuchlich ist. Steckt man zwei Büchsen ineinander, deren Berührungsfläche z.B. 1 mm exzentrisch liegt (Fig. 4), so kann man den Zapfen nach jeder Richtung bis zu dem doppelten Maße ausrichten. – Lagergabeln (Fig. 5), in denen sich der Zapfen beliebig heben kann, finden sich an leichten Druck-, Farb- und Wickelwalzen; eine in der Gabel gleitende Buchse könnte das Lager vervollständigen [1]. In den Streckwerken der Spinnereimaschinen (Fig. 6) laufen die Unterzylinder auf schmalen Rotgußschalen, die Endzapfen der Oberzylinder in senkrechten Führungen, während ihre Mittelzapfen von oben belastet sind. Auch in Walzwerken (Fig. 7) [5] läßt man in altbewährter Weise die starken Laufzapfen auf und zwischen schmalen Rotgußschalen[51] laufen, schmiert sie mit Talg, Fett oder Petroleumteer und kühlt sie durch Wasserberieselung. – Zum Zweck der Nachstellung von Büchsen benutzt man axiale Verschiebung in einer Kegelfläche. Der Unterschied der Durchmesser an den Enden beträgt ein Fünftel bis ein Zehntel der Länge. An dem Spindelstock (Fig. 8) von Lorenz in Ettlingen wird die mit kegeligen Zapfen versehene Drehbankspindel durch einen gesicherten Schraubring mit seinem Gewinde am vorderen rechten Lager passend eingestellt und die hintere Lagerbuchse mit zwei Schraubringen nachgezogen und festgestellt. Statt dessen gibt man auch dem hinteren Zapfen zylindrische Form (s. Bd. 3, S. 80, Fig. 86). Die Seitenverschiebung der Spindelachse mit kegeligem Zapfen ist nur halb so groß wie bei der Nachstellung eines Lagers mit zylindrischem Zapfen. Der axiale Spindeldruck darf nicht auf die Kegelfläche wirken, sondern muß durch die gehärtete Druckschraube am Spindelende von dem hier eingesetzten gehärteten Stahlpflock aufgenommen werden übertragen werden; Kugelringe genügen nur für das Langdrehen und Bohren, nicht aber für glattes Plandrehen. Die einseitig geschlitzte Buchse (Fig. 9) schmiegt sich beim Nachziehen in das kegelige Gehäuse dichter um den Zapfen; die Oelung erfolgt von oben durch die Fuge, deren Enden mit Holz ausgefüllt werden, oder auch nur von unten durch eine Filzeinlage (s. Bd. 3, S. 80, Fig. 87).

Das Lager (Fig. 10) für ein Wasserrad mit stets nach unten gerichteter Druckkraft enthält nur eine Lagerschale, die am Grunde durch einen Dübel gehalten und durch den Keil von unten auf richtige Höhe ein- und nachgestellt wird. Den Zapfen überdeckt ein leichter gußeiserner Deckel mit Dochtschmierung. Die Nachstellkeile, die auch in Kreuzköpfen, Kurbel- und Stangenlagern sowie in Spurlagern vielfach angewendet werden, erhalten einen Anzug von einem Achtel bis zu einem Viertel; die Stellschrauben werden entsprechend für ein Achtet bis ein Viertel des Lagerdruckes auf Zug mit 250 kg/qcm Spannung im Kern berechnet und sind stets zu sichern. Die Mühlsteinbuchse (Fig. 11) von Ganz & Co. enthält drei Rotgußbacken mit Keilverstellung und dazwischen Schulterkissen von mit Talg getränktem Werg, darüber eine staubdichte Abdeckung. Daneben zeigt Fig. 12 eine Schraubenverstellung für vier oder sechs[52] dicht um eine Turbinenwelle im Leitradboden angeordnete Pockholzklötze mit Wasserschmierung.

Zweiteilige Lager bieten den Vorteil, daß man Wellen und Achsen unmittelbar einlegen und die Schalen nachstellen kann. Die Fuge zwischen Lagerkörper und Deckel liegt gewöhnlich wagerecht (Fig. 13–15), nur bei starkem Seitendruck schräg (Fig. 16). Eigentlich sollte die Nachstellung, die mit Hilfe der Deckelschrauben senkrecht zur Fuge erfolgt, in der Richtung der Abnutzung, also annähernd in der Kraftrichtung geschehen; die hieraus abgeleitete Regel, daß in der Kraftrichtung keine Fuge liegen darf, gilt nicht allgemein (vgl. Kurbellager Fig. 4). Die Nachstellbarkeit ist maßgebend für die Lagerschalen (s.d.). – Der Lagerkörper wird in der Regel durch besondere Fußschrauben auf einer Sohlplatte befestigt (Fig. 15), nachdem er ausgerichtet und an beiden Seiten durch Holzbeilagen zwischen den Nasen der Sohlplatte eingestellt ist. Die Deckelschrauben, die meist um 3 mm schwächer als die Fußschrauben sind, werden leichter angezogen und sind durch eine Schraubensicherung (s.d.) fest zu stellen. Im sogenannten Rumpflager gehen die Deckelschrauben bis in die Sohlplatte (von Hängeböcken) durch, zur Verkürzung der Lagerbreite. Der Lagerdeckel ist als Träger zu berechnen. Man kann etwa annehmen, daß die Lagerdruckkraft je zur Hälfte um d rechts und links von der Mittellinie den Deckel belastet, während die Schrauben mit der Entfernung e das Widerlager bilden. Das Moment ¹/₂ Q (¹/₂ e – ¹/₄ d) cmkg beansprucht den mittleren Teil des Deckels auf Biegung, wobei s = 200 für Gußeisen- und 400 für Schmiedeeisen angesetzt werden mag. Das Lager von Freitag (Fig. 13) enthält Rotgußschalen und mitten in der Unterschale ein als Docht wirkendes Lamellenstückchen von Messingblech, das von einer Feder sanft nach oben gedrückt wird und das Oel durch breite Schmiernuten an den Zapfen abgibt. Im Lager Fig. 14 ist Weißmetall unmittelbar in die beiden Lagerhälften eingegossen, während das Lager Fig. 15 [9] herausnehmbare Schalen von Gußeisen mit Weißmetall enthält, beide Lager mit Dochtschmierung. In dem Lager Fig. 16 lassen sich die Schalen von außen mit Wasser kühlen, das von oben zufließt und unten austritt. Die Schmierung mit Fett geschieht von der Seite her unter der Wirkung eines Druckkolbens und aushilfsweise durch einen breiten Schlitz von oben. Die Aussparungen[53] an der Fuge streifen mit ihren rechtwinkligen Kanten alle Körnchen von der Zapfenfläche ab, wogegen die sonst üblichen schrägen Abfasungen die Schlammteile immer wieder in die Lauffläche führen.

Lager mit gußeisernen Schalen (Fig. 17) wurden von Sellers eingeführt und stehen viel in Gebrauch. Wegen ihrer großen Schalenlänge müssen sie der Neigung der Welle bei ihrer Durchbiegung nach allen Richtungen nachgeben und fassen deshalb die Schalen in einer Kugelfläche, von der nur ein kleiner Teil oben und unten, mitunter auch an den Seiten vorhanden ist. Dieses Kugelschalenlager wird zuweilen mißbräuchlich Kugellager genannt. Die in Fig. 17 eingeschriebenen Maße geben einen Anhalt für die Abmessungen, für den Fall, daß man ein Lager aufzeichnen will, ohne es durchzuarbeiten. Sie gelten auch für Rotgußlager, während Lager mit Weißmetallschalen und Ringschmierung größere Breite erfordern, so daß die Deckelschrauben 1,7 d + 25 bis 40 mm Abstand erhalten und auch der Fuß länger wird. Das Lager trägt ein Nadelschmiergefäß und an den Schalen Näpfe für Talg, der bei Erwärmung schmilzt und in diesem Fall der Schmierung nachhilft. Das Spindellager (Fig. 18) mit einteiligem offenem Gehäuse gestattet die Höheneinstellung des Lagermittels durch die hohlen, gußeisernen Schrauben, zwischen denen die Schalen in Kugelflächen gehalten sind. Fig. 19 zeigt die Schmierung der Kugelschalen von Nagel in Karlsruhe-Mühlburg durch ein längs der Fuge liegendes, in der Mitte fest abgeschnürtes Bündel von Baumwollfäden, dessen Enden in die angehängten Oelbehälter hinabreichen. Einfacher und billiger als die Sellerslager sind die von Lorenz in Ettlingen flammenden vielbenutzten Lager Fig. 20a. Hier ruht die Unterschale auf einem angegossenen halbkugelförmigen Zapfen, während die Oberschale durch die runde Spitze der Lagerstellschraube gehalten wird; bei der Neigung der Welle verschieben sich die Schalen an der Fuge gegeneinander. An dem Lorenzschen Schaukellager (Fig. 20b) stellt der zur Tropfschale ausgebildete Untersatz ein richtiges Kreuzgelenk dar mit einem lotrechten und zwei wagerechten Zapfen.

Die Ringschmierung wird gegenwärtig für alle Arten von Gleitlagern bevorzugt, – weil sie den Zapfen reichlich schmiert und im Oelverbrauch sparsam ist. Die [54] Füllung eines Lagers braucht erst nach 2–6 Monaten ersetzt zu werden. Das Oel steht in einer Kammer bis dicht unterhalb des Wellenzapfens und wird durch den eintauchenden, lose auf dem Zapfen hängenden Ring nach oben auf diesen übertragen, von da durch oben offene Rinnen am Rande der Unterschale aufgefangen und durch Schmiernuten in die Lauffläche verteilt, aus der es in den Behälter zurückfließt. Dabei schwimmt der Zapfen in Oel, so daß alle Unreinigkeiten fortgespült und am Boden des Behälters abgelagert werden [3] und [8]. – Fig. 21 zeigt ein Stehlager mit Rotgußschalen für Ringschmierung von H. Füllner in Warmbrunn. Das Lager der Walzenstühle von Ganz & Co. (Fig. 22) fängt das Oel nur bei einseitiger Drehrichtung des Zapfens richtig auf, nämlich an der tieferen Seite der schrägen Lagerfuge, wie es dem Betrieb entspricht. An dem in einen Elektromotor eingebauten Lager (Fig. 23) [4] hängt der Schmierring einseitig in der Rotgußbuchse.

Der Ring besteht aus Bronze oder Gußeisen, seitlich abgeschrägt, damit er an den Schnittflächen der Oberschale nicht haften bleibt. Muß er geteilt sein, so wird er mit den Enden verzapft und mit Draht von außen umschlungen; geteilte oder verbogene Ringe bleiben leicht hängen. Die Unterschale ist so weit auszusparen, daß der Ring in seiner Ebene etwas ausschwingen kann. An langsam laufenden Wellen läßt sich statt des Ringes eine kleine Kette (Fig. 24) überhängen; doch macht hierbei die Einführung des Oeles vom Zapfen in die Lauffläche Schwierigkeiten. Sicherer wirkt ein fester Schmierring (Fig. 25), wie ihn das Eisenwerk Wülfel anwendet, als einteiligen Stellring oder zweiteilig mit Federanpressung, die den Ring mitnimmt, aber der Welle noch Verschiebungen in der Längenrichtung ermöglicht. Das am Ringe haftende Oel geht oben auf das Abstreichblech über, das zur Drehrichtung passend einzustellen ist, und fließt seitwärts durch Kammern und Bohrungen der Oberschale in die Lauffläche. Beim Abheben des Deckels wird der Oelumlauf sichtbar.

Die folgenden Lager verbinden die Ringschmierung mit der Kugelbewegung der Schalen und sind als Triebwerkslager besonders zu empfehlen. Fig. 26 zeigt ein Gußschalenlager von Wülfel mit festem Schmierring, der oben an einer festen schmalen Abstreichleiste bei jeder Drehrichtung das Oel in die Kammern der Oberschale abgibt. Das Dessauer Sparlager (Fig. 27) [2] von der Berlin-Anhaltischen Maschinenfabrik fördert das Oel mit zwei Schulterringen in die Lauffläche der Gußschalen, aus denen es an den Enden und in der Mitte zurückfließt. Der Oelbehälter der Unterschale von Grob in Leipzig-Eutritzsch (Fig. 28) ist in der Mitte so ausgespart, daß die Lagerhöhe nicht größer als die der Sellers-Lager ist. Im Lager von Piat (Fig. 29) [3] befindet sich der Oelvorrat im Lagerkörper; die mit Weißmetall ausgegossenen zusammengeschraubten Schalen liegen in der Kugelfläche ringsum an. Die außerhalb der Schalen auf der Welle sitzenden Schmierscheiben Fig. 30 von Staeding & Meysel Nachfolger in Niedersedlitz bei Dresden geben das Oel oben durch ein- oder zweiseitige Abstreichbleche seitwärts in die Oberschale ab [6]. – Für starke Dynamowellen mit hoher Umlaufzahl baut Alioth [7] in einem Gehäuse Doppellager mit Balancierstützung mit je einem Ring und Preßöleinführung in die Unterschale.[55]

Wenn ein Lager warmläuft, lockert man die Schalen, führt reichlich Oel zu, gibt Schwefelblüte mit dem Oel auf den Zapfen und kühlt das Lager mit Wasser, vermeidet aber die Abschreckung heißer Zapfen durch das Kühlwasser. Als Grund des Warmlaufens bei richtigen Konstruktionsverhältnissen hat man zu suchen, ob die Schmierung ungenügend oder unterbrochen ist, ob Staub oder Späne eingedrungen sind, ob der Zapfen nur an einzelnen Flächenteilen aufliegt, etwa nur an den Rändern, oder ob er nur- und ist, so daß er in gewissen Drehtagen sich klemmt. Auch die ungleiche Ausdehnung von Zapfen und Schale bei einer normalen Erwärmung kann eine Klemmung und das Heißlaufen hervorrufen; sowohl in radialer Richtung, weil die Schale in einem festen Gehäuse liegt und nach innen wachsend die Schmierschicht verdrängt, als auch in axialer Richtung; wenn z.B. ein Zapfen von l m Länge bei t° Erwärmung lieh um 0,012 l t mm streckt, die Rotgußschale aber um 0,018 l t mm, so wird bei l = 0,33 m und t = 50° der Unterschied 0,1 mm betragen, d.i. ungefähr die Dicke der Schmierschicht, so daß also der Zapfen infolge unzureichenden Spielraumes zwischen den Bunden oder Stellringen lieh festlaufen kann.

Literatur: [1] Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1901, S. 231. – [2] Ebend. 1902, S. 1341. – [3] Ebend. 1902, S. 1841. – [4] Ebend. 1903, S. 311. – [5] Ebend. 1903, S. 264 ff.; 1904, S. 1403. – [6] Ebend. 1904, S. 106. – [7] Ebend. 1906, S. 219. – [8] Ebend. 1907, S. 855. – [9] Riedler, Maschinenzeichnen, Berlin 1896, S. 36 ff.

Lindner.

Fig. 1., Fig. 2., Fig. 3., Fig. 4., Fig. 5.

Fig. 6.

Fig. 7.

Fig. 8., Fig. 10., Fig. 12.

Fig. 9.

Fig. 11.

Fig. 13., Fig. 14., Fig. 15.

Fig. 16.

Fig. 17.

Fig. 18.

Fig. 19.

Fig. 20a., Fig. 20b.

Fig. 21.

Fig. 22.

Fig. 23.

Fig. 24.

Fig. 25., Fig. 26.

Fig. 27., Fig. 28., Fig. 29., Fig. 30.