Hoeveel kogels in een kogellager?
De constructie van een kogellager is altijd hetzelfde: er is een grotere buitenring, een kleinere binnenring en daartussen een kooi met kogels erin. Maar hoeveel kogels zitten er in een kogellager? En welke invloed heeft het aantal kogels op de werking van een kogellager? We nemen het graag met je door.
Wat bepaalt de hoeveelheid kogels in een kogellager?
Omdat alle die in Europa op de markt zijn aan bepaalde ISO-normeringen moeten voldoen, zou je misschien verwachten dat het antwoord op de vraag hoeveel kogels er in een kogellager zitten eenvoudig is, maar dat is niet het geval. Een klein lager voor in een fiets heeft bijvoorbeeld meestal 7 of 8 kogels, maar er zijn ook kogellagers met meer kogels in de kooi tussen de binnenring en de buitenring. Bovendien hebben niet alle kogellagers evenveel rijen kogels. Eenrijige zijn weliswaar de meest gebruikte kogellagers ter wereld, maar hebben twee rijen kogels tussen de ringen.
Een vrij algemeen gehanteerde stelregel is dat het ideale aantal kogels het aantal is dat in de loopbaan past min één kogel, of min één kogel en de ruimte die daarna nog overblijft. Dit komt doordat een kooi bij kogellagers onmisbaar is. Die moet de kogels op hun plek houden en zorgen dat ze elkaar niet raken. Sommige zijn volrollig, zoals bij vaak te zien is, waardoor er helemaal geen kooi nodig is. Deze lagers kunnen radiaal zwaarder belast worden. Bij kogellagers is dit echter niet mogelijk, omdat daar sprake is van een puntcontact in plaats van een lijncontact.
Het voordeel van zoveel mogelijk kogels in een lager is dat er minder mechanische spanning optreedt, omdat de belasting gelijkmatig over een groter aantal kogels verdeeld wordt. Kogellagers met het maximumaantal kogels kunnen tot wel 30 procent meer radiale belasting verwerken. Er zijn echter ook op de markt die slechts 6 kogels en meer ruimte tussen de kogels hebben. In dat geval zijn de kogels normaal gesproken groter, zodat ze per kogel meer krachten kunnen opnemen. Deze kogellagers zijn populair voor rolschaatsen, omdat ze minder wrijving genereren en dus sneller kunnen roteren dan exemplaren met 7 of 8 kogels.
Wanneer gebruik je kogellagers met meer kogels?
Zoals gezegd zijn kogellagers met meer kogels in staat om meer krachten te verwerken. Houd er wel rekening mee dat dit primair radiale krachten zijn, die optreden als het lager haaks op de as belast wordt. De meeste kogellagers die tegenwoordig gebruikt worden zijn eenrijige groefkogellagers. Door de groef aan de binnenzijden van de binnenring en de buitenring kunnen deze lagers wel enige axiale krachten verwerken, meestal zo’n 20 tot 25 procent van de maximale radiale belasting. Maar voor een hogere axiale belasting zijn andere soorten lagers geschikter. Verder kunnen kogellagers met meer kogels lagere rotatiesnelheden aan.
Zelfinstellende kogellagers vormen een soort compromis tussen de twee opties. Deze lagers genereren minder wrijving dan welke ander type lager dan ook. Omdat ze twee rijen kogels tussen hun ringen hebben, kunnen ze echter ook veel zwaarder belast worden dan exemplaren met dezelfde binnendiameter en buitendiameter, maar slechts één rij kogels. Daar staat wel tegenover dat tweerijige kogellagers aanzienlijk breder zijn dan eenrijige exemplaren en daarmee dus ook meer ruimte in een constructie in beslag nemen. Niet iedere toepassing biedt die ruimte, waardoor er altijd behoefte zal blijven bestaan aan compactere opties.
Wanneer gebruik je kogellagers met minder kogels?
De belangrijkste reden om voor een kogellager met minder kogels te kiezen is het feit dat er dan minder wrijving optreedt. Kogellagers zijn ontworpen om de wrijving bij twee ten opzichte van elkaar bewegende onderdelen te verlagen, dus het is zeker denkbaar dat er toepassingen zijn waarbij zo min mogelijk wrijving de doorslaggevende factor is. Dit is vooral het geval als hoge rotatiesnelheden behaald worden en daarbij zo min mogelijk weerstand moet optreden. We noemden al eerder rolschaatsen, maar ook in de luchtvaart, de ruimtevaart, de automotive-branche, medische apparatuur en de precisietechniek zijn dit soort kogellagers onmisbaar.
Strikt genomen offer je bij een kogellager met minder kogels belastbaarheid en de levensduur van het lager op in ruil voor minder wrijving en hogere snelheden. Veel fabrikanten hebben echter kogellagers ontworpen die ondanks hun lagere hoeveelheid kogels zwaar belast kunnen worden en lang meegaan. In de meeste gevallen komt dit door het gebruik van grotere kogels. Hierdoor nemen de lagers in de breedte ook meer ruimte in beslag. Voor de meeste machines zal dit geen groot probleem zijn, maar voor kleinere apparatuur kan het raadzaam zijn om toch voor een smaller exemplaar met meer kogels te kiezen.