Wat zijn kogellagers?
Kogellagers, ook wel wrijvingslagers genoemd, zijn kleine metalen of keramische bollen die worden gebruikt om wrijving tussen assen en assen in een aantal toepassingen te verminderen. Ze worden vaak in een serie gebruikt om het gewicht op een bewegend onderdeel te absorberen, of in individuele kooien om wrijving in assen te verminderen. De meeste zijn vervaardigd om te voldoen aan zeer veeleisende normen van rondheid, omdat elke vervorming ervoor kan zorgen dat de bewegende delen onverwacht defect raken.
Het concept van kogellagers is terug te voeren tot het Romeinse rijk, maar veel bronnen vermelden Leonardo da Vinci met de eerste praktische ontwerpen. Pas in 1791 patenteerde een Welse koetsmaker en uitvinder, Philip Vaughan, de eerste asconstructie om ze te gebruiken. Eerdere wagenassen zouden uiteindelijk verslijten door de wrijvingseffecten, maar Vaughan's gebruik van kogellagers elimineerde het directe contact tussen de aandrijfas en de as.
Na hun vroege gebruik in aandrijfassen vonden fabrieksingenieurs andere toepassingen in de productiearena. Afzonderlijke onderdelen kunnen gemakkelijk worden verplaatst over hellingen die zijn uitgerust met deze lagers. Motor aangedreven machines werden efficiënter omdat ze de wrijving tussen onderdelen verminderden. In tegenstelling tot andere soorten lagers zorgen kogellagers voor zowel roterende als axiale beweging, wat veelzijdigheid aan het machineontwerp toevoegt.
Een van de meest voorkomende voorbeelden van kogellagers in actie is de rolschaats. Vier wielen zijn bevestigd aan twee assen aan de onderkant van een kofferbak. Een nadere inspectie van deze wielen onthult een verzameling kleine metalen kogels die de as omringen. Terwijl de skater zijn of haar volle gewicht op de wielen plaatst, absorbeert elke bal de belasting tijdelijk. Terwijl de schaatser naar voren duwt, rollen ze in een baan om de as. Omdat de kogellagers perfect rond en glad zijn, ontstaat er heel weinig wrijving tussen hen. Ze laten de schaatser in een rechte lijn bewegen met weinig weerstand.
Het vervaardigen van kogellagers is verrassend vergelijkbaar met het vormen van deegballen. Een voorraad metaaldraad met ongeveer dezelfde diameter als de lagers wordt geplaatst in een machine met twee platen die zijn ontworpen als halve bollen. Wanneer de twee helften krachtig worden samengebracht, wordt een ruwe metalen bal gevormd. Het probleem is dat er nog enkele metalen scherven overblijven die flitsen worden genoemd. De ballen worden vervolgens in een andere machine geplaatst die het flitsen verwijdert om een perfecte staat van rondheid te creëren.
Deze tweede machine bestaat uit twee gegroefde platen, een met een open inkeping om de kogellagers te ontvangen. Terwijl deze machine wordt gevuld met onafgewerkte ballen, begint de bovenste gegroefde plaat in verschillende richtingen te draaien over de onbeweegbare bodemplaat. Deze actie is vergelijkbaar met een kok die zijn of haar handen gebruikt om deegballen te vormen. De eerste run door deze machine verwijdert het flitsen en helpt de lagers redelijk uniform van grootte te worden.
Een tweede run door dezelfde machine voegt een smeervloeistof en schuurmiddelen toe aan het mengsel. De kogellagers worden door de werking van de schuurmiddelen tot een precieze maat geslepen. Zodra de ballen een acceptabele grootte en uniformiteit hebben bereikt, gebruikt een derde run een polijstmiddel om ze een wrijvingsverminderende glans te geven. Alle lagers krijgen een laatste inspectie om te controleren op onvolkomenheden voordat ze zijn goedgekeurd voor gebruik in andere toepassingen.