Wälzpaarungen

Wälzpaarungen bezeichnet das tribologische Kontaktpaar aus einem Wälzkörper (Kugel, Zylinder- oder Kegelrolle) und einer gegenüberliegenden Laufbahn. In Wälzlagern und vielen tribologischen Systemen erfolgt die Lastaufnahme durch rollenden Kontakt statt durch Gleiten, wodurch Reibung, Verschleiß und Wärmeentwicklung reduziert werden. Die Kontaktzone unterliegt Hertz’scher Verformung und trägt maßgeblich zur Lebensdauer der Bauteile bei.

Typen unterscheiden sich nach Form des Wälzkörpers und der Laufbahn. Kugel-Laufbahn-Paarungen weisen pointierten Kontakt auf; Zylinderrollen-Laufbahn-Paarungen liefern Linienkontakt; Kegelrollen-Laufbahn-Paarungen fallen je nach Geometrie in Richtung Linien- oder Punktkontakt. Die geometrische Auslegung bestimmt die Lastverteilung, Kontaktspannung und das Verschleißverhalten.

Materialien der Wälzkörper und Laufbahnen variieren je nach Anforderung. Übliche Kombinationen sind Stahl auf Stahl (z. B. Kugeln und Laufschiene aus gehärtetem Stahl) sowie keramische Kugeln oder Keramikkombinationen (Si3N4) mit Stahlauslaufbahnen. Keramische Wälzkörper senken Gewicht und Verschleißneigung, können aber spröder sein. Die Lebensdauer hängt stark von Härte, Oberflächenzustand, Schmierung und Betriebsbelastung ab; Rolling-Contact-Fatigue (RCF) ist eine zentrale Beanspruchungskategorie.

Schmierung ist zentral: Öl- oder Fettfilme ermöglichen hydrodynamische oder elastohydrodynamische Schmierung; unzureichende Schmierung führt zu Metall-zu-Metall-Kontakt und erhöht Verschleiß. Wälzpaarungen sind Kernbestandteile von Wälzlagern, Getrieben und vielen Präzisionsmaschinen; Lebensdauerkennwerte wie die B10-Lebensdauer spiegeln die Zuverlässigkeit der Paarung wider.