Smering van rollende lagers - Hoe een tijdige applicatie-analyse kan helpen voorkomen problemen en kosten besparen

- May 05, 2020-

Smering van rollagers – Hoe een tijdige toepassingsanalyse problemen kan helpen voorkomen en kosten kan besparen

 

Om de betrouwbare werking van rollagers te garanderen, is correcte smering een vitale en in de praktijk maar al te vaak over het hoofd gezien, factor. Het belangrijkste doel van een smeermiddel is om de metalen oppervlakken van de componenten van het lager te scheiden met een dunne smeerfolie om slijtage te voorkomen. Tegelijkertijd vermindert de smeerfolie de wrijving en dus de stroomafvoer, wat resulteert in een lager energieverbruik van het hele systeem.

Figuur 1: Frictie bij rollend contact en gids flensclose

Smering is een cruciaal element van het gehele lagersysteem en moet zorgvuldig worden overwogen. Ongeveer 40 procent van alle voortijdige lagerstoringen worden veroorzaakt door smeerproblemen. De redenen hiervoor zijn gevarieerd en beginnen met fouten die zich voordoen tijdens de installatie van de lagers en onjuist onderhoud, zoals het niet op tijd opnieuw besmeurken. Een probleem kan worden getraceerd tot aan de ontwerpfase van een toepassing, waarbij er te weinig aandacht wordt besteed aan het lagerarrangement en het smeringsysteem, omdat het gebruikte type lager over het algemeen van invloed is op de smeervereisten. Andere criteria voor het selecteren van het juiste smeermiddel zijn lagerbelasting, de bedrijfstemperatuur, de omgevingstemperatuur van de lagers, het lagersnelheidsbereik en mogelijke verontreiniging van de lagers. Naast technische factoren moeten ook de kosten van zowel smeermiddel als volledig smeersysteem in aanmerking worden genomen.

Aan de hand van drie toepassingsvoorbeelden wordt het effect van smering op de functie van lagers in het volgende geïllustreerd.

Cilindrisch rollager in een PTO-transmissie

Als onderdeel van een theoretische overweging van de lagers in een power take-off (PTO) versnellingsbak, werd de smering nader onderzocht. Onder de gegeven bedrijfsomstandigheden bleek de viscositeit van het smeermiddel veel te laag om een voldoende effectieve smeermiddelfolie te vormen. Verhoogde slijtage en een kortere levensduur zou het logische gevolg zijn geweest. NKE raadde daarom het gebruik van een meer stroperige, d.w.z. dikkere smeerolie aan.

Om aan de veilige kant te zijn, werd een praktische test uitgevoerd, waarbij twee identieke versnellingsbakken werden gevuld met de smeeroliën te vergelijken en draaien voor een periode van 500 uur. In het daaropvolgende onderzoek waren verkleuringen en eerste tekenen van slijtage duidelijk zichtbaar op de functionele oppervlakken van de lagerrun met de dunnere olie (figuur 2). De lagers die met de dikkere olie worden bediend, vertonen geen tekenen van slijtage (figuur 3).

De vrees van de klant dat de dikkere olie zou leiden tot een hogere stroomafvoer bleek ongegrond. Integendeel: de versnellingsbak met de meer stroperige olie vertoonde lagere verliezen en dus ook een lagere bedrijfstemperatuur. Dit kan worden toegeschreven aan de betere scheiding van de metalen oppervlakken in bedrijf, die meer dan compenseert de iets hogere vloeistof wrijving.

Sferische rolstuwlagers in een koelwaterpomp voor een thermische centrale

Tijdens de testoperatie van een grote koelwaterpomp – een betonnen volutepomp, d.w.z. een centrifugaalpomp met verticale schacht in een gegoten betonnen behuizing (figuur 4) – overschreed het axiale lager aan het aandrijfeind herhaaldelijk de toegestane bedrijfstemperatuur, wat resulteerde in een automatische uitschakeling. Bij nadere inspectie werd het gebruik van een ongeschikt smeermiddel voor deze toepassing als boosdoener aangemerkt. De betrokken olie was een zuivere hydraulische olie, die op geen enkele wijze voldeed aan de eisen van het lager op het gebied van samenstelling, d.w.z. additieven, of viscositeit.

De hoge gemeten bedrijfstemperatuur was het directe gevolg van het metalen contact en de daaruit voortvloeiende wrijving, vooral tussen de zijvlakken van de rolelementen en de geleidelippen van de asverplaatsingsringen (zie bolvormige rolstuwlager in figuur 1). Dit resulteerde in onomkeerbare schade aan de functionele gebieden van de lagers binnen een korte tijd, waardoor een betrouwbare werking op lange termijn werd voorkomen. De lagers moesten ter plaatse voor aanzienlijke kosten worden vervangen.

Door over te schakelen op een voldoende viskeuze olie geselecteerd voor de toepassing parameters en het gebruik met sferische rol stuwkracht lagers, een betrouwbare scheiding van de contactoppervlakken en een lage bedrijfstemperatuur werden bereikt. De fabriek is sinds 2009 storingsvrij.

Diep groefkogellager in een schroefpomp

De schroefpomp in dit voorbeeld levert brandstof – zowel zware als lichte olie – aan scheepsdieselmotoren. Om de olie gemakkelijker in de verbrandingskamer te laten pompen en injecteren, wordt deze eerst opgewarmd. Bijgevolg worden de schroeflagers ook blootgesteld aan de hoge temperatuur van de stookolie.

Om het eenvoudige lagerconcept te kunnen realiseren dat de klant nodig heeft, d.w.z. een diepe groefkogellager met geïntegreerde afdichtingen, werd een theoretische analyse van de setup uitgevoerd. Bij de lagertemperatuur van +150°C die aanvankelijk door de klant werd geschat, was een bevredigende oplossing uit den boze: de levensduur van het smeermiddel berekend op basis van deze bedrijfstemperatuur en de bijbehorende levensduur van het lager bleef duidelijk achter bij de vereiste waarden.

Na verder overleg met de klant werd een temperatuurmeting uitgevoerd op een testopstelling om de werkelijke bedrijfsomstandigheden te bepalen. Het resultaat was een maximale lagertemperatuur van "slechts" +130°C. Met de keuze van een smeervet dat geschikt was voor dit temperatuurbereik in samenwerking met een gerenommeerde smeermiddelfabrikant, en door de hoeveelheid vet in het lager te maximaliseren, kon vervolgens de opgegeven levensduur worden bereikt.

Conclusie

Zoals uit de bovenstaande voorbeelden blijkt, kunnen de operationele betrouwbaarheid en duurzaamheid van lagers aanzienlijk worden verbeterd door de smering correct te beoordelen en aan te passen. Dit helpt ook om de initiële kosten te verlagen en voorkomt kosten in verband met voortijdige lagerstoringen. In het algemeen geldt dat hoe eerder de smering wordt aangepakt, hoe gemakkelijker en kosteneffectiever potentiële problemen kunnen worden aangepakt of vermeden.

Voor meer informatie over onze producten en quote ,pls e-mail to:info@jxtcbearing.com