Lagers van rolelementen zijn vetgesmeerd

- Dec 03, 2019-

Lagers van rolelementen zijn vetgesmeerd

Meer dan 90% van de wentellagers zijn vetgesmeerd. Bijgevolg kan een beter begrip en optimalisatie van de wrijvingsprestaties van vet een belangrijke manier zijn om vermogensverliezen in wentellagers te verminderen. Aangezien de meeste machines meerdere wentellagers gebruiken, biedt dit op zijn beurt een van de meest doordringende manieren om de algehele efficiëntie van mechanische systemen met bijbehorende besparingen in energie- en koolstofemissies te verbeteren. Momenteel bestaan er brede richtlijnen voor de selectie van lagervetten, gebaseerd op uitgebreide laboratoriumanalyses en observaties uit het veld, die algemene selectieregels suggereren om aan de toepassingsvoorwaarden te voldoen. Momenteel is er echter een gebrek aan gedetailleerd begrip van de rol van afzonderlijke vetcomponenten bij het bepalen van de wrijvingsrespons onder verschillende bedrijfsomstandigheden van de lagers. Zonder deze kennis is het onmogelijk om een wetenschappelijk kader te ontwikkelen voor het kiezen van vet voor een specifieke toepassing, of om nieuwe smeervetten met lage wrijving te formuleren.

Vet is een tweefasensmeermiddel dat bestaat uit een verdikkingsmiddel dat fysiek is gedispergeerd in basisolie. Het wordt meestal gemaakt van 85% basisolie, 10% verdikkingsmiddel, plus additieven (~ 5%). Wanneer een spanning op vet wordt uitgeoefend, zullen zowel de verdikkingsvezels als de olie bestand zijn tegen vervorming, respectievelijk tegen elastische en viskeuze krachten. De elasticiteitskarakteristiek voorkomt dat het vet lekt, terwijl de vloeibaarheid ervan essentieel is voor het smeren van het contact. Smerende basisoliën vertonen niet-Newtoniaans gedrag bij hoge afschuifsnelheden en drukken, terwijl vetten dit gedrag vertonen zelfs bij de laagste afschuifsnelheden, vanwege hun bi-fasische structuur. Het basisolie-, verdikkings- en toevoegselsysteem in typische vetten is duidelijk een veel complexer reologisch systeem dan een eenvoudige basisolie, dus het is moeilijk om smeermiddelfilmvorming toe te schrijven en dus wrijvingsgedrag te dragen aan een enkele vetcomponent. De samenstelling en eigenschappen van de smeerfilm hangen waarschijnlijk af van zowel de vetteigenschappen (type basisolie en verdikkingsmiddel, additieven, reologie) als bedrijfsomstandigheden (snelheid, temperatuur en lagerontwerp). Er zijn een aantal modellen voor vetsmering van lagers. De meest algemeen aanvaarde is dat het filmvormende smeermiddel 'ontlucht' olie is die vrijkomt uit de verdikkingsmatrix vanwege afschuiving. In dit model speelt het verdikkingsmiddel geen actieve rol in het smeerproces. Recenter werk heeft dit model echter aangevochten, en bovendien is er aanzienlijk bewijs uit onderzoek van lagersmeermiddelfilms dat het verdikkingsmiddel deelneemt aan het smeerproces, hoewel dit wel afhangt van het lagerontwerp.

Er is heel weinig gepubliceerd werk over wrijvingsmechanismen in met vet gesmeerde contacten. Een selectie van onderzoeken richt zich op het effect van bedrijfsomstandigheden, zoals afbraaktijd, hoog of laag, temperatuur. Anderen hebben geprobeerd vetwrijving te verklaren door middel van reometrie. Slechts enkelen hebben het effect onderzocht van de chemische samenstelling van het vet op het wrijvingsgedrag, op een duwkogellager, een vierkogelmachine en een kogel-op-schijfmachine. Sommige van deze onderzoeken hebben het belang aangetoond van de basisolie in vetformulering, waarbij oliën met lage viscositeit en lage druk-viscositeit worden aanbevolen als voorkeurskeuze voor lage wrijving in EHL-omstandigheden. Verder is aangetoond dat het verdikkingsmiddeltype, de samenstelling en de textuur ook de wrijving beïnvloeden, waarbij sommige verdikkingsmiddelen de wrijving kunnen verminderen, met name onder grens- en hoge temperatuuromstandigheden. Het is echter duidelijk dat vetwrijvingsgedrag niet volledig kan worden toegeschreven aan één enkele component van vet, maar eerder wordt bepaald door de interactie tussen alle vetelementen, die op zijn beurt sterk afhankelijk is van de specifieke bedrijfsomstandigheden.

Momenteel ontbreekt in de literatuur een uitgebreid onderzoek naar de invloed van vetsamenstelling op wrijving in geconcentreerde EHL-contacten die werken onder omstandigheden die relevant zijn voor wentellagers. Daarentegen is er aanzienlijk werk aan het gedrag van de EHL-filmdikte van vet. Filmdikte en wrijving zijn duidelijk gerelateerd, en daarom kan een gecombineerde filmdikte en wrijvingsanalyse helpen bij het verklaren van enkele mechanismen van vetwrijving en wijzen op mogelijke manieren om de wrijvingsprestaties van lagervetten te verbeteren.

Deze studie heeft als doel inzicht te verschaffen in de rol van de verschillende vetcomponenten bij het bepalen van wrijving en filmdikte in niet-conforme contacten die relevant zijn voor wentellagers. Omdat de focus van het onderzoek lag op de samenstelling van het smeermiddel en niet op de dragende factoren, werden standaard laboratoriumtests gebruikt om de wrijvingscoëfficiënt en de filmdikte te meten. De bedoeling was om de omstandigheden (schuif-rolverhouding, contactdruk, temperatuur, snelheid, materialen) in het contact tussen de rollende elementen en de loopbaan van een lager te simuleren.

Een van de fundamentele factoren die smering en filmvorming met vetten bepalen, is de smeermiddeltoevoer naar de inlaat van het contact. Vet heeft een vloeispanning en, tenzij het wordt gedwongen door een externe kracht, zal het niet gemakkelijk terugstromen in de loopbaan nadat het is verplaatst door de passage van een rollend element, wat resulteert in het ontstaan van smeermiddeluithongering, mogelijke vermindering van de filmdikte en oppervlakteschade . Gesmeerde wentellagers werken vaak in uitgehongerde smeringscondities [1] , hoewel deze afhankelijk zijn van bedrijfs-, ontwerp- en vetcompositiefactoren. Om deze kritieke variabele, die de herhaalbaarheid van laboratoriumexperimenten sterk beïnvloedt, te elimineren, werden de in dit werk beschreven tests uitgevoerd in volledig ondergelopen omstandigheden.

Meer informatie over onze producten en offerte, stuur een e-mail naar: info@jxtcbearing.com