Sferische rollagers: typen, toepassingen en onderhoud

1. Inleiding

Koft overzicht van aannlagers en hun belang in verschillende industrieën.

Tonlagers (SRB's) zijn een fundamenteel onderdeel van roterende machines in talloze industrieën en dienen als de onbezongen helden die beweging mogelijk maken onder de zwaarste omstenigheden. In tegenstelling tot enere wentellagers zijn SRB's uniek ontworpen om zware belastingen op te vangen en tegelijkertijd een verkeerde hoekuitlijning van de as ten opzichte van de behuizing te tolereren.

Hun interne ontwerp bestaat uit twee rijen tonvormig bolvormige rollen opererend binnen een gemeenschappelijk, bolvormig buitenringcircuit. Hierdoor kan de binnenring en de rolconstructie vrij ‘zweven’ of draaien, waardoor asdoorbuiging of installatiefouten worden gecompenseerd zonder interne spanningen te genereren die tot voortijdig falen leiden.

Het belang van deze lagers kan niet genoeg worden benadrukt. Van de enorme continue operaties in mijnbouw en cementproductie tot de precisie die vereist is in de moderne tijd windturbines zorgen SRB's voor een betrouwbare, continue werking, waardoor de uitvaltijd wordt geminimaliseerd en de productiviteit wordt gemaximaliseerd.

Waarom tonlagers essentieel zijn voor zware toepassingen.

Zware toepassingen worden gekenmerkt door een combinatie van uitdagende factoren: hoog radiale belastingen , aanzienlijk axiale belastingen , potentieel doorbuiging van de as en frequente blootstelling aan trillingen or schokbelastingen . Stenaard lagertypen bezwijken vaak snel onder deze gecombineerde spanningen.

Togellagers zijn essentieel voor deze veeleisende omgevingen vanwege twee belangrijke kenmerken:

Uitzonderlijk laadvermogen: De grote, symmetrische rollen en de geometrie van de loopbanen zorgen voor een enorm contactoppervlak, waardoor ze aanzienlijk hogere statische en dynamische belastingen kunnen ondersteunen in vergelijking met groefkogellagers of zelfs cilinderrollagers van dezelfde grootte.
Zelfuitlijningsvermogen: Dit is misschien wel hun meest kritische kenmerk. Bij zware machines is een perfecte uitlijning moeilijk te bereiken en te behouden vanwege de elasticiteit van de structuur, thermische uitzetting en montagetoleranties. SRB's kunnen doorgaans een verkeerde uitlijning tot 1,5 tot 2,5 aan, waardoor vastlopen van lagers en catastrofale storingen worden voorkomen.

SRB's zijn de optimale keuze als een hoog draagvermogen en het vermogen om ondanks een verkeerde uitlijning betrouwbaar te functioneren niet onderhenelbare vereisten zijn.

Vergelijking met enere gangbare rollagers

Om hun waarde in zware toepassingen te illustreren, volgt hier een vergelijking waarin de belangrijkste kenmerken van sferische rollagers worden benadrukt met enere veel voorkomende typen rollagers:

Lagertype	Primaire belastingsrichting	Mogelijkheid tot verkeerde uitlijning	Relatieve laadcapaciteit	Typische toepassingen
Sferische rol	Hoog radiaal en matig axiaal	Uitstekend (Zelfuitlijnend)	Zeer hoog	Transportbanden, brekers, windturbines
Cilindrische rol	EENlleen hoge radiaal	Zeer beperkt	Hoog	Versnellingsbakken, elektrische motoren
Conische rol	Hoog Radial & High Axial	Beperkt	Hoog	Wielen voor auto's, spindels van werktuigmachines

2. Wat zijn tonlagers?

Definitie en basisconstructie van tonlagers.

A Sferisch rollager (SRB) is een wentellager dat functioneert met behulp van tonvormige rollen in twee rijen, die op een gemeenschappelijke, concave bolvormige buitenringloopbaan en twee binnenringloopbanen lopen. Deze unieke interne geometrie vormt de kern van het bepalende kenmerk: de zelfuitlijnend vermogen.

Het ontwerp maakt het mogelijk dat de binnenring (inclusief de rollen en de kooi) vrij kan draaien binnen de buitenring, waardoor de hoekafwijking tussen de as en de behuizing effectief wordt gecompenseerd. SRB's zijn specifiek ontworpen voor toepassingen die dit vereisen hoog radiaal draagvermogen , gematigd Axiaal draagvermogen en immuniteit voor uitlijningsproblemen veroorzaakt door productietoleranties, montagefouten of asdoorbuiging onder belasting.

Belangrijkste componenten: binnenring, buitenring, bolvormige rollen en kooi.

Tonlagers bestaan uit vier essentiële componenten die synergetisch samenwerken om zware belastingen en verkeerde uitlijning aan te kunnen:

Buitenring: Beschikt over een enkele, doorlopende, concave, bolvormige loopring. Hierdoor kan het binnensamenstel kantelen of draaien, waardoor de zelfuitlijnende functie ontstaat.
Binnenring: Beschikt over twee loopbanen gescheiden door een middenrib. Deze loopbanen geleiden en ondersteunen de twee rijen rollen. Het ontwerp van deze ring is cruciaal voor het bepalen van het draagvermogen en de snelheidslimieten van het lager.
Sferische rollen: Dit zijn de rolelementen, typisch symmetrisch en tonvormig. Ze zijn in twee afzonderlijke rijen gerangschikt en bieden een groot contactoppervlak met de loopvlakken van de binnen- en buitenring, wat het uitzonderlijke draagvermogen van het lager mogelijk maakt.
Kooi: De primaire functie van de kooi is het handhaven van de juiste afstand tussen de rollen en het geleiden ervan tijdens het draaien. Het voorkomt ook dat de rollen tijdens de montage eruit vallen en vergemakkelijkt een goede verdeling van de smering. Kooien worden gewoonlijk gemaakt van geperst staal, machinaal bewerkt messing of hoogwaardig polyamide, afhankelijk van de snelheids-, trillings- en temperatuurvereisten van de toepassing.

Hoe ze verschillen van andere soorten rollagers (bijvoorbeeld cilindrisch, taps toelopend).

SRB's onderscheiden zich voornamelijk van andere typen rollagers door hun geometrisch ontwerp en het resultaat prestatiekenmerken :

Functie	Sferisch rollager (SRB)	Cilindrische rollager (CRB)	Kegellager (TRB)
Rolvorm	Symmetrisch, tonvormig	Recht, cilindrisch	Conisch (taps toelopend)
Buitenste racebanen	Enkelvoudig, bolvormig (holrond)	Recht, cilindrisch	Conisch (taps toelopend)
Uitlijningscomp.	Hoog/Excellent (Zelfuitlijnend)	Geen/zeer beperkt	Beperkt
Radiaal draagvermogen	Zeer hoog	Hoog	Hoog
Axiaal draagvermogen	Matig (bidirectioneel)	Geen (vereist een afzonderlijk druklager)	Hoog (Uni-directional, typically)
Principegebruik	Zware belasting, verkeerd uitgelijnde assen	Zuivere radiale belasting, hoge snelheid	Gecombineerde belastingen, hoge stijfheid

Het zelfrichtende kenmerk van de GAR is het belangrijkste verschil, waardoor deze met succes kan functioneren op plaatsen waar CRB's en TRB's hoge interne spanningen zouden ervaren en snel zouden falen als gevolg van onvermijdelijke verkeerde afstemming.

3. Soorten tonlagers

Sferische rollagers worden gecategoriseerd op basis van hun interne constructie, met name de materiaal van de kooi en de aantal rollenrijen . Het specifieke type dat voor een toepassing wordt gekozen, hangt sterk af van de bedrijfsomstandigheden, waaronder snelheid, temperatuur, trillingsniveaus en vereiste onderhoudsintervallen.

Gebaseerd op kooiontwerp

De kooi is een cruciaal onderdeel dat de toegestane snelheid en operationele stabiliteit van het lager beïnvloedt, vooral bij hoge trillingen of snelle acceleratie.

Bewerkte messing kooi (M/MB):
- Voordelen: Biedt superieure sterkte, duurzaamheid en slijtvastheid, waardoor ze ideaal zijn voor hoge temperatuur operaties, hoge trillingen omgevingen en toepassingen die een robuuste lagerintegriteit vereisen. Ze zijn ook goed bestand tegen bepaalde chemicaliën.
- Nadelen: Meestal duurder en hebben een iets zwaardere roterende massa vergeleken met andere kooien.
Stalen kooi (J/C):
- Voordelen: Kosteneffectief en overal verkrijgbaar. Gestempelde stalen kooien zijn lichtgewicht en geschikt voor de meeste standaard industriële toepassingen en operaties met hogere snelheden waarbij de bedrijfsomstandigheden niet overdreven zwaar zijn.
- Nadelen: Minder bestand tegen schokbelastingen en hoge temperatuurn dan messing kooien.
Polyamidekooi (P):
- Voordelen: Extreem licht, wat resulteert in een zeer lage traagheid. Hierdoor zijn ze uitstekend geschikt voor hoge snelheid toepassingen waarbij wrijving en warmteontwikkeling moeten worden geminimaliseerd. Ze zijn ook corrosiebestendig.
- Nadelen: Beperkt by temperature (usually restricted to operations below 120 or 250 and can be susceptible to damage from certain aggressive lubricating agents or solvents.

Gebaseerd op Roller Rows

SRB's zijn voornamelijk ontworpen met twee rijen, maar er bestaan varianten met één rij voor gespecialiseerde doeleinden.

Enkele rij tonlagers (minder vaak voorkomende, specifieke toepassingen):
- Hoewel minder gebruikelijk dan hun tegenhangers met dubbele rij, worden ontwerpen met één rij gebruikt in specifieke toepassingen waarbij de axiale belastingscomponent minimaal is of een compacter ontwerp vereist is.
- Ze bieden nog steeds zelfuitlijning, maar hebben doorgaans een lager totaal draagvermogen dan het ontwerp met dubbele rij.
Dubbele rij tonlagers (meest voorkomende type):
- Dit is de standaard en meest gebruikte configuratie.
- De twee rijen rollen vergroten de radiaal draagvermogen en zorgen voor een evenwichtige verdeling van axiale belasting in beide richtingen.
- Hun robuuste ontwerp vormt de basis voor hun gebruik in zware machines waar gecombineerde belastingen en uitlijningsproblemen veel voorkomen.

Afgedichte versus open tonlagers

Het onderscheid tussen afgedichte en open lagers draait om onderhoud en milieubescherming.

Open tonlagers:
- Voordelen: Maakt nasmering mogelijk (indien nodig) en is over het algemeen geschikt voor hogere snelheden vanwege minder wrijving van de afdichtingen. Ze zijn essentieel in toepassingen waarbij het lager moet worden gesmeerd door het centrale smeersysteem van de machine (oliebad of circulerende olie).
- Nadelen: Vereist externe afdichtingselementen in de machinebehuizing en is gevoelig voor vervuiling door stof, water of vuil, wat de levensduur van de lagers drastisch kan verkorten.
Afgedichte sferische rollagers:
- Voordelen: Voorgesmeerd met een nauwkeurig afgemeten hoeveelheid vet en voorzien van contact- of contactloze afdichtingen. Dit beschermt de interne componenten tegen verontreinigingen en houdt het smeermiddel vast, wat leidt tot een ‘pas-en-vergeet’-oplossing die de onderhoudskosten en tijd verlaagt.
- Nadelen: De maximale bedrijfstemperatuur en -snelheid zijn vaak lager dan bij open typen vanwege de warmte die wordt gegenereerd door de wrijving van de afdichtingen. Na de installatie is nasmeren vaak moeilijk of onmogelijk.

4. Voordelen van tonlagers

Tonlagers (SRB's) worden zeer gewaardeerd in de industriële techniek vanwege hun robuuste ontwerp, waardoor ze duidelijke prestatievoordelen hebben ten opzichte van veel andere lagertypen, vooral in zware omgevingen.

Compensatie voor verkeerde uitlijning

Het vermogen om verkeerde uitlijning aan te pakken is het kenmerkende kenmerk van het SRB-ontwerp.

Mogelijkheid om hoekafwijkingen tussen as en behuizing op te vangen: SRB's zijn inherent zelfuitlijnend . Hun ontwerp, met twee rijen rollen die op een enkele bolvormige buitenring lopen, zorgt ervoor dat de binnenring en het rolsamenstel vrij kunnen draaien of draaien. Deze interne functie compenseert statische of dynamische hoekafwijkingen. De typische capaciteit voor verkeerde uitlijning varieert van 1,5 graden tot 2,5 graden, afhankelijk van de specifieke lagerserie en belastingsomstandigheden.
Waarom dit cruciaal is bij zware machines: Een perfecte uitlijning is bijna onmogelijk te handhaven in zware, grootschalige apparatuur. Een verkeerde uitlijning kan ontstaan door:
- Installatiefouten (bijvoorbeeld assen niet perfect evenwijdig).
- Doorbuiging van de as onder extreme belastingen.
- Vervorming van de machinebehuizing of het basisframe als gevolg van oneffen oppervlakken of thermische uitzetting.
  Als een niet-zelfuitlijnend lager wordt blootgesteld aan een verkeerde uitlijning, concentreren de interne spanningen zich op de rolranden, wat leidt tot snelle slijtage en voortijdig falen van lagers . SRB's elimineren deze schadelijke interne spanningen, waardoor de levensduur en betrouwbaarheid drastisch worden verbeterd.

Hoge laadcapaciteit

SRB's zijn ontworpen om enkele van de zwaarste belastingen in industriële toepassingen te dragen.

Geschikt voor het dragen van zware radiale en axiale belastingen: SRB's maken gebruik van een groot aantal lange, symmetrische rollen, die een aanzienlijk groter effectief contactoppervlak tussen de rollen en loopbanen bieden. Hierdoor zijn ze bestand tegen weerstand uitzonderlijk hoge radiale belastingen en gematigd bidirectionele axiale belastingen .
Verklaring van draagvermogens (dynamisch en statisch):
- Dynamische belastingswaarde: Deze beoordeling bepaalt de verwachte lagerwaarde vermoeidheid leven onder wisselende of roterende belastingen. Een hoge dynamische beoordeling geeft aan dat het lager gedurende een lange gebruiksperiode zware lasten kan dragen.
- Statische belasting: Deze beoordeling is de maximale belasting die het lager kan weerstaan terwijl het stilstaat voordat permanente plastische vervorming op de roloppervlakken optreedt. Een hoge statische beoordeling is van cruciaal belang voor toepassingen met aanzienlijke schokbelastingen of zeer langzame trillingen.

Duurzaamheid en lange levensduur

Het robuuste karakter van SRB’s vertaalt zich rechtstreeks in een langere operationele levensduur.

Robuuste constructie en materialen: SRB's worden vervaardigd uit hoogwaardig, zeer zuiver lagerstaal, vaak aangevuld met warmtebehandelingsprocessen. Het robuuste ontwerp van de kooi en de grote dwarsdoorsnede van de rollen zorgen voor mechanische stabiliteit en weerstand tegen zware schokbelastingen en trillingen.
Factoren die de levensduur van lagers beïnvloeden: De berekende het leven beoordelen wordt bepaald door de dynamische basisbelasting en de toegepaste equivalente dynamische belasting. Belangrijke operationele factoren die de levensduur maximaliseren zijn onder meer:
- Goede smering (juiste soort en hoeveelheid).
- Effectieve afdichting (voorkomen van het binnendringen van verontreinigende stoffen).
- Het handhaven van bedrijfstemperaturen binnen de ontwerpgrenzen.

Verminderde wrijving

Een geoptimaliseerd ontwerp heeft geleid tot een verbeterde operationele efficiëntie.

Geoptimaliseerd rol- en loopbaanontwerp: Moderne SRB's zijn voorzien van geoptimaliseerde rolprofielen en interne geleidingsoppervlakken om ervoor te zorgen dat de rollen de laadzone efficiënt in- en uitgaan en soepel volgen. Deze optimalisatie minimaliseert de glijwrijving tussen de roluiteinden en de binnenringribben.
Voordelen van lagere wrijving: Verminderde wrijving leidt tot verschillende operationele voordelen:
- Lagere bedrijfstemperatuur: Minder warmteontwikkeling betekent dat het smeermiddel langer meegaat en het risico op thermische schade wordt verminderd.
- Verminderd stroomverbruik: De machine heeft minder energie nodig om de interne weerstand te overwinnen.
- Hooger permissible speeds voor een gegeven belasting.

5. Toepassingen van tonlagers

De unieke combinatie van een hoog draagvermogen en zelfinstellend vermogen maakt tonlagers (SRB's) onmisbaar in zware industriële sectoren waar machines werken onder zware spanning, trillingen en mogelijke verkeerde uitlijning.

Zware machines

SRB's zijn de voorkeurskeuze voor machines die bestand moeten zijn tegen continu gebruik met hoge impact in uitdagende omgevingen.

Voorbeelden: bouwmachines, mijnbouwmachines, landbouwmachines:
- Mijnbouwmachines: Veel gebruikt in brekers , groot trillende schermen , en transportband katrollen . Deze toepassingen brengen extreme schokbelastingen, zware stofvervuiling en frequente verkeerde uitlijning met zich mee, allemaal omstandigheden waarbij de veerkracht van de SRB essentieel is.
- Bouwuitrusting: Gevonden in de belangrijkste roterende elementen van heavy-duty graafmachines en weg walsen (verdichters), die een betrouwbare krachtoverbrenging garanderen, ondanks oneffen terrein en dynamische krachten.
- Landbouwmachines: Toegepast in zwaar oogstmachines en tractoren waar de schachten vaak worden blootgesteld aan vervuiling, vocht en hoge belastingen door ruige veldomstandigheden.

Industriële versnellingsbakken

GAR's spelen een cruciale rol bij het handhaven van de integriteit en efficiëntie van energietransmissiesystemen.

Ondersteunende assen en tandwielen in versnellingsbakken: Tandwielkasten in industriële mixers, extruders en productielijnen brengen vaak een enorm koppel en vermogen over, wat resulteert in zware belastingen op de assteunen. SRB's worden gebruikt ter ondersteuning van de tussenproduct en uitgaande assen , waarbij deze aanzienlijke radiale krachten worden geabsorbeerd en tegelijkertijd de lichte doorbuiging wordt aangepakt die kan optreden in het tandwielhuis.

Windturbines

In de sector hernieuwbare energie zijn GAR's van cruciaal belang voor de betrouwbaarheid van de energieopwekking.

Lagers van de hoofdrotoras: Dit is een van de meest veeleisende toepassingen voor elk lager. De hoofdas van een grote windturbine wordt blootgesteld aan enorme, voortdurend veranderende krachten (stuwkracht, koppel en buigmomenten) van de wind. Een groot dubbelrijig tonlager wordt doorgaans gebruikt om de hoofdrotoras te ondersteunen, waardoor betrouwbaarheid op lange termijn wordt gegarandeerd onder deze variabele, zware belastingen.

Continugietmachines

In de staalproductie-industrie moeten lagers werken in omgevingen met hoge temperaturen, natte en vervuilde omgevingen.

Steunrollen bij de staalproductie: Bij continugieten wordt gesmolten of halfgesmolten staal door lange rijen steunrollen geleid. De SRB's die deze rollen ondersteunen, moeten betrouwbaar werken bij hoge temperaturen en worden blootgesteld aan koelwater, aanslag en stoom. Hun robuuste afdichting en het vermogen om zowel belasting als thermische uitzetting aan te kunnen, zijn hierbij van cruciaal belang.

Pulp- en papierindustrie

De industrie is afhankelijk van zware, snel bewegende machines die betrouwbare lageroplossingen vereisen.

Machines voor papierfabrieken: SRB's worden vaak gebruikt in de natte perssectie en de droger gedeelte van papiermachines. Met name voor het drooggedeelte zijn lagers nodig die betrouwbaar kunnen werken bij extreem hoge temperaturen en hoge snelheden, en die massieve droogcilinders ondersteunen.

6. Installatie en onderhoud

Een juiste installatie en strenge onderhoudsprotocollen zijn cruciaal voor het maximaliseren van de levensduur en het bereiken van de hoge prestatienormen die inherent zijn aan tonlagers. Fouten op deze gebieden zijn de belangrijkste oorzaak van vroegtijdig falen van lagers.

Juiste installatietechnieken

Correcte montage zorgt ervoor dat het lager werkt zoals bedoeld, zonder initiële interne spanning of schade.

As- en behuizingvoorbereiding: Vóór de installatie moeten zowel de astap als de behuizingsboring nauwgezet worden uitgevoerd schoongemaakt en checked for dimensional accuracy, straightness, and surface finish. Any burrs, nicks, or foreign particles can compromise the fit and lead to early wear.
Montagemethoden (hydraulisch, thermisch, mechanisch): SRB's vereisen vaak een perspassing (een strakke pasvorm) op de as om kruipen te voorkomen. De drie belangrijkste montagemethoden zijn:
- Hydraulische montage: De voorkeursmethode voor grote lagers. Er wordt gebruik gemaakt van olie-injectie om een oliefilm te creëren tussen de boring en de as, waardoor de lagerboring tijdelijk uitzet, waardoor deze gemakkelijk op zijn plaats kan glijden.
- Thermische montage: Het lager wordt verwarmd (met behulp van inductieverhitters of oliebaden) om de binnenring uit te zetten, waardoor het op de as kan worden geschoven. Er moet voor worden gezorgd dat de aanbevolen maximumtemperaturen niet worden overschreden om metallurgische schade of kooivervorming te voorkomen.
- Mechanische montage: Wordt voornamelijk gebruikt voor kleinere lagers, waarbij montagehulzen, moeren en specifiek gereedschap worden gebruikt om het lager op de as of in de behuizing te drijven.
Belang van een juiste pasvorm: Het bereiken van het juiste interne speling en ensuring the bearing is mounted with the proper interferentie fit staan voorop. Een onjuiste pasvorm kan leiden tot overmatige belasting van de rolelementen (te strak) of tot slippen/slijtage van de as (te los).

Smering

Smering separates the rolling elements and raceways, preventing metal-to-metal contact and minimizing friction and heat.

Het juiste smeermiddel (vet of olie) selecteren: De keuze hangt af van de gebruiksomgeving, snelheid en temperatuur:
- Vet: Meest voorkomend. Een algemeen doel vet op lithiumbasis is standaard, maar gespecialiseerde vetten (bijvoorbeeld polyurea, calciumsulfonaat) worden gebruikt voor toepassingen bij hoge temperaturen, extreme druk of hoge snelheden.
- Olie: Bij voorkeur voor zeer hoge snelheden, hoge temperaturen of in grote machines waarbij het lager is geïntegreerd in een circulerend oliesysteem dat ook de olie koelt en filtert.
Smering intervals and methods: Er moet een smeerschema worden opgesteld op basis van de bedrijfstemperatuur, het toerental (toerental) en de maat van het lager. Nasmering (vers smeermiddel toevoegen) moet gebeuren voordat het bestaande smeermiddel verslechtert. Voor vet bestaat de moderne praktijk uit het berekenen van de smeerhoeveelheid en het smeerinterval, vaak met behulp van automatische smeersystemen.

Conditiebewaking

Systematische monitoring detecteert vroege tekenen van nood, waardoor catastrofale storingen worden voorkomen en gepland onderhoud mogelijk wordt gemaakt.

Trillingsanalyse: Een belangrijk diagnostisch hulpmiddel. Overmatige of veranderende trillingspatronen zijn vaak het eerste teken van defecten (bijvoorbeeld schade aan het loopcircuit, schade aan de rollen of slijtage van de kooi). Door het frequentiespectrum te analyseren kan vaak het specifieke beschadigde onderdeel worden geïdentificeerd.
Temperatuurbewaking: Hoge of snel stijgende bedrijfstemperaturen duiden op overmatige wrijving, die meestal wordt veroorzaakt door onjuiste smering, overbelasting of onjuiste interne speling. Continue temperatuursensoren worden vaak gebruikt in kritische apparatuur.
Olieanalyse (indien van toepassing): In oliegesmeerde systemen biedt het periodiek analyseren van de olie op verontreinigingen, watergehalte en metalen slijtagedeeltjes (ferrografie) inzicht in de gezondheid van het lager en de toestand van het smeermiddel.

Veelvoorkomende problemen oplossen

Door problemen snel te identificeren en aan te pakken, voorkomt u ernstige schade en ongeplande downtime.

Voortijdige lagerstoring: Vaak veroorzaakt door onjuiste montage (leidend tot overbelasting), besmetting (waardoor oppervlaktemoeheid/putvorming ontstaat), of onvoldoende smering (wat leidt tot slijtage en oververhitting).
Geluids- en trillingsproblemen: Deze kunnen het gevolg zijn van kleine fouten, zoals: kleine nick op een racebaan, valse brinelling (schade veroorzaakt door trillingen bij stilstand), of gewoon een probleem met de smeermiddel film .
Oorzaken en oplossingen: Voor effectieve probleemoplossing zijn gegevens uit condition monitoring nodig. Als er bijvoorbeeld grote hitte wordt gedetecteerd, kan de oplossing zo simpel zijn als het toevoegen van smeermiddel; Als er bij een specifieke frequentie overmatige trillingen worden gedetecteerd, kan de oplossing het vervangen van een beschadigd lager zijn.

7. Selectie van het juiste tonlager

Het selecteren van het juiste tonlager (SRB) is een cruciaal engineeringproces dat rechtstreeks van invloed is op de betrouwbaarheid, efficiëntie en levensduur van de machine. De selectie moet gebaseerd zijn op een grondige analyse van alle bedrijfs- en omgevingsomstandigheden.

Vereisten voor laden

Het lager moet in staat zijn de gecombineerde krachten die het tegenkomt te ondersteunen zonder voortijdige vermoeidheid of vervorming te ervaren.

Bepaling van radiale en axiale belastingen: De eerste stap is het nauwkeurig berekenen van de radiale belasting (loodrecht op de as) en de axiale belasting (parallel aan de as) inwerkend op het lager. Deze krachten kunnen constant of dynamisch (fluctuerend) zijn.
Equivalente lagerbelasting berekenen: Omdat SRB's doorgaans zowel radiale als axiale belastingen tegelijkertijd verwerken, wordt één enkele waarde, de gelijkwaardige dynamische lagerbelasting moet worden bepaald. Deze waarde wordt gebruikt in combinatie met de Basic Dynamic Load Rating van het lager om de theoretische levensduur te berekenen.

Snelheidsvereisten

Snelheid beïnvloedt zowel de wrijvings- als de smeringsbehoeften.

Gezien de bedrijfssnelheid en het effect ervan op de levensduur van het lager: De continue rotatiesnelheid ( RPM ) dicteert het wrijvingsniveau, de bedrijfstemperatuur en de noodzakelijke smeermethode (vet versus olie). Elk lager heeft een beperkende snelheid (gebaseerd op mechanische limieten) en a referentiesnelheid (gebruikt voor thermische berekeningen). Om dicht bij de grenssnelheid te werken, zijn uiterst nauwkeurige kooien en effectieve koeling vereist.

Bedrijfstemperatuur

Temperatuur is een primaire factor die de materiaalsterkte en de integriteit van het smeermiddel beïnvloedt.

Lagers selecteren die geschikt zijn voor het bedrijfstemperatuurbereik: Hoge temperaturen kunnen de hardheid en het draagvermogen van het lagerstaal verminderen. Voor langdurige werking bij hoge temperaturen kunnen lagers speciale lagers vereisen hittestabilisatie om de dimensionele stabiliteit te garanderen. Bovendien bepaalt de maximale bedrijfstemperatuur vaak de keuze van het kooimateriaal (messing of staal in plaats van polyamide) en het gebruikte type smeermiddel.

Verkeerde uitlijning

Deze eis dicteert de keuze van het tonlager zelf ten opzichte van andere lagertypen.

Bepalen van de hoeveelheid verkeerde uitlijning die het lager moet opvangen: Hoewel de GAR’s zichzelf richten, is hun capaciteit eindig. De maximaal verwachte hoekafwijking als gevolg van asdoorbuiging of onvolkomenheden in de behuizing moet worden gekwantificeerd. Als de vereiste compensatie de mogelijkheden van het lager overschrijdt, kan een herontwerp van de as of het behuizingssysteem noodzakelijk zijn.

Lagergrootte en afmetingen

Fysieke fit binnen de machine is van het grootste belang.

Selecteren van de juiste maat op basis van as- en behuizingsafmetingen: Het lager binnendiameter moet overeenkomen met de asmaat, en de buitendiameter en breedte moet in de behuizingsboring passen. Gestandaardiseerde series (bijv. 222, 232) definiëren de grootte en het draagvermogen in verhouding tot de boringafmeting, waardoor ingenieurs de juiste maatserie kunnen kiezen voor de beschikbare ruimte en de vereiste belasting.

Materiaal kooi

De materiaalkeuze van de kooi heeft invloed op de betrouwbaarheid in gespecialiseerde omstandigheden.

De uiteindelijke selectie van de kooi ( machinaal bewerkt messing, gestempeld staal of polyamide ) is gebaseerd op de specifieke vereisten voor snelheid, temperatuurstabiliteit en weerstand tegen hoogfrequente trillingen of schokbelastingen, zoals beschreven in hoofdstuk 3. Bewerkt messing heeft vaak de voorkeur voor grote, kritische toepassingen onder zware trillingen polyamide blinkt uit in omgevingen met hoge snelheid en lagere temperaturen.

8. Innovaties in de sferische rollagertechnologie

De markt voor tonlagers (SRB) evolueert voortdurend, gedreven door de vraag naar hogere energie-efficiëntie, langere levensduur en slimmere machinemonitoring in steeds uitdagendere industriële omgevingen. Aangepaste fabrikanten lopen voorop bij deze innovaties.

Geavanceerde materialen

Verbeteringen in de materiaalkunde verleggen de grenzen van de lagerprestaties, vooral bij toepassingen met hoge spanning en hoge temperaturen.

Hoogzuivere staalsoorten: Fabrikanten gebruiken nu schonere, zuiverder staalsoorten voor lagerringen en rollen. Een lager insluitingsgehalte minimaliseert defecten, waardoor de levensduur van het materiaal aanzienlijk wordt verlengd en de lagers beter bestand zijn tegen defecten die aan het oppervlak ontstaan.
Speciale oppervlaktebehandelingen en coatings: Op de lageroppervlakken worden coatings aangebracht, zoals zwart oxide of een dichte verchroomde laag. Deze behandelingen bieden verbeterde weerstand tegen corrosie, slijtage door glijden en de effecten van afbraak van smeermiddelen bij hoge temperaturen, wat gebruikelijk is bij tandwielkasten van windturbines en continugietwalsen.
Keramische componenten: Hoewel ze niet volledig keramisch zijn, worden hybride lagers met kogels of rollen van siliciumnitride af en toe gebruikt in toepassingen met extreem hoge snelheden of waar elektrische isolatie vereist is, omdat ze een lagere dichtheid en superieure thermische stabiliteit bieden.

Verbeterde afdichtingsoplossingen

Afdichtingen zijn van cruciaal belang om verontreinigingen buiten en smeermiddel binnen te houden, wat een directe invloed heeft op de levensduur van het lager, vooral in stoffige of natte omgevingen.

Contactafdichtingen met lage wrijving: Moderne afgedichte SRB's zijn voorzien van opnieuw ontworpen contactafdichtingen die de wrijving en de daaruit voortvloeiende warmteontwikkeling minimaliseren, waardoor ze op hogere snelheden kunnen werken dan oudere afgedichte ontwerpen.
Geïntegreerde afdichtingen met meerdere lippen: Deze afdichtingen zijn ontworpen met meerdere lippen en labyrintpaden om een superieure uitsluiting van fijn stof en vocht te bieden, waardoor de verzegelde SRB een haalbare, onderhoudsvrije optie voor toepassingen waarvoor voorheen open lagers met externe afdichtingen nodig waren.
Geavanceerde retentiegroeven: Het ontwerp van de afdichtingsgroef in de buitenring is geoptimaliseerd om ervoor te zorgen dat de afdichting veilig op zijn plaats blijft, zelfs bij sterke trillingen en temperatuurschommelingen.

Geïntegreerde sensoren

De integratie van slimme technologie transformeert lageronderhoud van reactief naar voorspellend.

Geïntegreerde conditiebewaking: Sommige geavanceerde SRB's zijn nu verkrijgbaar met embedded micro-sensoren die continu belangrijke operationele parameters kunnen meten, zoals temperature en trillingen .
Gegevensoverdracht: Deze realtime gegevens kunnen draadloos of via hardware naar het toezichtsysteem van een machine worden verzonden. Hierdoor kunnen operators het begin van een defect onmiddellijk detecteren, onderhoud proactief inplannen en vermijd catastrofale machinestilstand.
Slim smeermiddelbeheer: Sensoren kunnen ook worden gebruikt om de kwaliteit en kwantiteit van het smeermiddel te bewaken, waardoor het exacte moment van hersmering wordt aangegeven, waardoor de onderhoudsintervallen worden geoptimaliseerd en de verspilling van smeermiddel wordt verminderd.

Conclusie

Samenvatting van de belangrijkste voordelen en toepassingen van tonlagers.

Tonlagers (SRB's) vallen op als de krachtige werkpaarden van industriële machines. Hun vermogen om te beheren uitzonderlijk zware radiale en axiale belastingen tegelijkertijd, gekoppeld aan hun unieke zelfuitlijnend capability (compensatie voor verkeerde uitlijning van de as), maakt ze essentieel voor een betrouwbare werking in zware toepassingen. Het zijn cruciale componenten in industrieën variërend van mijnbouw, construction, and pulp & paper to windenergie en heavy industriële versnellingsbakken .

Nadruk op het belang van een juiste selectie, installatie en onderhoud.

Het bereiken van de verwachte levensduur en prestaties van een tonlager is niet alleen een functie van het kwaliteitsontwerp, maar ook van zorgvuldige technische praktijk. Juiste selectie gebaseerd op nauwkeurige belasting-, snelheids- en temperatuuranalyse is van het grootste belang. Dit moet worden gevolgd door correcte installatietechnieken – vooral het bereiken van de juiste pasvorm en afstemming – en gedisciplineerd doorlopend onderhoud , vooral door optimale smering en proactieve conditiemonitoring . Door deze stappen te volgen, zorgt u ervoor dat het lager zijn volledige potentieel kan benutten, waardoor de inzetbaarheid van de machine en de operationele efficiëntie worden gegarandeerd.