Förbättringar i lager-, tätnings- och smörjteknik, i kombination med de senaste beräkningsmetoderna för fettlivslängd, ger betydande förbättringar i fettlivslängden för SKFs Y-lager.När applikationsingenjörer talar om lager som är ”engångstätade och engångsinfettade” eller ”underhållsfria”, talar man fortfarande om en beräknad livslängd för lagret i fråga. Denna livslängd beror på faktorer som bärförmåga, axiella och radiella belastningar, varvtal, föroreningar som smuts och fukt, drifttemperatur, vibrationer, och naturligtvis, fettlivslängd. Många av dessa faktorer är kopplade till varandra.
Exempelvis leder stora radiella och axiella belastningar förr eller senare till skador på rullkroppar och löpbanor, men under tiden kommer dessa stora belastningar att öka lagrets värmeutveckling så att fettet förbrukas och lagret havererar i förtid. Fettlivslängden är en av nyckelparametrarna för att åstadkomma hög brukbarhetstid för ett lager.
Eftersom fettlivslängden spelar en så viktig roll i lagerlivslängdsberäkningar för ”underhållsfria” applikationer, framför allt då det gäller Y-lager, har SKFs ingenjörer utfört en studie av de samverkande faktorer som påverkar fettlivslängden för dessa lager. I sin studie har de tittat på förbättringar i lagerkonstruktionen, ytfinish på kulor och löpbanor, tätningskonstruktion och sammansättning av fetter och tillsatser.
För att förstå resultaten av denna studie, låt oss ta en titt på en Y-lagerenhet och dess komponenter.
Om Y-lager
Y-lager är i princip tätade spårkullager i serie 62 med konvex sfärisk yttermantel och breddad innerring på den ena eller båda sidorna (Se bild .1). I stället för att ha fast passning på axeln, som de flesta lager har, är Y-lager fixerade på axeln med låsskruvar, excentriska låsringar eller den patenterade hylstekniken SKF ConCentra. Lagren har en kontakttätning med enkel läpp, ”M-tätning”, som standard. Lager för luftbehandlingsapplikationer har dessutom en avkastarbricka som standard (Se bild .2). Tätningen är avsedd att hålla kvar fettet i lagret och utestänga föroreningar ur lagerutrymmet, medan avkastaren har till uppgift att skydda tätningsläppen genom att hindra smutspartiklar från att nå tätningen.
Inom denna väl avtätade miljö har den interna konstruktionen hos SKFs Y-lager förfinats så att den ska generera minimal mängd värme. Dessutom har den interna geometrin och ytfinishen för samtliga kontaktytor, inklusive den gjutna polyamidhållaren, konstruerats för att maximera smörjmedlets effektivitet.
Som ett resultat av dessa interna och externa förbättringar kan SKFs Y-lager uppvisa stora förbättringar i fetteknik och utnyttja de fördelar som erbjuds av en fettfyllning från fabrik.
Eftersom Y-lagerenheter är ”engångsinfettade och engångstätade” erbjuder de följande fördelar:
- Lagren är fyllda med fett som har kända prestandaegenskaper.
- Fettet appliceras i en kontrollerad miljö för att ge optimal renhetsgrad.
- Fettmängden är optimerad, utan risk för överfyllning.
Eftersmörjningsintervall
Diagrammen för eftersmörjningsintervall som skapades för årtionden sedan baserades på den tidens tillverkningskapacitet och har inte förändrats sedan dess. Dessa diagram leder därför ofta till mycket konservativa smörjstrategier, strategier som kan resultera i överinfettning, fettslöseri och förtida lagerhaveri. Även om konservativa strategier lämpar sig för tuffa miljöer visar erfarenheten att lager som används i mindre krävande applikationer – sett till hastighet, temperatur och arbetspunkt – kan arbeta under längre perioder utan eftersmörjning. Exempel på detta kan hittas inom applikationer från små elmotorer i hushållsapplikationer till hjullagerenheter i moderna bilar och lastbilar.
Många applikationer med Y-lagerenheter utmärks av låga omgivningstemperaturer, låga till medelhöga axelvarvtal, relativt låga belastningar och ofta ren filtrerad luft.
Dessutom visar erfarenheten att tätningshaverier och höga drifttemperaturer är vanligt förekommande för Y-lager, på grund av överfyllnad i samband med eftersmörjning. För att dra nytta av framstegen inom lager-, tätnings- och fetteknik och samtidigt ta hänsyn till dagens underhållsmetoder har SKF utvecklat en ny fettlivslängdsekvation för Y-lager.
Det nya diagrammet
Det nya fettlivslängdsdiagrammet för Y-lager representerar en L10-livslängd (90 procents överlevnad) och gäller för Y-lager med håldiameter upp till 100 mm, engångssmorda med standardiserat Y-lagerfett från SKFs Y-lagerfabriker, utrustade med tätningar och avkastarbrickor och under driftsförhållanden som beskrivs ovan (diagram 1).
Parametrar som drifttemperaturer och faktorn n x dm, som innefattar varvtalet och lagrets medeldiameter, har beaktats vid utvecklingen av diagrammet. Dessutom beaktar diagrammet det positiva bidraget från polymerhållare och de överlägsna tätningarna med avkastarbrickor. Därför har högre livslängd kunnat uppskattas, upp till 100 000 timmar, under förutsättning att fettlivslängden inte påverkas av externa faktorer. Reduktionsfaktorer måste tillämpas för tunga Y-lagerbelastningar (dvs för C/P
Diagrambegränsningar
Fettlivslängdsdiagrammet har plottats för drifttemperatur mot antal drifttimmar för olika n x dm-värden. Kurvorna visar skillnaden i fettets respons på olika drifttemperaturer. Inom temperaturområdet 55°C till 100°C uppvisar fettlivslängden för det valda Y-lagerfettet ett exponentiellt förhållande till temperaturen.
Inom detta område reduceras livslängden med cirka en faktor två när temperaturen ökar med 15°C. Förväntad fettlivslängd hålls konstant för temperaturer mellan 40°C och 55°C på grund av regeln att fördubbla fettlivslängden endast en gång för drifttemperaturer över 15 grader under fettets referenstemperatur (70°C).
Ingen extrapolering tillåts för temperaturer under 40°C på grund av den minskade oljeutsöndringen och därav
följande oljeutarmning vid dessa lägre temperaturer, ett fenomen som inte går att kvantifiera.
Giltigheten för fettlivslängdsdiagrammet för Y-lager har bekräftats genom fettlivslängdstest i SKFs ROF-testrigg vid Engineering & Research Centre i Nieuwegein, Nederländerna. I testriggar väljs förhållandena så att haverityperna blir representativa för typiska fetthaveritillstånd i fält.
Totalt sett är det nya diagrammet ett användbart verktyg för att fastställa om underhållsfria Y-lager lämpar sig och är rimliga att välja för en specifik applikation.
Taggar:
