SKF har utvecklat kardanknutslager med en livslängd på 1 miljon kilometer. Lagren eliminerar behovet av underhåll och eftersmörjning av drivaxlar till lastbilar och terränggående fordon.Nittonhundraåttioett lanserade SKF en ny generation tunnväggiga kardanknutslager för drivaxlar till lastbilar och terränggående fordon. Lagren erbjöd högre livslängd och större tillförlitlighet än jämförbara produkter på marknaden. Att SKFs kardanknutslager ökade serviceintervallet för drivaxlar var ett effektivt säljargument, inte minst för tunga lastbilar som utsätts för mycket hårda påfrestningar.
I huvudsak är konstruktionen hos SKFs nya kardanknutslager densamma som tidigare: tunnväggiga dragna lagerskålar med slipad ytterdiameter i kombination med ett stort antal rullar med stor diameter. Lagren har en speciell rullprofil som ger utmärkt bärförmåga. Lagerskålens form ger 40 % högre hållfasthet och god axiell dämpning, inga materialbrott ens vid så kallad “W-böjning”.
Den nya konstruktionen har låg väggtjockleksvariation och extra liten avvikelse i löpbanornas rundhet. En manschettätning av polyuretan och en nitrilbutadientätning (NBR) med två läppar hindrar smuts och vatten från att tränga in och fett från att tränga ut. En integrerad plastbricka med smörjspår och våffelmönster optimerar smörjförhållandena. Slutligen finns tallriksfjädrar som förhindrar “false brinelling” och som håller rullarna på plats i samband med montering.
SKF har tillverkat omkring 30 miljoner kardanknutslager av denna typ.
SKF började utveckla sitt senaste lager 1990, för att möta marknadens krav på underhållsfria kardanknutslager. Den senaste generationen av denna lagertyp har genomgått omfattande prov i SKFs laboratorier, på motorvägar och i terräng.
Lagren är konstruerade för att uppfylla en mängd specifika krav. Bland dessa kan nämnas effektivt skydd mot inträngning av smuts och vatten och skydd mot fettläckage. Vidare var det viktigt att kunna avstå från eftersmörjningskanaler i kardanknutarnas “kors”. SKF tar hänsyn till miljön i sina konstruktioner och försöker undvika behovet av eftersmörjning, som i sig är en miljöfara. Man uppskattar att Europas alla lastbilar årligen släpper ut över 1 000 ton fett längs vägarna och förorenar omkring 2 miljarder kubikmeter vatten.
Den förbättrade SKF-konstruktionen bygger på det beprövade standardkardanknutslagret som beskrivits ovan. Försöken att förbättra lagerprestanda har koncentrerats på den fjäderbelastade radialtätningen, ett specialfett och optimering av fyllnadsvolymen.
Underhållsfri konstruktion
Samtliga stålkomponenter i radialtätningen är fullständigt täckta med nitrilgummi för att undvika metallisk kontakt och för att förbättra tätningsprestanda. Radialtätningen med spiralfjäder garanterar ett definierat kontakttryck mellan tätningsläppen och kardanknutens axeltapp. Radialtätningen skyddas av manschettätningen, även den tillverkad i nitrilgummi och med stålinsats. De speciella egenskaperna hos nitrilgummiblandningen ger permanent friktion mot axeln även under extrema arbetsförhållanden. En betydligt förbättrad kontaktgeometri förebygger effektivt inträngning av smuts och vatten.
Om manschettätningen skulle bli skadad garanterar konstruktionen att eventuella smutspartiklar som tränger in i lagret, av centrifugalkraften transporteras till det fria utrymmet mellan radialtätningen och manschettätningen – och att de stannar där.
En noggrant definierad fettkvantitet i lagren förhindrar torrgång av tätningsläppen och förebygger samtidigt att ett oacceptabelt högt inre tryck byggs upp under monteringen. Det speciella fett som används ger en garanterad brukbarhetstid på över 1 miljon kilometer.
Provning
SKFs omfattande prov av det underhållsfria kardanknutslagret har bekräftat dess utmärkta prestanda och uppträdande. Lagren har provats med avseende på livslängd, växlande belastning, fettläckage och körning i slamkammare. Speciella prov på terränggående fordon har genomförts under överinseende av SKF.
Dessutom har finita elementberäkningar och röntgenundersökningar genomförts med avseende på restspänningar i axlarna. Resultaten stöder SKFs beräkningar. Fältförsök hos kund har pågått sedan 1992. Många provlastbilar nådde en körsträcka på 1 miljon kilometer utan något som helst underhåll.
SKF började leverera det underhållsfria kardanknutslagret under 1996. Målet i dag är att kunna erbjuda en bredare serie kardanknutslager, från medelstora lastbilar till de allra största dumprarna. Det blir upp till åtta lagerstorlekar med ytterdiametrar mellan 48 och 68 mm.
Dessutom kommer SKFs applikationsingenjörer att kunna bidra till val av rätt kardanknutslager för varje specifik konstruktion – för 42 tons lastbilar såväl som för bilar på 6 till 8 ton.
Fördelarna för lastbilsägarna är:
- Inget underhåll
- Miljöskydd genom att fettläckage undviks
- Livslängd på över 1 miljon körda kilometer
- Inga lagerhaverier – ingen stilleståndstid
En miljon kilometer är SKFs nya standardlivslängd för underhållsfria kardanknutslager. Det är ett viktigt värde, framför allt för större lastbilar. En sådan hög livslängd utgör en säkerhetsmarginal för transportföretagen, för deras kunder och för förarna. Samt inte minst för drivaxeltillverkarna, som därmed sänker produktionskostnaderna för sina kardanknutar, då de inte behöver göra några eftersmörjningskanaler eller sätta in smörjnipplar.
Allmänna fördelar
Förutom de nu beskrivna specifika förbättringarna med kardanknutslagret medför den nya konstruktionen andra fördelar, som högre precision, utmärkt rullstyrning, hög grad av rundhet och hög bärförmåga.
Den ökade livslängden är framför allt ett resultat av de profilerade rullarna och den höga bärförmågan. Manschettätningen med sina stålinsatser erbjuder hög styvhet och minskar risken för skador under drift. Genom att använda en högelastisk, fjäderbelastad tätning tillåts återinfettning. Detta innebär att det underhållsfria kardanknutslagret även kan användas i kardanknutar med eftersmörjningskanaler, om så skulle behövas.
Slutligen finns ingen risk för “false brinelling” eller otillåten kantbelastning. Axiell låsning med låsring kan ske i valfri ände av lagret. Lagren fungerar inom ett temperaturområde från -25 °C till 150 °C och under kortare perioder kan temperaturer upp till 180 °C tillåtas.
Hans Freund,
SKF Automotive Division, Schweinfurt, Tyskland
