Gerade in der Papierindustrie gewinnen Ausstoß und Wirtschaftlichkeit immer mehr an Bedeutung. Die Papierfabriken setzen deshalb auf eine noch höhere Maschinenverfügbarkeit sowie schnellere Umrüstzeiten, und die Maschinenbauer entwickeln schnellere Maschinen für breitere Papierbahnen. Die augenblicklich schnellste Maschine produziert ca. 1.900 Meter Zeitungspapier pro Minute (m/min) – bald werden Geschwindigkeiten von mehr als 2.000 m/min Wirklichkeit. Aber die Entwicklung geht noch weiter: In naher Zukunft ist mit Geschwindigkeiten von 3.000 m/min zu rechnen. Diese Entwicklung stellt außerordentlich hohe Anforderungen an die Maschinen und deren Komponenten (Abb. 1).

Dies gilt auch und gerade für Wälzlagerungen in Papiermaschinen. Insbesondere in Press- und Saugwalzen laufen die Lager mit sehr hohen Drehzahlen um. In herkömmlichen Lagern tritt dabei erhebliche Reibung auf, die unzulässig hohe Betriebstemperaturen, einen Abbau des Schmierfilms, Schwingungen, Verschleiß und damit eine Verkürzung der Gebrauchsdauer nach sich zieht.

CARB® Toroidal-Rollenlager in Papiermaschinen
1995 führte SKF die CARB® Lager als Loslager für Anwendungen ein, wo eine thermische Längenänderung der Welle auftritt und Winkeleinstellbarkeit gefordert ist. Mit einem CARB Lager als Loslager und einem Pendelrollenlager auf der Festlagerseite erreicht man geringe Reibung und maximale Gebrauchsdauer (Abb. 2). Weil in einem CARB Lager auch bei Axialverschiebung weder Reibung noch Axialkräfte vorliegen, ist der Schwingungspegel oft deutlich reduziert. Im Gegensatz dazu können in einer herkömmlichen Lagerung mit zwei Pendelrollenlagern interne Axialkräfte auftreten, weil bei der Aufnahme der Längenänderung der Welle zwischen Außenring und Gehäuse an der Loslagerstelle Reibung entsteht. Bei solchen Lastbedingungen leidet natürlich die Lagergebrauchsdauer. Lagerungen mit zwei Pendelrollenlagern sind wegen der auftretenden Reibung im Allgemeinen keine optimale Lösung.

Daher sollten bei hohen Drehzahlen, wie etwa in Papiermaschinen, als Los- bzw. Festlager ein CARB Lager und ein Pendelrollenlager eingesetzt werden. Da die künftig geplante Geschwindigkeit von 3.000 m/min ungefähr dem Dreifachen der Bezugsdrehzahl im SKF Hauptkatalog entspricht, muss das Lager genau auf die Betriebsbedingungen abgestimmt sein. Zu berücksichtigen sind Faktoren wie der Temperaturunterschied zwischen den einzelnen Lagerkomponenten, die im Berührungsbereich auftretenden Kräfte und die Spannungen durch das Umlaufen der Lager. Entsprechend müssen die innere Geometrie, Toleranzen, Rauheit und Textur der Oberflächen optimiert werden, damit sich der erforderliche Schmierfilm aufbaut und nur minimale Reibung auftritt. Selbst wenn in Papiermaschinen nicht in erster Linie die Lager Schwingungen und Geräusch hervorrufen, so sollte doch der von den Lagern verursachte Anteil, insbesondere in schnelllaufenden Anwendungen, minimiert werden. Dazu werden Lager mit großer Laufgenauigkeit eingesetzt (Abb. 3). Für höchstmögliche Zuverlässigkeit und Gebrauchsdauer sind auch Werkstoff und Härteverfahren zu berücksichtigen.

Das optimale Lagersortiment
Für die ‘Hochgeschwindigkeitspapiermaschinen’ künftiger Generationen hat SKF das Lagersortiment VA460 entwickelt. Die CARB Lager und Pendelrollenlager dieses Sortiments sind in Bezug auf innere Geometrie und Genauigkeit optimiert und gehören in dieselbe Leistungsklasse wie SKF Explorer Lager. Sie bestehen aus hochreinem Stahl mit äußerst homogenem Gefüge, und die patentierte Wärmebehandlung sorgt für erhöhte Verschleißfestigkeit ohne Einbußen bei der Werkstoffzähigkeit. Die Lager dieses Sortiments haben eine sehr große Laufgenauigkeit (20 % höher als ISO-Genauigkeitsklasse 5) bei eng gefassten Fertigungstoleranzen. Die Lager sind äußerst einbaufreundlich und können zusätzlich mit dem SensorMount®-System ausgestattet werden.

All diese Faktoren stellen sicher, dass die VA460 Lager reibungsärmer über eine längere Gebrauchsdauer eingesetzt werden können als bisherige Lösungen.

Maximale Geschwindigkeit für Papiermaschinen:
Zeitungspapier            ca. 1.900 m/min
Holzfreies Feinpapier   ca. 1.500 m/min
Tissuepapier               ca. 2.000 m/min

Beschichtetes Papier   ca. 2.200 m/min