Steyr, Österrike, maj 2017.För att säkerställa tillförlitlig drift av rullager är korrekt smörjning en viktig faktor, och i praktiken alltför ofta förbises. Huvudsyftet med ett smörjmedel är att separera metallytorna på lagrets komponenter med en tunn smörjfilm för att förhindra slitage. Samtidigt minskar smörjfilmen friktion och därmed effektavledning, vilket resulterar i minskad energiförbrukning för hela systemet.
Smörjning är en viktig del av hela lagersystemet och måste övervägas noggrant. Cirka 40 procent av alla för tidiga lagerfel beror på smörjningsproblem. Orsakerna till detta varierar och börjar med misstag som uppstår under installationen av lagren samt felaktigt underhåll, till exempel fel i smörjning i tid. Vissa problem kan spåras så långt som designfasen för en applikation, med för lite uppmärksamhet åt lagringsarrangemanget och smörjsystemet, eftersom den typ av lager som används generellt påverkar smörjningskraven. Ytterligare kriterier för att välja rätt smörjmedel är lagerbelastning, driftstemperatur, lagringens omgivningstemperatur, lagerhastighetsområde och eventuell förorening av lagren. Förutom tekniska faktorer måste kostnaderna för både smörjmedel och komplett smörjsystem beaktas.
Med hjälp av tre applikationsexempel illustreras smörjningens effekt på lagrets funktion i det följande.
Cylindriskt rullager i kraftuttagsöverföring
Som en del av en teoretisk övervägande av lagren i en kraftuttagsväxellåda undersöktes smörjningen närmare. Det visade sig att under de givna driftsförhållandena var smörjmedlets viskositet alldeles för låg för att bilda en tillräckligt effektiv smörjfilm. Ökat slitage och en minskad livslängd skulle ha varit den logiska konsekvensen. NKE rekommenderade därför användning av en mer viskös, dvs. tjockare smörjolja.
För att vara på den säkra sidan utfördes ett praktiskt test där två identiska växellådor fylldes med de smörjoljor som skulle jämföras och kördes under 500 timmar. I den efterföljande undersökningen var missfärgningar och initiala tecken på slitage tydligt synliga på lagerns funktionella ytor som löper med den tunnare oljan (figur 2). Lagren som drivs med den tjockare oljan visade inga tecken på slitage (Figur 3).
Kundens rädsla för att den tjockare oljan skulle resultera i högre kraftavledning visade sig ogrundad. Tvärtom: växellådan med den mer viskösa oljan uppvisade lägre förluster och därför också en lägre drifttemperatur. Detta kan tillskrivas bättre separering av metallytorna under drift, vilket mer än kompenserar den något högre fluidfriktionen.
Sfäriska rullkullager i en kylvattenpump för ett termiskt kraftverk
Under testdrift av en stor kylvattenpump - en betongvolutpump, dvs. en centrifugalpump med vertikal axel i ett gjutet betonghus (Figur 4) - översteg axiallagret vid drivänden upprepade gånger sin tillåtna driftstemperatur, vilket resulterade i en automatisk stänga av. Vid närmare granskning identifierades användningen av ett olämpligt smörjmedel för denna applikation som den skyldige. Oljan i fråga var en ren hydraulolja som inte på något sätt uppfyllde lagrets krav när det gäller varken komposition, dvs tillsatser eller viskositet.
Den höga uppmätta drifttemperaturen var det direkta resultatet av den metalliska kontakten och den resulterande friktionen, särskilt mellan sidoytorna på de rullande elementen och styrläpparna på axelplaceringsbrickorna (se sfäriskt rulllager i figur 1). Detta resulterade i irreversibla skador på lagrenas funktionella områden på kort tid, vilket i själva verket förhindrade tillförlitlig långvarig drift. Lagren måste bytas ut till stora kostnader på plats.
Genom att byta till en lämpligt viskös olja vald för applikationsparametrarna och användning med sfäriska rulllager uppnåddes en tillförlitlig separation av kontaktytorna och en låg arbetstemperatur. Anläggningen har nu varit i felfri drift sedan 2009.
Exempel 3: Spårkullager i en skruvpump
Skruvpumpen i detta exempel levererar bränsle - både tung och lätt olja - till marina dieselmotorer. För att oljan lättare ska pumpas och injiceras i förbränningskammaren värms den först upp. Följaktligen utsätts skruvlagren också för den höga temperaturen hos eldningsoljan.
För att kunna förverkliga det enkla lagerkoncept som kunden kräver, dvs ett spårkullager med integrerade tätningar, genomfördes en teoretisk analys av installationen. Vid lagertemperaturen på -150 ° C som kunden ursprungligen uppskattade var en tillfredsställande lösning utesluten: Smörjmedlets livslängd beräknad utifrån denna driftstemperatur och lagrets tillhörande livslängd låg klart under de nödvändiga värdena.
Efter ytterligare samråd med klienten genomfördes en temperaturmätning på en testinställning för att bestämma de faktiska driftsförhållandena. Resultatet var en maximal lagertemperatur på ”endast” ~ 130 ° C. Med valet av ett smörjfett som var lämpligt för detta temperaturområde i samarbete med en känd smörjmedelstillverkare och genom att maximera mängden fett i lagret kunde den angivna livslängden uppnås.
Slutsats
Som framgår av ovanstående exempel kan lagers driftsäkerhet och hållbarhet förbättras avsevärt genom korrekt bedömning och justering av smörjningen. Detta hjälper också till att minska initialkostnaderna och undvika kostnader i samband med för tidiga lagerfel. Ju tidigare problemet med smörjning behandlas, desto enklare och mer kostnadseffektivt kan potentiella problem hanteras eller undvikas.