NSK, Motion & Control
Wälzlager - Neuigkeiten
20.03.2012
Molded-Oil-Lager im praktischen Einsatz
Wälzlager für besondere Fälle
Für die Molded-Oil-Wälzlager mit inkorporiertem Schmierstoff gibt es zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten nicht nur im Nahrungsmittelmaschinenbau. Auch in anderen Einsatzfeldern können die Betreiber die Standzeit ihrer Anlagen deutlich erhöhen, wenn sie diese lebensdauergeschmierten Lager verwenden.
Der Fall, mit dem die Branchenexperten des Wälzlagerherstellers NSK bei einem Unternehmen der Lebensmittelproduktion konfrontiert wurden, ist durchaus repräsentativ. In einer Förderlinie kam es zu häufigen Ausfällen von Rillenkugellagern. Die Begutachtung in laufendem Betrieb zeigte: Die Förderanlagen werden aus Hygienegründen regelmäßig mit dem Hochdruckreiniger gesäubert. Dabei wurden – als ungewollte Begleiterscheinung – die Dichtungen der Lager beschädigt und der Schmierstoff ausgewaschen. Das wiederum hatte Korrosion und Schäden an den Laufflächen zur Folge.
Die Empfehlung von NSK: Diese Anwendung ist ein typischer Einsatzfall für Molded-Oil -Lager. Bei diesen Lagern ist der Schmierstoff in eine Trägersubstanz aus Polyolefinharz inkorporiert. Dies verhindert zum einen, dass der Schmierstoff ausgewaschen wird. Zum anderen ist eine Langzeitschmierung, in den meisten Fällen sogar eine Lebensdauerschmierung gewährleistet, da die Trägersubstanz den inkorporierten Schmierstoff sukzessive freigibt. Dadurch ist – und das ist der dritte Vorteil – ein Nachschmieren nicht erforderlich. Das schafft die Voraussetzung dafür, die Lager gekapselt auszuführen.
Verschiedene Baureihen
Ein weiterer positiver Effekt, der gerade in der Nahrungsmittelproduktion und anderen hygienesensiblen Anwendungen sehr geschätzt wird: Da der Schmierstoff in die Trägersubstanz eingebettet ist und nur langsam abgegeben wird, minimiert man auch das Risiko von Leckagen und lagerbedingten Produktverunreinigungen. Darüber hinaus ist das geringe Reibmoment der Lager in vielen Anwendungen von Vorteil.
NSK bietet verschiedene Bauarten von Wälzlagern mit Molded-Oil Technologie an: Rillenkugellager, Kegelrollenlager und Pendelrollenlager. Bei den Rillenkugellagern ist auch eine Baureihe aus Edelstahl lieferbar. Eine weitere Bauart sind korrosionsträge Molded-Oil™-Gehäuselager. Für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie stehen Schmierstoffe mit USDA H1-Zulassung zur Verfügung.
Standzeit mehr als verdoppelt
Versuche zeigen, dass bei Lager-Anwendungen mit Wasser-Exposition z.B. an Reinigungslagern konventionelle fettgeschmierte Lager eine Standzeit von rund 500 Stunden erreichen, wohingegen bei Molded-Oil-Lagern eine durchschnittliche Lebensdauer von 1.400 Stunden gemessen wurde. Ähnliche Ergebnisse wurden bei Vergleichstest mit der Extremsituation der Unterwasser-Anwendung erzielt. Konventionelle Lager erreichten ca. 500 Betriebsstunden, bevor sie ausfielen, Molded-Oil-Lager rund 1.200 Stunden.
Auch für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen
Die starke Nachfrage nach Molded-Oil-Lagern hat dazu geführt, dass NSK eine separate Produktlinie für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen eingeführt hat. Sie unterscheidet sich von den konventionellen Molded-Oil Lagern durch die Art des Polyolefins und des Schmierstoffs: Beide sind für den Einsatz bei hohen Drehzahlen geeignet. Eine Versuchsreihe im NSK-Labor zeigt die Einsatzbereiche beider Lagerbauarten. Bei einer Drehzahl von 3.500 min-1 (dmn 152.000) erreichten beide Molded-Oil Lager (für konventionelle und für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen eine Standzeit von über 5.000 Stunden. Bei einer Drehzahl von 4.000 min-1 (dmn 183.000) galt dies nur für die Hochgeschwindigkeits-Variante, und beim konventionellen Molded-Oil™-Lager musste der Versuch nach 500 Stunden und einer planmäßigen Drehmomentsteigerung abgebrochen werden. Die Versuche lieferten somit den Beweis dafür, dass auch Anwender von Hochgeschwindigkeits-Anwendungen von den Vorteilen der Molded-Oil™-Technologie profitieren können.
Lebensmittel-Fördertechnik: 70.000 € pro Jahr gespart
Im eingangs geschilderten Fall aus der Beratungspraxis von NSK folgte der Lebensmittelproduzent der Empfehlung und tauschte die vorhandenen konventionellen Rillenkugellager zunächst an einer der beiden Förderlinien gegen solche mit Molded-Oil™-Technologie aus. Das Ergebnis: Es kam zu keinen Ausfällen an der Förderstrecke mehr. Daraufhin wurde auch die zweite Linie umgerüstet, und der Anwender spart seitdem pro Jahr rund 70.000 €, die aufgrund des Produktionsausfall entstanden waren.
Eine ähnliche Erfahrung machte ein Hersteller von Süßwaren, dessen Produktion immer wieder durch lagerbedingte Ausfälle an Förderanlagen unterbrochen wurde. Hier drang ebenfalls Wasser in die Lager ein und bildete dort Zuckerkristalle. Ein erster Probeeinsatz von Molded-Oil Lagern verlief positiv: In 18 Monaten gab es keinen Ausfall. Daraufhin wurden alle Lager an der Fördereinrichtung ausgetauscht, und der Anwender spart jährlich rund 157.000 € für Wälzlager, Instandhaltung und Produktionsausfall.
Breites Anwendungsspektrum
Die Anwendungsbeispiele aus der Lebensmittelproduktion ließen sich nahezu beliebig weiterführen. Es wäre aber zu kurz gegriffen, nur die Nahrungsmittelindustrie zu nennen, wenn es um die Einsatzmöglichkeiten der Molded-Oil Lager geht. Dieselben Probleme – lagerbedingte Ausfälle durch Wassereintrag in die Wälzlager und Auswaschung des Schmierstoffs – treten z.B. auch in der Papierherstellung und bei Reinigungsanlagen auf. Und: Die Technologie des inkorporierten Schmierstoffs erhöht die Lagerlebensdauer auch dann, wenn nicht Nässe und Feuchtigkeit, sondern die Staubbelastungen der Umgebung die Ursache von Lagerausfällen sind.
Auch für staubbeladene Umgebung
Als Beispiel hierzu ein Anwendungsfall aus der papierverarbeitenden Industrie: Die Rillenkugellager einer Schnitt- und Fördermaschine wiesen eine durchschnittliche Lebensdauer von nur einer Woche auf. Diese Lager werden in einer pulverstaubhaltigen Umgebung betrieben und ständig von Luft durchströmt. So konnten Papier- und Vliesstoffstaub in die Lager eindringen und sich mit dem Schmiermittel vermischen. Nach der Umrüstung mit Molded-Oil Lagern gab es auch nach einem Jahr noch keinen Ausfall.
Feuchte plus abrasive Stäube
Wiederum anders gelagert war der Anwendungsfall einer Förderanlage in der Grundstoffindustrie. Hier gab es Wälzlager, die häufig ausfielen und schwer auszutauschen waren, da sich die Lagerstelle fünf Meter über dem Boden befand. NSK-Spezialisten analysierten die Umgebungsbedingungen und stellten fest, dass der Eintrag von Wasser in Verbindung mit abrasiven Partikeln Ursache für die Ausfälle war. Nach der empfohlenen Umrüstung auf Molded-Oil Lager haben die Lager inzwischen schon das Neunfache der bisherigen Lebensdauer erreicht.
Große Einspareffekte
Der vergleichsweise geringe Aufwand, der mit dem Austausch konventioneller Wälzlager gegen Molded-Oil Lager verbunden ist, hat oft sehr große Einspareffekte zur Folge. Ein Hersteller von Damenhandtaschen hatte häufige Ausfälle an den rund 40 Färbemaschinen zu beklagen, die jeweils die Seitenflächen der Schulterriemen färben. Teilweise erzielten die Lager an den Förder- und Auftragseinrichtungen nur noch Standzeiten von sechs Wochen. Aufgrund der Ausfallzeiten entstanden Kosten von 624.000 € pro Jahr. Ursache für die Ausfälle waren Farbstoffe, die nahezu ungehindert in die Lager eindrangen. Durch die Umrüstung auf Molded-Oil Lager kann diese Summe nun eingespart werden.
Problemlöser für viele Branchen
Der kurze Überblick zeigt schon: Mit den Molded-Oil Lagern hat NSK einen echten Problemlöser für viele verschiedene Anwendungsfälle entwickelt. Die Liste der Beispiele ließe sich um viele andere aus ganz unterschiedlichen Branchen und mit ganz verschiedenen Umgebungsbedingungen ergänzen. Somit lassen sich diese Lager nahezu universell dort vorteilhaft einsetzen, wo die Lebensdauer konventioneller Lager durch Nässe oder Staub beeinträchtigt werden könnten. Nicht nur im kurz vorgestellten Fall der Lederfärbemaschinen können die Anwender auf diese Weise Jahr für Jahr hohe fünf- oder sechsstellige Summen sparen, weil die Ausfallzeiten minimiert oder auf Null reduziert werden.