Wälzlager - Neuigkeiten
16.09.2010
Temperaturstabilisierte Produkte von NSK ermöglichen den Einsatz von Kugellagern bis 200 °C
Der hohe Integrationsgrad bei modernen technischen Konstruktionen bietet Vorteile in Bezug auf Größe und Gewicht sowie Kosteneinsparungen. Bei vielen Anwendungen muss für diese Vorteile jedoch eine erhöhte Wärmebelastung in Kauf genommen werden. Diese entsteht durch höhere Betriebstemperaturen aufgrund der von internen Komponenten wie Motoren oder der von benachbarten Komponenten der Anlage oder Baugruppe extern erzeugten Wärme. Nirgends ist dieses Problem offensichtlicher als bei der Herstellung moderner Fahrzeuge mit äußerst eng angeordneten Einzelteilen für einen möglichst geringen Platzbedarf.
Dasselbe Problem tritt auch bei Pumpen, Kompressoren und Motorsätzen auf sowie bei konventionelleren Anwendungen wie Öfen und Heizöfen. Während das Problem des Betriebs bei hohen Temperaturen bei letzteren Anwendungen jedoch bekannt und gelöst ist, kann man dies für die neue Generation integrierter Konstruktionen noch nicht behaupten.
Das Problem der Verwendung von Standardwälzlagern, beispielsweise Kugellagern des Typs 6205, bei erhöhten Temperaturen ist ein gutes Beispiel dafür. Beim Einsatz von Standardkugellagern bei Temperaturen über 100 °C kann es zu Veränderungen der Abmessungen kommen, die zu einem Wandern des Innenrings führen können, d. h., der Lagerring dreht sich langsam relativ zu seiner Sitzfläche. Dies kann zu Riefenbildung, Geräuschen, Vibrationen, Verschleiß und schließlich zum vorzeitigen Ausfall des Lagers führen. Zudem können Dichtungen und Schmierstoffe bei über 100 °C schnell an Leistung einbüßen. Die üblichen Nitrilgummidichtungen bei Rillenkugellagern haben eine maximale Betriebstemperatur von ca. 110 °C. Für übliche Schmiermittel gilt oft derselbe Wert.
Beim Einsatz von Standardwälzlagern bei hohen Temperaturen ist auch die Lagerluft zu beachten, die Auswirkungen auf die Geräuschentwicklung, Vibrationen, Wärmeentwicklung und Lebensdauer haben kann.
Lager werden mit einer bestimmten Lagerluft konstruiert, die das Spiel zwischen Lagerring und Wälzkörper angibt. Dies ermöglicht einen Ausgleich für Passung und Wärmeausdehnung. Bei großen Temperaturunterschieden kann sich das Lagerspiel jedoch deutlich verringern und zu einer radialen Belastung des Lagers und schließlich zu Abblätterungen aufgrund von Materialermüdung an der inneren Laufbahn des Lagers führen, was meist einen Lagerausfall zur Folge hat.
Die beschriebenen Probleme zeigen deutlich, dass es beim Einsatz von Standardwälzlagern bei hohen Temperaturen verschiedenste Schwierigkeiten gibt. NSK hat deshalb ein umfassendes Angebot mit Maßnahmen entwickelt, die diese Probleme effizient beheben und Werkstoffspezifikationen, Dichtung, Schmierung und Lagerluft entsprechend anpassen.
Alle Rillenkugellager von NSK werden aus dem firmeneigenen, langlebigen Z-Stahl hergestellt. Bei diesem Werkstoff ist der Anteil nicht metallischer Einschlüsse wie z.B. Oxide im Stahl geringer. Der Stahl bietet bei der Herstellung von Lagern den Vorteil, dass die Lebensdauer im Vergleich zu herkömmlichen vakuumentgasten Stählen deutlich höher ist – bis zu 1,8 Mal.
Um die Gefahr eines möglichen Wanderns des Innenrings zu verringern, bietet NSK wärmebehandelte Stähle in zwei Güteklassen, die für eine erhöhte Maßstabilität des Lagers für den Betrieb bei erhöhten Temperaturen sorgen: X26 für den Betrieb bis 150 °C und X28 für Anwendungen bis 200 °C.
Zur weiteren Ergänzung der Hochtemperaturleistung dieser maßstabilen Stähle hat NSK Fluor- und Silikongummidichtungen und Metallscheiben – entwickelt, die alle eine überragende Leistung bei Temperaturen bis 200 °C bieten. Sie werden in Verbindung mit speziell entwickelten Hochtemperaturschmiermitteln wie ENS von NSK verwendet, das zuverlässig bis 160 °C arbeitet. Auf Anfrage sind weitere Schmiermittel bis 250 °C erhältlich. Diese Schmiermittel bieten eine ausgezeichnete Wärmestabilität und Hochtemperaturbeständigkeit in Verbindung mit langer Gebrauchsdauer bei hohen Temperaturen.
In der Regel wird die Lagerluft mit C1 (geringster Wert) bis C5 (höchster Wert) angegeben. Die „normale“ Lagerluft ist CN, ein Bereich zwischen C2 und C3. NSK bietet seine Hochtemperatur-Rillenkugellager mit Lagerluft C3 oder C4 an, was bei Anwendungen mit hohen Temperaturen oder großen Temperaturunterschieden am Lager eine verbesserte Leistung und längere Lebensdauer ermöglicht.
Die SPACEA™-Reihe ERMÖGLICHT BETRIEB DER LAGER BIS 400 °C.
Für den Betrieb von Lagern bei über 200 °C bietet NSK die Produkte der Spacea™-Reihe an. Die in der Reihe enthaltenen Hochtemperaturlager setzen in allen Bereichen der Herstellungs- und Verarbeitungstechnologie neue Maßstäbe. Spezielle und neu entwickelte Werkstoffe und ein komplett überarbeitetes Design, garantieren überragende Leistung bei normalen Umgebungs- und Vakuumverhältnissen und Temperaturen bis 400 °C.