Wälzlager - Neuigkeiten
26.04.2011
Wälzlager für Landmaschinen
Maßgeschneiderte Lösungen erhöhen die Standzeit
Schmutz, Feuchtigkeit, Abrasion und hohe mechanische Belastungen: Antriebselemente von Landmaschinen und ihren Anbaugeräten sind hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Darauf müssen auch die Wälzlager abgestimmt sein. Durch die optimale Wälzlager-Auswahl oder durch maßgeschneidertes Engineering kann man die Lebensdauer der Antriebssysteme erhöhen. Besonderes Augenmerk gilt dabei den Werkstoffen und der Abdichtung.
Ob es sich um Traktoren als universelle Arbeitsmaschinen handelt, um Mähdrescher, Feldhäcksler, Rübenernter oder um die zahlreichen Anbaugeräte z.B. zum Pflügen, Ernten und Düngen: Die Antriebe von mobilen Maschinen für die Landtechnik sind mit Wälzlagern ausgestattet, und diese Lagerstellen werden extremer beansprucht als es in vielen anderen Einsatzbereichen von Wälzlagern der Fall ist.
Ungünstige Umgebungsbedingungen
Neben den hohen mechanischen Belastungen, die in vielen Einsatzbereichen der Landtechnik auftreten, sind hier besonders die ungünstigen Umgebungsbedingungen zu erwähnen. Dazu gehören neben der Feuchtigkeit vor allem die Verunreinigungen, denen die gesamten Antriebe gerade bei Feldgeräten ausgesetzt sind. Hinzu kommt, dass z.B. bei Sandböden die Verunreinigungen sehr abrasiv sind. Last but not least sind einige der Materialien wie Dünger oder Gülle, die von den Maschinen verteilt werden, ausgesprochen korrosiv.
Aus diesen Gründen bieten Standardwälzlager oft keine ausreichende Lebensdauer, wenn sie in der Landtechnik eingesetzt werden. Für dieses Anwendungsfeld hat NSK daher eigene Wälzlagerbaureihen entwickelt. Es stehen sowohl Serienprodukte zur Verfügung als auch kundenspezifische Wälzlager, die exakt auf die individuellen Einsatzbedingungen abgestimmt wurden.
Zweireihiges Kegelrollenlager für Traktorgetriebe
Zum Beispiel hat NSK für Traktorgetriebe ein zweireihiges Kegelrollenlager entwickelt, bei dem ein zentrales Konstruktionsmerkmal schon auf den ersten Blick erkennbar ist: Das Kegelrollenlagerdesign ist asymmetrisch. Damit eine der beiden Kegelrollenreihen besonders hohe Lasten aufnehmen kann ist diese Reihe mit längeren Rollen bestückt. Bei der anderen Reihe wurden kürzere Rollen gewählt¸ um die Reibungs- und damit die Energieverluste so gering wie möglich zu halten.
Auf diese Weise wird ein optimaler Kompromiss zwischen den beiden Entwicklungszielen „Aufnahme hoher Kräfte“ und „Energieeffizienz“ erzielt. Das Lagerspiel wird über den Zwischenring, der zwischen den beiden Innenringen angebracht ist, einbaufertig eingestellt. Die Gehäusekonstruktion wurde so optimiert, dass das Lager über ein Sonderdesign des Flanschaußenringes mit geringstmöglichem Aufwand im Getriebe montiert werden kann.
Dieses Konstruktionsmerkmal hat NSK auch in anderen Lagern für die Landtechnik verwirklicht. So wurde für eine Erntemaschine das Gussgehäuse einer Flanschlagereinheit entwickelt, die der Umgebungskonstruktion optimal angepasst ist. Eine festsitzende dreiteilige Dichtung sorgt – in Kombination mit einem davor geschaltetem Schleuderblech – für eine wirkungsvolle Abdichtung unter den vorherrschenden ungünstigen Umgebungsbedingungen.
Flanschlagereinheit für Sämaschinen
Für einen Hersteller von Säsystemen entwickelte NSK ebenfalls eine kundenspezifische Flanschlagereinheit. Dabei handelt es sich um eine Weiterentwicklung, die aufgrund höherer Lastanforderungen notwendig war: Die Tragzahl wurde um 30% erhöht. Die Abdichtung wird unterstützt durch eine zusätzliche Schleuderscheibe. Diese Kombination schafft die Voraussetzung für lange Lebensdauer in sehr staubhaltiger Umgebung.
Nicht zuletzt durch dieses kundenspezifische Lager ist der Hersteller in der Lage, eine Maschine anzubieten, die das Vorbereiten des Bodens (Grubbern) und das Aussäen verschiedener Fruchtarten in einem einzigen Arbeitsgang ermöglicht. Die Flanschlagereinheit wird mit maximaler Fettfüllung geliefert; auf diese Weise wird eine Lebensdauerschmierung sichergestellt.
Wälzlager für Scheibeneggen
Ähnlich hoch sind die Anforderungen an Wälzlager für Scheibeneggen, die ebenfalls in direktem Bodenkontakt und unter hohe mechanischen Belastungen eingesetzt werden. NSK bietet hier verschiedene Lagertypen, die sich u.a. durch eine Dreilippen-Nitrilkautschuk-Dichtung auszeichnen. Diese Dichtungen sind auf eine Stahlscheibe geklebt und weisen eine hervorragende Dichtwirkung aus. Die Lager sind mit runden und quadratischen Bohrungen sowie mit zylindrischem und balligem Außenring lieferbar.
Lagereinsätze mit Dreifachlippendichtungen und Schleuderscheiben
Schleuderscheiben sind ein typisches Konstruktionsmerkmal von Wälzlagern für Landmaschinen. Sie schleudern Verunreinigungen zurück, noch bevor sie auf die Dichtung auftreffen, und entlasten damit die nachfolgenden Dichtungssysteme. Die Schleuderscheiben haben keinen Kontakt zum Außenring; die Lager erreichen die gleichen Drehzahlgrenzen wie Standard-Lagereinsätze und sind mit diesen auch kompatibel. Lager mit Schleuderscheiben eignen sich für Anwendungen, in denen hohe Schmutzbelastungen zu erwarten sind und in denen die Maschinen mit dem Hochdruckreiniger gesäubert werden.
Ein anderes Konstruktionsmerkmal, das Wälzlager für Landmaschinen häufig aufweisen, sind Dreifachlippendichtungen. Derart ausgestattete Lagereinsätze weisen eine längere Lebensdauer auf, wenn die Antriebe starker Verunreinigung durch Wasser oder Staub ausgesetzt sind. Aufgrund identischer Abmessungen können diese Lager 1:1 gegen vorhandene Lagereinsätze getauscht werden.
Kooperationsbereitschaft ist wichtig
Bei der Auswahl von Wälzlagern für anspruchsvolle Einsatzbereiche bietet die Kooperationsbereitschaft des Wälzlagerherstellers oft besondere Vorteile für den Landmaschinenhersteller. Dabei ist auch der Zeitfaktor wichtig, denn häufig zeigen sich Schwachstellen erst in der Prototypen- und Testphase, und aufgrund der Erntezeit ist der Prozessablauf beim Neu- und Weiterentwickeln meist klar terminiert: Zur Ernte müssen die neuen Maschinen marktreif sein.
Ein Hersteller von Anbaugeräten für Landmaschinen arbeitete an der Entwicklung einer neuen Baureihe von Kreiselschwadern. Mit diesen Geräten wird Erntegut wie Heu und Stroh zusammengefasst. Bei ersten Tests stellte sich heraus, dass die Laufrollen der neuen Baureihe schnell ausfielen. Hier sollte Abhilfe geschaffen werden – mit diesem Anliegen wandte sich der Hersteller an NSK.
Laufrollen für Kreiselschwader
Die eingesetzten Laufrollen entsprechen im Aufbau einem zweireihigen, abgedichteten Schrägkugellager mit verstärktem Außenring. Sie werden hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt und in der Arbeitsumgebung auf dem Feld stark verschmutzt. Nach einer sorgfältigen Analyse der Einsatzbedingungen schlug NSK vor, Laufrollen mit verstärkten Außenringen und einer Sonderabdichtung zu verwenden.
Auch beim Schmierstoff gab es Optimierungsbedarf. Anstelle von Standardfett kommt nun das eigens entwickelte MA7-Fett zum Einsatz, das die Lagerlebensdauer bei ungünstigen Umgebungsbedingungen um rund 10% erhöht.
Produktion neuer Lagertypen
Aufgrund der engen Terminplanung wünschte der Hersteller der Kreiselschwader die Produktion von Proto- und Serientypen der kundenspezifischen Laufrollen in kurzer Zeit. Diese Anforderung konnte NSK erfüllen, da für die Produktion von Sonderlagern ein besonders flexibles Werk in Deutschland verantwortlich ist. Dieser Standort übernimmt das Engineering und die Produktion von inviduellen Wälzlagerlösungen für spezielle Anforderungen. Um kurze Anpassungs- und Fertigungszeiten zu gewährleisten, können die Ingenieure dabei auf eine breite Auswahl an vorhandenen Konstruktionslösungen u.a. für Fette, Dichtungen und Käfige zurückgreifen.
Die zweiwöchige Testphase verlief rundum zufriedenstellend, so dass der Hersteller die Prototypen nach sechs Wochen zur Serienproduktion freigab. Inzwischen haben die Kreiselschwader ihre ersten Ernteeinsätze hinter sich – zur vollen Zufriedenheit der Landwirte.