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Wälzlager - 2020-09-21

Servomotors present specific challenges that can compromise conventional electric motor bearings

NSK bietet ein Programm an Rillenkugellagern, die an das Anforderungsprofil von Servoantrieben angepasst sind. Zu den Merkmalen dieser Lager gehören besondere Fette und eine hochwirksame, reibungsarme Abdichtung.

Servoantriebe sind eine herausfordernde Anwendung für Wälzlager. Ihr typisches Bewegungsprofil mit häufigem Start-, Stopp- und Reversierbetrieb sowie sehr geringen, von der Sensorik veranlassten Korrekturbewegungen beanspruchen die Lager stark.

Daraus resultieren auch besondere Anforderungen an die Rillenkugellager, die üblicherweise als Motorwellenlagerung verwendet werden. Der häufige Reversierbetrieb und die Mikrovibrationen führen dazu, dass der Schmierfilm zwischen Wälzkörper und Lauffläche stärker verdrängt wird, als dies bei einem konventionellen Elektromotorlager der Fall ist. Die mögliche Folge sind lokale Reibstellen auf den Laufbahnen, die aus Mikroreibung bei unzureichendem Schmierfilm, d.h. aus dem Metall-Metall-Kontakt von Kugel und Laufbahn, resultieren.

NSK hat für diese Anforderungen ein spezielles Fett mit der Bezeichnung EA7 entwickelt, das sich im Vergleich zu konventionellen Fetten u.a. durch verbesserte Schmiereigenschaften bei Mikrovibrationen auszeichnet. Außerdem trägt das Fett dazu bei, dass die Lager mit niedrigem Reibmoment und entsprechend minimaler Verlustleistung arbeiten. In der Praxis führt der Einsatz von Lagern mit EA7 in Servo-Anwendungen zu einer längeren Lagerlebensdauer und einer Verdopplung der Serviceintervalle.

Ein anderer Faktor, der die Lebensdauer von Servomotoren erhöht, ist die Sauberkeit im Betrieb. Wenn ein Fett über die Laufzeit Partikel (z.B. aus Metall oder Schwefel) abgibt und diese in die Umgebung des Lagers gelangen, kann der Encoder verschmutzen. Das hat langfristig zur Folge, dass die Position nicht mehr exakt erfasst werden kann. Eine weitere Folge eines aus Wälzlagern austretenden Schmierstoffs kann Schlupf beim Abbremsen sein. Das führt ebenfalls zu einer ungenauen Positionierung.

Abhilfe schafft hier ein weiteres von NSK für Servo-Anwendungen entwickeltes Fett mit der Bezeichnung LGU. Im Vergleich zu Lithiumseifen-Fett emittiert es rund 90% weniger Schwefel- und Metallpartikel und leistet somit einen Beitrag zu dauerhafter Sauberkeit der Lagerumgebung. Das Ergebnis: Die Service-Intervalle verlängern sich um den Faktor 1,5.  

Damit hat der Anwender, der Servomotoren konstruiert oder einsetzt, die Wahl. Eines der beiden Fette steigert die Lebensdauer der Lager bei Mikrobewegungen, die typisch sind für Servoantriebe. Das andere Fett minimiert die Emission von Partikeln in die Umgebungskonstruktion und erhält damit dauerhaft die Positioniergenauigkeit.

Die beiden Hochleistungsfette sind als Option für die Rillenkugellager-Baureihen verfügbar, die NSK mit Blick auf den Einsatz in Servoantrieben entwickelt hat. Ein weiteres Konstruktionsmerkmal dieser Lager ist die reibungsarme DW-Dichtung, die – Stichwort Sauberkeit – eine sehr gute Dichtwirkung mit geringem Reibmoment verbindet. Hier haben die NSK-Konstrukteure somit eine sehr gute Lösung für den Zielkonflikt zwischen wirksamer Abdichtung und energieeffizientem Lagerbetrieb gefunden.

Das Programm der Wälzlager für Servomotoren wird in einem neuen Katalog „Wälzlager für Elektromotoren“ beschrieben. Diese Broschüre kann bei NSK angefordert oder im pdf-Format auf der Homepage heruntergeladen werden: www.nsk-literature.com/de/industrial-motor-bearings.

 

Bild 1): Rillenkugellager sind der Standard-Wälzlagertyp für die Wellenlagerung von Elektromotoren.

Bild 2): Für die Rillenkugellager von Servoantrieben hat NSK spezielle Fette entwickelt.

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