Zelfsmerende lagers: wat ze zijn en waarom ze lang meegaan

Bij roterende machines is het falen van lagers de belangrijkste oorzaak van ongeplande stilstand – volgens het Electric Power Research Institute verantwoordelijk voor naar schatting 40 tot 50 procent van alle elektrische motorstoringen wereldwijd. Zelfsmerende lagers zijn speciaal ontworpen om de smeerfouten die deze statistiek bepalen te elimineren. Door te begrijpen wat ze zijn, hoe smering feitelijk in een lager werkt en wat lagers voortijdig doodt, krijgen onderhoudstechnici en ontwerpers van apparatuur de basis om elke keer de juiste specificatiebeslissing te nemen.

Wat is een zelfsmerend lager?

A zelfsmerende lagers is een glijlager dat is ontworpen om te werken zonder enige externe smering: geen vet, geen olie, geen onderhoudsintervallen. Dit wordt bereikt door het smeermiddel rechtstreeks in de structuur op te nemen, hetzij als een vast additief in het lagermateriaal, als een poreuze matrix die olie vrijgeeft onder druk en hitte, of als een ingebedde voering die een dunne smeerfilm op de as overbrengt terwijl deze roteert.

De definitie die er in technische termen toe doet: een zelfsmerend lager is elk lager waarvan de tribologische prestaties volledig worden ondersteund door materialen of structuren die zich in het lager zelf bevinden, zonder afhankelijk te zijn van extern aangebracht smeermiddel voor de nominale levensduur.

Moeten lagers worden gesmeerd?

Standaard wentellagers – kogellagers, rollagers, kegellagers – vereisen zonder uitzondering smering. Zonder een smeerfilm die de rollende elementen van de loopbaan scheidt, vindt er binnen enkele seconden na het opstarten metaal-op-metaal contact plaats, waardoor hitte, putjes in het oppervlak en versnelde slijtage ontstaan ​​die tot defecten leiden.

Het smeermiddel in een conventioneel lager vervult vier functies tegelijkertijd:

• Vormt een hydrodynamische film die direct metaalcontact tussen rolelementen en loopbanen voorkomt
• Voert warmte af die wordt gegenereerd door rolcontact en interne wrijving
• Beschermt interne oppervlakken tegen oxidatie, binnendringend vocht en corrosieve procesmedia
• Houdt slijtageresten en vervuilingsdeeltjes vast en spoelt ze weg voordat ze schurende schade veroorzaken

Het kritische onderscheid: zelfsmerende lagerss vervullen al deze vier functies via hun materiële structuur in plaats van via periodiek onderhoud. Een gesinterd bronzen lager laat onder bedrijfsomstandigheden opgeslagen olie vrij; een met PTFE gevoerd lager brengt een overdrachtsfilm over naar de as; een met grafiet verstopt lager geeft smeermiddel af bij hoge temperaturen, terwijl conventioneel vet zou falen. De smering is ingebouwd en niet extern toegevoegd.

Waarom lagers falen: de zes hoofdoorzaken

Het SKF Bearing Failure Analysis-programma, gebaseerd op meer dan 100 jaar praktijkgegevens, schrijft ongeveer 80 procent van de voortijdige lagerstoringen toe aan vermijdbare oorzaken. Het begrijpen van deze hoofdoorzaken is de eerste stap om te specificeren of een zelfsmerende lagers of een conventioneel gesmeerd lager is de juiste keuze voor een bepaalde toepassing.

Alleen al smeringgerelateerde storingen zijn verantwoordelijk voor ruim een derde van alle voortijdige lagerstoringen in de praktijk. Dit is de belangrijkste technische case voor zelfsmerende lagerss in toepassingen waar de toegang voor onderhoud beperkt is, zijn smeerintervallen moeilijk af te dwingen, of waar gebruiksomgevingen (hoge temperatuur, hoge luchtvochtigheid, blootstelling aan chemicaliën) conventionele smeermiddelen snel afbreken.

Vervuiling: de stille faalversneller

Vervuiling is de meest onderschatte oorzaak van lageruitval in industriële omgevingen. Een enkel deeltje hard vuil dat slechts 1 micron groter is dan de dikte van de smeerfilm van het lager, is voldoende om deuken in het oppervlak van de loopbaan te veroorzaken. In cementfabrieken, staalfabrieken en mijnbouwactiviteiten creëren silica en metaalafval in de lucht contaminatieomstandigheden die de levensduur van lagers met 75 procent of meer verkorten in vergelijking met testomstandigheden in een cleanroom, ongeacht de kwaliteit van de smering.

Verzegeld zelfsmerende lagerss in polymeer- of PTFE-composietconstructies bieden hier een structureel voordeel: er zijn geen smeernippels, geen open poorten en geen onderhoudsintervallen waarbij de integriteit van de afdichting moet worden verbroken. Het lager is een gesloten systeem vanaf installatie tot einde levensduur.

Veelgestelde vragen

Kunnen zelfsmerende lagers worden gebruikt bij hogesnelheidstoepassingen?

Het hangt af van het lagertype. Gesinterde, met olie geïmpregneerde bronzen lagers presteren goed bij gemiddelde tot hoge snelheden (PV-waarden tot 1,8 MPa·m/s voor standaardkwaliteiten). PTFE-composietlagers zijn beter geschikt voor oscillerende of langzaam roterende toepassingen waarbij hydrodynamische filmvorming beperkt is. Lagers met grafietpluggen zijn over het algemeen beperkt tot lage snelheden, maar blinken uit in omgevingen met hoge temperaturen. Controleer altijd de nominale PV-waarde (druksnelheid) van het lager ten opzichte van de gecombineerde belasting en snelheid van uw toepassing voordat u dit specificeert.

Hoe weet ik wanneer een zelfsmerend lager vervangen moet worden?

Belangrijke indicatoren zijn onder meer toegenomen bedrijfsgeluid of trillingen, meetbare asspeling buiten de gespecificeerde loopspeling van het lager, verhoogde bedrijfstemperatuur boven de basislijn of zichtbare slijtage van het contactoppervlak van de as. Voor gesinterde metaalsoorten is vervanging geïndiceerd wanneer het lager ongeveer 80 procent van de ontworpen wanddikte heeft bereikt. Polymeerlagers vertonen doorgaans zichtbare oppervlakteslijtage of maatveranderingen in de boring voordat ze kapot gaan.

Zijn zelfsmerende lagers geschikt voor voedselverwerkingstoepassingen?

Ja – zelfsmerende lagers op polymeerbasis van UHMWPE, acetaal of FDA-conform PTFE worden veel gebruikt in de voedsel- en drankverwerking, juist omdat ze het besmettingsrisico elimineren dat vet of olie in de productstroom terechtkomt. Ze zijn corrosiebestendig, gemakkelijk schoon te maken, niet giftig en vereisen geen smering die een probleem met de naleving van de voedselveiligheid zou kunnen veroorzaken. Controleer altijd of u voldoet aan FDA of EU 10/2011 voor de specifieke polymeerkwaliteit voordat u het apparaat installeert in een zone die in contact komt met voedsel.

Wat is de typische levensduur van een zelfsmerend lager vergeleken met een gesmeerd lager?

Onder ideale omstandigheden en met de juiste smering kan een hoogwaardig wentellager per cyclus langer meegaan dan een zelfsmerend glijlager. In praktijktoepassingen met wisselend onderhoud, zware omstandigheden of ontoegankelijke installatiepunten zorgen zelfsmerende lagers echter consequent voor een langere daadwerkelijke levensduur. Studies uit SKF- en NSK-veldgegevens tonen aan dat het omzetten van gesmeerde lagers naar zelfsmerende alternatieven in transportbandtoepassingen in de mijnbouw de gemiddelde tijd tussen vervangingen met 2,5 tot 4 keer verlengde, voornamelijk door het elimineren van smeringsstoringen.