Hoe verandert de lagertechnologie?

De afgelopen decennia is het ontwerp van lagers aanzienlijk vooruitgegaan, met nieuwe materiaaltoepassingen, geavanceerde smeertechnieken en geavanceerde computeranalyses tot gevolg..

Lagers worden in vrijwel alle soorten roterende machines gebruikt. Van defensie- en ruimtevaartapparatuur tot voedsel- en drankproductielijnen: de vraag naar deze componenten stijgt. Cruciaal is dat ontwerpingenieurs steeds vaker kleinere, lichtere en duurzamere oplossingen eisen om zelfs aan de meest veeleisende omgevingsomstandigheden te voldoen.

 

Materiaalkunde

Het verminderen van wrijving is een belangrijk onderzoeksgebied voor fabrikanten. Er zijn veel factoren die de wrijving beïnvloeden, zoals maattoleranties, oppervlakteafwerking, temperatuur, operationele belasting en snelheid. Er zijn in de loop der jaren aanzienlijke vorderingen gemaakt op het gebied van lagerstaal. Moderne, ultraschone lagerstaalsoorten bevatten minder en kleinere niet-metalen deeltjes, waardoor kogellagers beter bestand zijn tegen contactvermoeidheid.

 

Moderne technieken voor het maken en ontgassen van staal produceren staal met lagere gehalten aan oxiden, sulfiden en andere opgeloste gassen, terwijl betere hardingstechnieken hardere en slijtvastere staalsoorten opleveren. Dankzij de vooruitgang op het gebied van productiemachines kunnen fabrikanten van precisielagers nauwere toleranties in lagercomponenten handhaven en beter gepolijste contactoppervlakken produceren, die allemaal de wrijving verminderen en de levensduur verbeteren.

 

Er zijn nieuwe roestvrij staalsoorten van de kwaliteit 400 (X65Cr13) ontwikkeld om het geluidsniveau van de lagers te verbeteren, evenals staalsoorten met een hoog stikstofgehalte voor een grotere corrosieweerstand. Voor zeer corrosieve omgevingen of extreme temperaturen kunnen klanten nu kiezen uit een assortiment roestvrijstalen lagers van kwaliteit 316, volledig keramische lagers of kunststof lagers gemaakt van acetaalhars, PEEK, PVDF of PTFE. Naarmate 3D-printen op grotere schaal wordt gebruikt en daardoor kosteneffectiever wordt, zien we steeds meer mogelijkheden voor de productie van niet-standaard lagerhouders in kleine hoeveelheden, iets dat nuttig zal zijn voor de lage volumevereisten van gespecialiseerde lagers.

 

Smering

 

Smering heeft misschien wel de meeste aandacht gekregen. Omdat 13% van de lagerstoringen wordt toegeschreven aan smeerfactoren, is lagersmering een snel evoluerend onderzoeksgebied, ondersteund door zowel academici als de industrie. Er zijn nu veel meer gespecialiseerde smeermiddelen dankzij een aantal factoren: een breder assortiment synthetische oliën van hoge kwaliteit, een grotere keuze aan verdikkingsmiddelen die worden gebruikt bij de productie van vetten en een grotere verscheidenheid aan smeermiddeladditieven om bijvoorbeeld hogere belastbaarheid te bieden of grotere corrosieweerstand. Klanten kunnen hooggefilterde, geluidsarme vetten, hogesnelheidsvetten, smeermiddelen voor extreme temperaturen, waterdichte en chemisch bestendige smeermiddelen, hoogvacuümsmeermiddelen en smeermiddelen voor cleanrooms specificeren.

 

Geautomatiseerde analyse

 

Een ander gebied waarop de lagerindustrie grote vooruitgang heeft geboekt, is het gebruik van lagersimulatiesoftware. Nu kunnen de prestaties, levensduur en betrouwbaarheid van lagers worden uitgebreid tot meer dan tien jaar geleden, zonder dure, tijdrovende laboratorium- of veldtesten uit te voeren. Geavanceerde, geïntegreerde analyse van wentellagers kan ongeëvenaard inzicht geven in de lagerprestaties, een optimale lagerkeuze mogelijk maken en voortijdige lageruitval voorkomen.

 

Geavanceerde methoden voor de levensduur van vermoeiing kunnen de nauwkeurige voorspelling van element- en loopbaanspanningen, ribcontact, randspanning en contactafknotting mogelijk maken. Ze maken ook volledige systeemdoorbuiging, belastinganalyse en analyse van lageruitlijning mogelijk. Dit geeft ingenieurs de informatie om het lagerontwerp aan te passen om beter tegemoet te komen aan de spanningen die voortvloeien uit de specifieke toepassing.

 

Een ander duidelijk voordeel is dat simulatiesoftware de hoeveelheid tijd en middelen die aan de testfase wordt besteed, kan verminderen. Dit versnelt niet alleen het ontwikkelingsproces, maar verlaagt ook de kosten in het proces.

 

Het is duidelijk dat nieuwe ontwikkelingen op het gebied van de materiaalkunde, samen met geavanceerde lagersimulatietools, ingenieurs het inzicht zullen verschaffen dat nodig is om lagers te ontwerpen en selecteren voor optimale prestaties en duurzaamheid, als onderdeel van een heel systeemmodel. Voortgezet onderzoek en ontwikkeling op deze gebieden zullen van cruciaal belang zijn om ervoor te zorgen dat lagers de komende jaren de grenzen blijven verleggen.