Hoe verandert de lagertechnologie?

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

Lagers worden in vrijwel alle soorten roterende machines gebruikt. Van defensie- en ruimtevaartapparatuur tot productielijnen voor voedsel en dranken, de vraag naar deze componenten neemt toe. Cruciaal is dat ontwerpers steeds vaker kleinere, lichtere en duurzamere oplossingen eisen die zelfs onder de meest ve veeleisende omgevingsomstandigheden bestand zijn.

 

Materiaalwetenschap

Het verminderen van wrijving is een belangrijk onderzoeksgebied voor fabrikanten. Veel factoren beïnvloeden wrijving, zoals maattoleranties, oppervlakteafwerking, temperatuur, bedrijfsbelasting en snelheid. In de loop der jaren zijn er aanzienlijke vorderingen gemaakt op het gebied van lagerstaal. Moderne, ultraschone lagerstalen bevatten minder en kleinere niet-metallische deeltjes, waardoor kogellagers beter bestand zijn tegen contactvermoeidheid.

 

Moderne staalproductie- en ontgassingstechnieken produceren staal met lagere concentraties oxiden, sulfiden en andere opgeloste gassen, terwijl betere hardingstechnieken harder en slijtvaster staal opleveren. Dankzij de vooruitgang in productiemachines kunnen fabrikanten van precisielagers nauwere toleranties in lagercomponenten handhaven en beter gepolijste contactoppervlakken produceren, wat allemaal wrijving vermindert en de levensduur verlengt.

 

Er zijn nieuwe roestvrijstalen van klasse 400 (X65Cr13) ontwikkeld om het geluidsniveau van lagers te verbeteren, evenals staal met een hoog stikstofgehalte voor een betere corrosiebestendigheid. Voor zeer corrosieve omgevingen of extreme temperaturen kunnen klanten nu kiezen uit een reeks lagers van roestvrij staal van klasse 316, volledig keramische lagers of kunststoflagers gemaakt van acetalhars, PEEK, PVDF of PTFE. Naarmate 3D-printen breder wordt toegepast en daardoor kosteneffectiever wordt, zien we steeds meer mogelijkheden voor de productie van niet-standaard lagerhouders in kleine hoeveelheden, iets wat nuttig zal zijn voor kleine volumes van specialistische lagers.

 

Smering

 

Smering heeft wellicht de meeste aandacht gekregen. Met 13% van de lagerfalen die aan smeringsfactoren worden toegeschreven, is lagersmering een snel evoluerend onderzoeksgebied, dat zowel door academici als door de industrie wordt ondersteund. Er zijn nu veel meer specialistische smeermiddelen beschikbaar dankzij een aantal factoren: een breder scala aan hoogwaardige synthetische oliën, een grotere keuze aan verdikkingsmiddelen die worden gebruikt bij de productie van vetten en een grotere verscheidenheid aan smeermiddeladditieven die bijvoorbeeld een hogere belastbaarheid of een betere corrosiebestendigheid bieden. Klanten kunnen kiezen uit sterk gefilterde, geluidsarme vetten, hogesnelheidsvetten, smeermiddelen voor extreme temperaturen, waterdichte en chemisch bestendige smeermiddelen, smeermiddelen voor hoge vacuümomstandigheden en smeermiddelen voor cleanrooms.

 

Geautomatiseerde analyse

 

Een ander gebied waarop de lagerindustrie grote vooruitgang heeft geboekt, is het gebruik van lagersimulatiesoftware. Hierdoor kunnen de prestaties, levensduur en betrouwbaarheid van lagers nu aanzienlijk verbeterd worden, veel verder dan tien jaar geleden mogelijk was, zonder dat daarvoor dure en tijdrovende laboratorium- of veldtesten nodig zijn. Geavanceerde, geïntegreerde analyses van wentellagers bieden ongeëvenaard inzicht in de prestaties van lagers, maken een optimale lagerselectie mogelijk en voorkomen vroegtijdige lageruitval.

 

Geavanceerde methoden voor het bepalen van de vermoeiingslevensduur maken een nauwkeurige voorspelling mogelijk van de spanningen in elementen en loopvlakken, het contact tussen ribben, de randspanning en de contactafsnijding. Ze maken ook volledige systeemdoorbuiging, belastinganalyse en analyse van lageruitlijningsfouten mogelijk. Dit geeft ingenieurs de informatie om het lagerontwerp aan te passen 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 worden besteed, kan verminderen. Dit versnelt niet alleen het ontwikkelingsproces, maar verlaagt ook de kosten.

 

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