Wat zijn tweerijige hoekcontactkogellagers?

Hoekcontactkogellagers met dubbele rij zijn een lagerontwerp dat twee rijen hoekcontactkogels combineert binnen een enkele binnen- en buitenring, rug aan rug gerangschikt zodat ze tegelijkertijd radiale belastingen, axiale belastingen in beide richtingen en momentbelastingen kunnen ondersteunen. De contacthoek van elke rij is zo ingesteld dat de belastingslijnen van weerszijden van het lager samenkomen op de lageras, waardoor een op zichzelf staande eenheid ontstaat die kantelkrachten weerstaat zonder dat een tweede afzonderlijk gemonteerd lager nodig is om de tegengestelde axiale richting te hanteren. In termen van het structurele principe is een hoekcontactkogellager met dubbele rij in wezen gelijkwaardig aan een back-to-back (DB) gekoppeld paar van twee hoekcontactkogellagers met een enkele rij, geïntegreerd in een smallere, compactere eenheid die een gemeenschappelijke binnen- en buitenring deelt (bron: NSK Global Technical Library; NTN Bearing Catalog 2203E). De standaard contacthoek voor de dubbele rij lagers uit de 5200- en 5300-serie is 25 graden , terwijl Schaeffler en enkele andere ontwerpfamilies een contacthoek van 30 graden gebruiken, waardoor de axiale belastingscapaciteit toeneemt ten opzichte van de radiale capaciteit (bron: NSK; Schaeffler TPI 213). De compacte geometrie betekent dat een eenheid met dubbele rij aanzienlijk minder axiale ruimte in beslag neemt dan twee afzonderlijk gemonteerde hoekcontactlagers met een enkele rij met dezelfde boring en buitendiameter, waardoor het de voorkeursoplossing is waar bidirectionele axiale beperkingen nodig zijn in een smal installatiebereik. Dubbele rij hoekcontactkogellagers in de 30- en 38-series bieden ze een reeks boringgroottes en afdichtingsopties die precies geschikt zijn voor dit soort compacte, multidirectionele belastingstoepassingen.

Hoe de contacthoek het lagergedrag definieert

De contacthoek is de belangrijkste geometrische parameter die een hoekcontactkogellager onderscheidt van een diepgroefkogellager, en bepaalt rechtstreeks de verhouding tussen het axiale en radiale draagvermogen dat het lager kan leveren.

De geometrische betekenis van contacthoek

Bij elk wentellager brengen de kogels via contactpunten de belasting over tussen het binnenringloopvlak en het buitenringloopvlak. Bij een diepgroeflager liggen deze contactpunten op een lijn die loodrecht staat op de as van de as, wat betekent dat het lager goed geschikt is voor radiale belastingen, maar slechts incidenteel axiale belastingen kan opnemen. Bij een hoekcontactlager zijn de loopvlakken zodanig verschoven dat de lijn die de twee contactpunten verbindt een hoek vormt met het radiale vlak. Deze hoek is de contacthoek, aangeduid met alpha. Wanneer een zuiver axiale belasting wordt uitgeoefend op een hoekcontactlager, wordt deze via deze hellende contactlijn overgebracht, waardoor de kracht binnen de lagergeometrie wordt omgezet in een radiale component en een axiale component. Hoe hoger de contacthoek, hoe groter het aandeel van een toegepaste axiale belasting dat efficiënt wordt gedragen, en hoe groter de axiale tot radiale belastingsverhouding die het lager kan verdragen voordat de contactspanning kritiek wordt (bron: NTN Bearing Catalog 2203E; brkbearings.com).

Contacthoekwaarden in ontwerpen met dubbele rij

Hoekcontactkogellagers met één rij zijn verkrijgbaar in vier standaard contacthoekconfiguraties: 15 graden, 25 graden, 30 graden en 40 graden. De 15 graden variant geeft prioriteit aan hoge snelheid en lage axiale stijfheid; de 40 graden variant geeft prioriteit aan maximale axiale belastingscapaciteit ten koste van een lager toerental en een hogere warmteontwikkeling. Tweerijige hoekcontactkogellagers uit de standaardserie 5000 (serie 5200, 5300) worden vervaardigd met een 25 graden contacthoek per rij, rug aan rug gerangschikt, zodat elke rij axiale belasting vanuit één richting ondersteunt. Varianten met hoge capaciteit, waaronder de Schaeffler-ontwerpfamilie, gebruiken een Contacthoek van 30 graden dat zorgt voor een hogere axiale belastingsfractie, maar produceert een overeenkomstige verlaging van de snelheidslimiet voor continu gebruik (bron: NSK Global; Schaeffler TPI 213).

Momentbelastingsvermogen

Een cruciaal belangrijk vermogen dat mogelijk wordt gemaakt door de dubbele rijopstelling is weerstand tegen momentbelastingen, ook wel kantelmomenten genoemd. Een momentbelasting zorgt ervoor dat de as ten opzichte van de behuizing rond een as loodrecht op de hartlijn van de as roteert. Een enkelrijig hoekcontactlager, of een enkel diepgroeflager, kan dit soort belasting niet betrouwbaar weerstaan, omdat de contactzone aan de ene kant overbelast zou worden terwijl de andere kant het contact zou verliezen. De rug-aan-rug opstelling van een dubbele rij lager creëert een grote effectieve overspanning tussen de twee belastingslijnen, zelfs binnen de breedte van het enkele lager, waardoor een mechanische momentarm ontstaat die kantelkrachten weerstaat. Dit is de reden dat dubbelrijige hoekcontactkogellagers worden gespecificeerd voor toepassingen waarbij asbuiging, overhangende belastingen of gyroscopische krachten momentbelastingen op de lagerpositie genereren (bron: NTN Lagercatalogus 2203E).

Interne structuur en componentmaterialen

Het begrijpen van de interne constructie van een dubbelrijig hoekcontactkogellager verklaart waarom specifieke ontwerp- en materiaalkeuzes de prestaties beïnvloeden op manieren die niet altijd duidelijk blijken uit alleen een catalogusbelasting.

Ringen en racebanen

De binnen- en buitenringen van standaard hoekcontactkogellagers met dubbele rij zijn vervaardigd uit chroomlagerstaal met een hoog koolstofgehalte, meestal 52100 of gelijkwaardige nationale standaardkwaliteiten, dat doorgehard is tot een oppervlaktehardheid die doorgaans in het bereik van 58 tot 65 HRC ligt. De loopbanen zijn geslepen met nauwe toleranties wat betreft diameter, rondheid en oppervlakteruwheid, omdat de oppervlaktekwaliteit in de contactzone direct de spanningsverdeling onder belasting en het niveau van geluid en trillingen tijdens bedrijf bepaalt. De schoudergeometrie op elke ring is ontworpen om de offset tussen de twee rijen loopbanen te genereren die de beoogde contacthoek produceert, en deze schouderhoogte bepaalt ook de maximale axiale belasting die de ringen kunnen dragen voordat de contactspanning naar de ringschouder migreert in plaats van op de loopbaan te blijven.

Rollende elementen

De kogels in beide rijen zijn doorgaans vervaardigd uit hetzelfde 52100-lagerstaal als de ringen, of uit keramiek zoals siliciumnitride (Si3N4) bij hogesnelheids- of corrosiekritische toepassingen. De kogeldiameter en het aantal kogels per rij worden tijdens het ontwerpproces geselecteerd om de dynamische belastingswaarde, de statische belastingswaarde en het snelheidsvermogen van het lager voor de beoogde toepassingsserie te optimaliseren. Binnen een bepaalde serie verhoogt een grotere kogeldiameter het draagvermogen, maar verlaagt de maximaal toegestane snelheid omdat de middelpuntvliedende kracht op elke kogel schaalt met de kogelmassa en het kwadraat van de snelheid. Kogels van precisiekwaliteit hebben een diametervariatie van minder dan 0,00025 mm tussen kogels in dezelfde rij, omdat zelfs kleine diameterverschillen een ongelijkmatige verdeling van de belasting veroorzaken, waardoor het effectieve draagvermogen onder de catalogusafbeelding wordt verminderd.

Kooi-opties

De kooi scheidt de kogels en handhaaft een consistente omtreksafstand, zodat de belasting gelijkmatig wordt verdeeld over de omtrek van het lager. Hoekcontactkogellagers met dubbele rij zijn verkrijgbaar met twee hoofdkooitypes (bron: NSK Global; NTN):

• Geperste stalen kooi, de standaardoptie voor de meeste medium- en hogesnelheidstoepassingen en is gestempeld uit koolstofarme staalplaat met zakken die zijn gevormd om de kogels te geleiden; geperste stalen kooien zijn geschikt voor de meeste olie- en vetgesmeerde toepassingen binnen de standaardsnelheidsclassificatie van het lager
• Kooi van polyamide of nylon, die een lagere massa en minder geluid biedt bij hogere snelheden, betere prestaties in vetgesmeerde afgedichte lagers waarbij de stroperige weerstand van het vet een warmtebron is, en minder risico op uitsmeren tijdens kortstondig verlies van smering bij hoge snelheid

Afdichtings- en afschermingsopties

Open hoekcontactkogellagers met dubbele rij vereisen externe smering door periodieke vetaanvulling of een oliesysteem onder druk. Afgedichte en afgeschermde varianten zijn beschikbaar en worden steeds vaker gespecificeerd voor toepassingen waarbij de toegang voor onderhoud beperkt is of het binnendringen van verontreiniging een probleem is (bron: NTN Lagercatalogus 2203E; NSK). De meest gebruikte achtervoegselaanduidingen zijn:

De naamgevingsconventie voor de 30-2RS, 38-2RS, 30-ZZ en 38-ZZ-serie die wordt gebruikt in de Dubbele rij hoekcontactkogellagers productassortiment codeert zowel het serienummer als het afdichtingstype rechtstreeks in de lageraanduiding, waardoor het eenvoudig wordt om op basis van het onderdeelnummer te bepalen welke variant geschikt is voor een bepaalde toepassing.

Belastingswaarden en prestatiespecificaties

De prestaties van elk wentellager worden voornamelijk gekenmerkt door drie nominale waarden: het dynamische basisbelastingsvermogen, het statische basisbelastingsvermogen en de grenssnelheid. Deze cijfers worden bepaald door de interne geometrie van het lager en moeten correct worden geïnterpreteerd in verhouding tot de werkelijke belastingscyclus en snelheid van de toepassing voordat een betrouwbare levensduur kan worden voorspeld.

Basis dynamisch draagvermogen

De dynamische basisbelasting (C) wordt gedefinieerd als de constante radiale belasting waaronder een groep identieke lagers een nominale levensduur van een miljoen omwentelingen zal bereiken bij een betrouwbaarheid van 90 procent, volgens de berekeningsmethode die is gedefinieerd in ISO 281. Voor een hoekcontactkogellager met twee rijen is de dynamische belastingswaarde hoger dan die van een enkele rij lager met dezelfde boring, omdat twee rijen kogels de uitgeoefende belasting delen, waardoor de Hertziaanse contactspanning over een groter aantal contactpunten wordt verdeeld. Als praktische referentie: het lager uit de 5200-serie met een boring van 10 mm (lagernummer 5200) heeft een dynamisch draagvermogen van 7.150 N , terwijl de 5203-serie met een boring van 17 mm ongeveer 12.700 N draagt, en de 5204-serie met een boring van 20 mm ongeveer 15.900 N draagt (bron: catalogus NSK afgedichte en afgeschermde dubbele rij hoekcontactkogellagers, document e1249b).

Basis statische belasting

De statische basisbelasting (C0) definieert de belasting waaronder de maximale contactspanning tussen een bal en de loopbaan ongeveer 4.000 MPa bereikt, het niveau waarop lokale plastische vervorming van de loopbaan een permanent streepje begint te produceren dat de trillingen en het geluid tijdens de daaropvolgende werking verhoogt. Op basis van dezelfde NSK-referentiegegevens heeft de 5200-serie (boring van 10 mm) een statisch draagvermogen van 3.900 N, terwijl de 5203 (boring van 17 mm) 8.300 N heeft en de 5204 (boring van 20 mm) 10.700 N (bron: NSK-catalogus e1249b). Toepassingen waarbij sprake is van schokbelastingen, zware statische belastingen tijdens montage of zware momentbelastingen bij lage snelheid moeten worden beoordeeld aan de hand van de statische beoordeling in plaats van de dynamische beoordeling.

Equivalente dynamische belastingberekening

Wanneer een lager een gecombineerde radiale en axiale belasting ervaart in plaats van een puur radiale belasting, moet een gelijkwaardige dynamische belasting P worden berekend voordat de ISO 281-levensduurvergelijking wordt toegepast. Voor hoekcontactkogellagers met twee rijen is de standaardformule P = XFr YFa, waarbij Fr de radiale kracht is, Fa de axiale kracht, en X en Y belastingsfactoren zijn die afhankelijk zijn van de verhouding tussen de axiale en radiale kracht ten opzichte van een drempelwaarde e. Voor de afgedichte en afgeschermde dubbele rijseries zijn typische waarden wanneer Fa/Fr kleiner is dan of gelijk aan e X = 1, Y = 0,92, en wanneer Fa/Fr groter is dan e, X = 0,67 en Y = 1,41, waarbij e ongeveer 0,68 is (bron: NSK-catalogus e1249b). Deze waarden veranderen met de contacthoek en lagerseries, en ontwerpers moeten altijd de waarden gebruiken uit het specifieke gegevensblad van de fabrikant voor de lagerserie die wordt toegepast.

Snelheidsmogelijkheden

De snelheidslimiet van een hoekcontactkogellager met dubbele rij wordt bepaald door de warmte die wordt gegenereerd bij de rolcontacten en op het grensvlak tussen de kooi en de kogel, en wordt conventioneel uitgedrukt als een vetsnelheidslimiet of een oliesnelheidslimiet, waarbij de olielimiet doorgaans 20 tot 30 procent hoger is dan de vetlimiet. Afgedichte en afgeschermde varianten hebben een lagere snelheidslimiet dan gelijkwaardige open lagers, omdat de wrijving van de afdichtingslip of de nabijheid van het schild warmte toevoegt die de vaste vetvulling moet afvoeren zonder externe koeling. De norm DIN 628-3, die de hoofdafmetingen voor tweerijige hoekcontactkogellagers regelt, stelt maatgrenzen vast die uitwisselbaarheid tussen lagerfabrikanten binnen dezelfde serie garanderen (bron: Schaeffler TPI 213).

Benaming Systeem- en serie-identificatie

Door de aanduiding van een dubbelrijig hoekcontactkogellager correct te lezen, kan een ingenieur of inkoopspecialist de boringdiameter, serie (en dus de buitendiameter en breedte) en de afdichtingsconfiguratie bevestigen aan de hand van het onderdeelnummer zonder een volledige dimensionale tabel te hoeven raadplegen.

De serienummers 30 en 38 in de productaanduiding verwijzen naar de serieclassificatie van de buitendiameter van het lager. Serie 30 en 38 in dubbele rij hoekcontactkogellagers geven een specifiek dimensionaal omhulsel aan, en de bijbehorende 2RS- en ZZ-achtervoegselvarianten geven direct aan of contactafdichtingen of stalen schilden worden gebruikt, waardoor de juiste variant kan worden gespecificeerd voor respectievelijk vetgesmeerde afgedichte service of afgeschermde service.

Vergelijking met alternatieve lagertypen

Het selecteren van een dubbelrijig hoekcontactkogellager voor een toepassing vereist inzicht in hoe dit verschilt van de andere lagertypen die mogelijk voor dezelfde positie in aanmerking kunnen komen.

versus hoekcontactkogellager met één rij

Een hoekcontactkogellager met één rij kan slechts axiale belasting in één richting ondersteunen, omdat de offset-loopbaangeometrie een contactlijn creëert die slechts vanaf één kant op de as convergeert. Om bidirectionele axiale belastingen met enkele rij lagers te ondersteunen, moeten twee lagers tegenover elkaar worden gemonteerd, ofwel rug-aan-rug (DB), face-to-face (DF) of achter elkaar (DT voor axiale belastingstoename in dezelfde richting). Een dubbelrijlager bereikt dezelfde bidirectionele axiale beperking in een enkele, smallere eenheid met één binnenring en één buitenring, wat het behuizingsontwerp vereenvoudigt en de benodigde axiale ruimte vermindert. Het nadeel is dat de eenheid met dubbele rij een vaste contacthoek en een rug-aan-rug-opstelling heeft die niet kan worden gewijzigd, terwijl een gepaarde enkele rij-opstelling de ingenieur in staat stelt om face-to-face montage te selecteren als de toepassingsgeometrie andere momentarmkarakteristieken vereist (bron: NSK Global; NTN Bearing Catalog 2203E).

versus diepgroefkogellager

Een diepgroefkogellager heeft een symmetrische loopbaangroef op beide ringen waardoor het gematigde axiale belastingen in beide richtingen kan ondersteunen, maar de belastingslijn blijft in wezen radiaal bij lage axiale belastingen en het lager heeft geen gedefinieerde contacthoek. Voor lage tot middelmatige gecombineerde belastingen bij hoge snelheden is een diepgroeflager vaak zuiniger en bereikt het hogere toerentallen dan een hoekcontactlager van dezelfde maat. Groeflagers kunnen echter niet de stijve axiale positionering van een as bieden die een hoekcontactlager biedt, en ze zijn niet geschikt voor toepassingen waarbij momentbelastingen moeten worden weerstaan ​​of waar nauwkeurige axiale stijfheid deel uitmaakt van het systeemontwerp (bron: brkbearings.com).

versus kegellager

Een kegellager draagt hogere radiale en axiale belastingen dan een hoekcontactkogellager met dezelfde boring, omdat lijncontact tussen de rollen en de loopbaan de belasting over een groter oppervlak verdeelt, waardoor de piekcontactspanning wordt verminderd. Kegellagers vereisen echter een nauwkeurige aanpassing van de axiale voorspanning tijdens de montage, genereren meer warmte bij hoge snelheden als gevolg van glijdende wrijving op de eindflens van de rol, en hebben een lagere snelheidslimiet dan hoekcontactkogellagers. Voor toepassingen met middelhoge snelheden waarbij gematigde gecombineerde belastingen en een compacte geometrie de primaire vereisten zijn, hebben hoekcontactkogellagers met dubbele rij over het algemeen de voorkeur boven kegelrollagers.

Vergelijkingstabel

Typische toepassingen en industriële gebruiksscenario's

Hoekcontactkogellagers met dubbele rij worden aangetroffen in toepassingen die een gemeenschappelijke vereiste delen: bidirectionele axiale beperking in een compacte ruimte met matige tot hoge snelheid, waar momentbelastingen of gecombineerde belastingen een diepgroeflager onvoldoende maken.

Elektromotoren en ventilatoren

Elektromotoren maken vaak gebruik van hoekcontactkogellagers met dubbele rij aan de aandrijfeindpositie, waar axiale krachten als gevolg van riemspanning, stuwkracht van het spiraalvormige tandwiel of belasting van het ventilatorblad een bidirectionele axiale belasting creëren, afhankelijk van de start-stoprichting. Het compacte ontwerp uit één stuk vereenvoudigt de constructie van de motorbehuizing in vergelijking met een opstelling met twee lagers, en de contacthoek van 25 graden van de standaard 5200- en 5300-serie biedt de combinatie van redelijke axiale stijfheid en rotatiesnelheid die geschikt is voor de meeste inductiemotortoepassingen. NSK vermeldt pompen, elektromotoren en ventilatoren als de belangrijkste typische toepassingen voor dit lagertype (bron: NSK Global Technical Library).

Pompen en compressoren

Centrifugaalpompen genereren axiale stuwkrachten die van richting veranderen bij veranderingen in de stroomsnelheid en drukverschil, en deze bidirectionele axiale belasting is precies de toestand waarvoor hoekcontactkogellagers met dubbele rij zijn ontworpen. Pompontwerpen met hoge capaciteit die gebruik maken van een contacthoeklager van 30 graden kunnen de hogere axiale belastingen opvangen die kenmerkend zijn voor meertrapscentrifugaalpompen, terwijl ze nog steeds voldoende snelheidsvermogen behouden voor de meeste pompbedrijfsomstandigheden. De afgedichte en afgeschermde varianten met 2RS- of ZZ-aanduiding worden veel gebruikt in pomptoepassingen waarbij de lagerholte niet toegankelijk is voor periodieke nasmering.

Versnellingsbakken en tandwielkasten

Spiraalvormige tandwielen produceren een axiale component van de tandbelasting die langs de as van de as werkt, en de richting van deze stuwkracht keert om tussen het rondsel en het tandwiel in een gekoppeld paar. Hoekcontactkogellagers met dubbele rij aan de aseinden beperken deze stuwkracht in beide richtingen zonder dat aparte druklagerposities of extra axiale voorspanningen nodig zijn. In compacte industriële tandwielkasten waarbij het minimaliseren van de behuizingslengte een ontwerpprioriteit is, bespaart het uit één stuk bestaande dubbele rijlager op elke aspositie een aanzienlijke axiale omhulling in vergelijking met een gepaarde opstelling met enkele rij.

Spindels voor werktuigmachines en precisieapparatuur

Spindels van CNC-werktuigmachines, vooral die welke in het middensnelheidsbereik werken, maken gebruik van hoekcontactkogellagers met dubbele rij om te zorgen voor een stijve axiale en radiale positionering van de spil ten opzichte van de behuizing van de vaste kop. De momentbelastingsweerstand is bijzonder waardevol in deze toepassing, omdat snijkrachten uitgeoefend op de gereedschapspunt een buigmoment creëren bij de voorste lagerpositie die onaanvaardbare doorbuiging van de spil zou veroorzaken als een standaard diepgroeflager zou worden gebruikt. Nauwkeurig voorgespannen dubbele rijlagers met een kleinere dan normale interne speling (spelingklasse C2) zijn gespecificeerd voor de hoogste stijfheidseisen in deze toepassingscategorie.

Auto- en landbouwapparatuur

Transmissies van landbouwmachines, versnellingsbakken van tractoren en sommige aandrijftoepassingen voor auto-accessoires maken gebruik van dubbele rij hoekcontactkogellagers op plaatsen waar gecombineerde radiale en axiale belastingen met momentcomponenten moeten worden afgehandeld binnen een compacte, onderhoudsvrije, afgedichte eenheid. De ZZ-afgeschermde of 2RS-afgedichte varianten zijn bijzonder geschikt voor deze toepassingen, omdat de toegang voor onderhoud doorgaans beperkt is en bescherming tegen verontreiniging door grond, gewasresten of straatgrit vereist is gedurende een onderhoudsinterval van honderden bedrijfsuren.

Smeervereisten en onderhoudsintervallen

Smering is de meest voorkomende oorzaak van defecten aan wentellagers, en het begrijpen van de smeringsvereisten die specifiek zijn voor dubbelrijige hoekcontactkogellagers is essentieel voor het bereiken van de verwachte levensduur in elke toepassing.

Vetsmering voor afgedichte en afgeschermde lagers

Afgedichte 2RS- en afgeschermde ZZ-lagers zijn tijdens de productie in de fabriek gevuld met vet en zijn ontworpen om onderhoudsvrij te zijn gedurende de beoogde levensduur onder normale bedrijfsomstandigheden. Het vetvulvolume wordt tijdens de productiefase geoptimaliseerd om voldoende smering te bieden zonder buitensporige karnverliezen die warmte zouden genereren en de effectieve levensduur van het vet zouden verkorten. Vervanging van deze lagers aan het einde van hun verwachte levensduur is over het algemeen kosteneffectiever dan proberen het vet aan te vullen, omdat het afgedichte of afgeschermde ontwerp de toegang tot de vetholte niet vergemakkelijkt zonder de afdichtende functie in gevaar te brengen.

Vetsmering voor open lagers

Open dubbelrijige hoekcontactkogellagers vereisen externe vettoepassing. Het vetvulvolume in de lagerholte en de behuizing moet doorgaans tussen een derde en de helft van de beschikbare vrije ruimte vullen; overvullen veroorzaakt kolkende hitte die de vetafbraak versnelt en de levensduur van de lagers verkort. Op lithium gebaseerde of lithiumcomplexvetten met een consistentie van NLGI klasse 2 zijn geschikt voor de meeste standaard snelheids- en temperatuuromstandigheden. In de richtlijnen van Schaeffler over de olieverversingsintervallen voor oliegesmeerde dubbelrijige hoekcontactlagers wordt aanbevolen de vastgestelde intervallen te volgen waarnaar wordt verwezen in FVA Project nr. 171 en deze aan te passen op basis van de bedrijfstemperatuur en het vervuilingsniveau (bron: Schaeffler TPI 213).

Oliesmering voor hogesnelheidstoepassingen

Bij hogere snelheden waarbij vetsmering overmatige hitte zou genereren, kunnen open hoekcontactlagers met dubbele rij olie worden gesmeerd via een oliebadopstelling, olienevel of circulerende olietoevoer. Het circuleren van olie met een externe koeler en filter is de voorkeursmethode voor toepassingen met de hoogste snelheid en hoge belasting, zoals spindels van werktuigmachines en hogesnelheidscompressoren, omdat het tegelijkertijd smeert, koelt en slijtageresten uit de lagerholte verwijdert.

Installatie-, speling- en voorbelastingsrichtlijnen

Voor het bereiken van de nominale levensduur is een correcte installatie net zo belangrijk als de juiste keuze van de lagers, vooral bij dubbelrijige hoekcontactkogellagers die met de juiste passingen en axiale positionering moeten worden geïnstalleerd.

As- en behuizingspassingen

De binnenring van een hoekcontactkogellager met dubbele rij wordt doorgaans met een perspassing op de as gemonteerd wanneer de binnenring roteert ten opzichte van de belastingsrichting, wat de meest gebruikelijke configuratie is bij roterende machines. Een perspassing zorgt ervoor dat de ring niet op het asoppervlak kruipt onder de roterende belasting, wat wrijvingsslijtage aan de as zou veroorzaken en warmte zou genereren. De buitenring wordt doorgaans met een lichte interferentie of overgangspassing in de behuizing gemonteerd. De omvang van de interferentie wordt gespecificeerd in ISO 286-pastolerantietabellen en geselecteerd op basis van lagergrootte, rotatiesnelheid en belastinggrootte; grotere lagers en zwaardere belastingen vereisen strakkere passingen om kruip onder belasting te voorkomen.

Selectie interne speling

Hoekcontactkogellagers met dubbele rij zijn verkrijgbaar in verschillende groepen met interne speling: C2 (kleiner dan normaal), CN (normaal, de standaard als er geen achtervoegsel voor de speling is opgegeven), C3 (groter dan normaal) en C4 (zelfs groter). De juiste spelingsgroep is afhankelijk van de as- en behuizingpassing en de verwachte bedrijfstemperatuur. Een perspassing op de as vermindert de interne speling na installatie, dus een lager dat de normale speling meet vóór montage, kan na montage werken met nulspeling of een lichte voorspanning. Als de bedrijfstemperatuur ervoor zorgt dat de as sneller uitzet dan de behuizing, treedt er tijdens bedrijf een verdere verkleining van de speling op. Voor toepassingen waarbij de as aanzienlijk heter wordt dan de behuizing, compenseert een C3- of C4-startspeling dit thermische uitzettingsverschil en voorkomt dat het lager met een te hoge voorbelasting werkt (bron: NTN Lagercatalogus 2203E).

Overwegingen bij het vooraf laden

Lichte voorbelasting, waarbij het lager werkt zonder interne speling of met een zeer kleine hoeveelheid elastische vervorming gedeeld tussen de twee rijen, verhoogt de radiale en axiale stijfheid van de lagerpositie en vermindert trillingen en geluid onder fluctuerende belastingen. Spindellagers van werktuigmachines zijn gewoonlijk voorgespannen om de positioneringsnauwkeurigheid te verbeteren. Overmatige voorbelasting genereert warmte en verhoogt de vermoeiingsspanning, waardoor de levensduur wordt verkort. Daarom moet de voorbelasting zorgvuldig worden gespecificeerd en geverifieerd tijdens de montage met behulp van axiale voorspanningskracht of startkoppelmetingen.

Storingsmodi en conditiebewaking

Door de faalwijzen van hoekcontactkogellagers met dubbele rij te begrijpen, kunnen onderhoudsmonteurs verslechtering vroegtijdig detecteren en vervanging van lagers plannen voordat een catastrofale storing secundaire schade aan de as, behuizing of machine veroorzaakt.

Vermoeidheid afbrokkelen

Vermoeidheid door rolcontact veroorzaakt ondergrondse scheuren in het loopvlak- of balmateriaal die zich naar het oppervlak voortplanten en er uiteindelijk voor zorgen dat materiaal loskomt, waardoor een spat of put ontstaat. Spalling genereert een kenmerkende hoogfrequente trillingssignatuur die kan worden gedetecteerd door op een accelerometer gebaseerde trillingsmonitoring met behulp van lagerdefectfrequentieanalyse. De karakteristieke defectfrequenties voor de buitenring, binnenring en kogels zijn afhankelijk van de lagergeometrie en rotatiesnelheid, en deze frequenties kunnen worden berekend op basis van standaard lagergeometrieparameters met behulp van vergelijkingen gedefinieerd in ISO 15243 en gerelateerde normen.

Verontreiniging en schurende slijtage

Deeltjesverontreiniging in het smeermiddel veroorzaakt schurende slijtage van drie lichamen bij de rolcontacten, waardoor het loopvlakoppervlak geleidelijk ruwer wordt, de trillingen en het geluid toenemen en uiteindelijk slijtagedeeltjes worden geïntroduceerd die de schadecyclus versnellen. Afgedichte en afgeschermde dubbelrijige lagers bieden in de meeste industriële omgevingen een aanzienlijk betere bescherming tegen verontreiniging dan open lagers. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom de 2RS- en ZZ-varianten de voorkeur krijgen boven open lagers, overal waar de werkomgeving het risico van binnendringen van stof, spanen of procesvloeistoffen met zich meebrengt.

Smering mislukt

Onvoldoende smeermiddel, verslechterd smeermiddel of smeermiddel van het verkeerde type veroorzaakt metaal-op-metaal contact bij de rolinterfaces, waardoor een snelle temperatuurstijging, lijmslijtage, uitsmering van de kogel- en loopbaanoppervlakken en uiteindelijk vastlopen ontstaat. Bij afgedichte en afgeschermde lagers treedt smeringsstoring doorgaans op aan of nabij het einde van de ontwerplevensduur van het lager, wanneer het in de fabriek gevulde vet is afgebroken als gevolg van thermische en mechanische degradatie. Vroege detectie door middel van temperatuurmonitoring van het lagerhuis of periodieke analyse van de trillingssignatuur maakt het mogelijk vervanging te plannen vóór een defect in plaats van erna.