Hur förändras lagertekniken?

Under de senaste decennierna har designen av lager avancerat avsevärt, vilket medfört nya materialanvändningar, avancerad smörjteknik och sofistikerad datoranalys.

Lager används i praktiskt taget alla typer av roterande maskiner. Från försvars- och rymdutrustning till produktionslinjer för livsmedel och drycker, efterfrågan på dessa komponenter ökar. Av avgörande betydelse är att designingenjörer i allt högre grad efterfrågar mindre, lättare och mer hållbara lösningar för att tillgodose även de mest utprovade miljöförhållanden.

 

Materialvetenskap

Att minska friktionen är ett viktigt forskningsområde för tillverkare. Många faktorer påverkar friktionen såsom dimensionstoleranser, ytfinish, temperatur, driftsbelastning och hastighet. Betydande framsteg har gjorts inom lagerstål under åren. Moderna, ultrarena lagerstål innehåller färre och mindre icke-metalliska partiklar, vilket ger kullager större motståndskraft mot kontaktutmattning.

 

Moderna ståltillverknings- och avgasningstekniker producerar stål med lägre halter av oxider, sulfider och andra lösta gaser medan bättre härdningstekniker ger hårdare och mer slitstarka stål. Framsteg inom tillverkningsmaskineri gör det möjligt för tillverkare av precisionslager att upprätthålla snävare toleranser i lagerkomponenter och producera mer polerade kontaktytor, vilket minskar friktionen och förbättrar livslängden.

 

Nya 400-klassade rostfria stål (X65Cr13) har utvecklats för att förbättra lagerljudnivåer samt högkvävestål för högre korrosionsbeständighet. För mycket korrosiva miljöer eller extrema temperaturer kan kunderna nu välja mellan en rad 316-gradiga rostfria stållager, helkeramiska lager eller plastlager tillverkade av acetalharts, PEEK, PVDF eller PTFE. I takt med att 3D-utskrift blir mer allmänt använt, och därför mer kostnadseffektivt, ser vi ökade möjligheter för produktion av icke-standardiserade lagerhållare i små mängder, något som kommer att vara användbart för låga volymkrav av speciallager.

 

Smörjning

 

Smörjning kan ha fått mest uppmärksamhet. Med 13 % av lagerbortfallet hänförligt till smörjningsfaktorer är lagersmörjning ett snabbt växande forskningsområde som stöds av såväl akademiker som industri. Det finns nu många fler specialsmörjmedel tack vare ett antal faktorer: ett bredare utbud av syntetiska oljor av hög kvalitet, ett större urval av förtjockningsmedel som används vid fetttillverkning och ett större utbud av smörjmedelstillsatser för att ge till exempel högre belastningsförmåga eller högre korrosionsbeständighet. Kunder kan specificera högfiltrerade lågljudsfetter, höghastighetsfetter, smörjmedel för extrema temperaturer, vattentäta och kemiskt resistenta smörjmedel, högvakuumsmörjmedel och renrumssmörjmedel.

 

Datoriserad analys

 

Ett annat område där lagerindustrin har gjort stora framsteg är genom att använda programvara för lagersimulering. Nu kan lagerprestanda, livslängd och tillförlitlighet förlängas utöver vad som uppnåddes för ett decennium sedan utan att utföra dyra tidskrävande laboratorie- eller fälttester. Avancerad, integrerad analys av rullager kan ge oöverträffad insikt i lagerprestanda, möjliggöra optimalt val av lager och undvika för tidigt lagerhaveri.

 

Avancerade metoder för utmattningslivslängd kan möjliggöra noggrann förutsägelse av element- och löpbanans spänningar, revbenskontakt, kantspänningar och kontaktstympning. De tillåter också fullständig systemavböjning, lastanalys och analys av lagerfel. Detta kommer att ge ingenjörer informationen för att modifiera lagerkonstruktionen för att bättre klara de påkänningar som är ett resultat av den specifika applikationen.

 

En annan tydlig fördel är att simuleringsmjukvara kan minska mängden tid och resurser som spenderas på testfasen. Detta påskyndar inte bara utvecklingsprocessen utan minskar också kostnaderna i processen.

 

Det är uppenbart att ny materialvetenskaplig utveckling tillsammans med avancerade lagersimuleringsverktyg kommer att ge ingenjörer den insikt som krävs för att designa och välja lager för optimal prestanda och hållbarhet, som en del av en hel systemmodell. Fortsatt forskning och utveckling inom dessa områden kommer att vara avgörande för att säkerställa att lager fortsätter att tänja på gränserna under de kommande åren.