Welkom. Construeren met wentellagers

Transcriptie

1 Welkom Construeren met wentellagers

2 Programma Lagerkeuze - Lagerlevensduur - Vermoeiingsproces - Spanningsconcentratie - Lagerstaal - Materiaaldegradatie - Levensduurberekening Lagersmering - Berekening olievolumestroom - Energieverlies Lagerconstructie - Kegellagers afstellen

3 Algemeen Voorbeeld : toepassing Roerpropellor. Gevraagd : lagerkeuze Lagerkeuze wordt o.a. bepaald door: Beschikbare ruimte Belastingen Toerental Scheefstelling Temperatuur Omgeving, etc.

4 Lagerkeuze Theoretisch kan de levensduur van een lager berekend worden: L10 = 1 x 10 6 (C/P) p x a1 x a2 x a3 (uren) volgens ISO 281 n x 60 Waarbij geldt: n = toerental (omw/min) C = dynamisch draaggetal (N) P = belasting (N) p = exponent ( 3 = kogellagers; 10/3 = rollagers) a1 = correctiefactor voor betrouwbaarheid (vb. 1 = 90% betrouwbaarheid) a2 = correctiefactor voor materiaalzuiverheid a3 = correctiefactor voor bedrijfsomstandigheden

5 Lagerkeuze In de praktijk wordt de levensduur beïnvloed door (primair): Materiaalvermoeiing Adhesieve slijtage Corrosie In de praktijk wordt de levensduur beïnvloed door (secundair): Onvoldoende smering Te veel smering Vervuiling Montagefouten Elastische vervormingen Thermische vervormingen Constructie cq. Fabricagefouten Productiefouten tijdens lagerproductie

6 Lagerlevensduur Vermoeiing Spanningsconcentratie onder het oppervlak Hoge lokale belasting Spanningsconcentratie aan het oppervlak Spanningsverloop onder oppervlak

7 Vermoeiingsproces 1 2 Spanningsconcentratie 3 Vervuiling Scheurvorming Uitbrokkeling

8 Spanningsconcentratie C = indrukkingbreedte C r r Lage = hoge spanning c r = indrukking radius Hoge r = lage spanning c Spanning r Spanning r C (mm) C (mm)

9 Spanningsconcentratie Oplossing: Veranderen van de microstructuur van het lager. Het materiaal heeft een hoog gehalte aan rest-austeniet en een hoge hardheid. Dit zorgt voor een afvlakking van de spanningsconcentraties aan de zijkanten van de indrukkingen. r waarde c Aantal cycli tot uitval Rest-austeniet % Meer rest austeniet r Grotere waarde c Hogere levensduur

10 Lagerstaal Standaard lagerstaal Nieuw materiaal Aantal X4000 Aantal X Carbide grootte (mm) Carbide grootte (mm)

11 Materiaaldegradatie BEGINTOESTAND NA 2 UUR Afrolrichting Vergroting van indrukking aangebracht met Vickers hardheidsmeter NA 8 UUR NA 12 UUR

12 Lagersmering Wat is het doel van smeren: Uitsluiten van metallisch contact tussen wentellichamen en loopbanen. Verminderen inwendige wrijvingsweerstand. Verminderen corrosievorming als gevolg van vochtintrede. Beschermen tegen vervuiling van buitenaf. We onderscheiden 2 soorten smering, vet- en oliesmering. In 90% van de gevallen wordt vetsmering toegepast. In de overige 10% van de gevallen wordt voor oliebad, olienevel of olie inspuitsmering gekozen. In bijzondere situaties kiest men voor vaste smeermiddelen. In de constructie van de roepropellor wordt een combinatie van olie inspuitsmering en olie omloopsmering toegepast. Het is in dat geval belangrijk om de benodigde olievolumestroom te berekenen voor de verschillende lagerposities.

13 Lagersmering Lagertype NU 248 E X/DF XJ C/E Berekening Olievolumestroom Smeermiddel type SAE 30 > (40 C = 94 cst/ 100 C = 10,80 cst) Toerental Omw/min Inlaat Temperatuur ( C) Uitlaat Volumestroom liter/min. 7,33 9,38 7,00 2,90 0,75 4,34 8,13 1,34 4,17 1,58

14 Energieverlies Het energieverlies in een lager als gevolg van de lagerwrijving is afhankelijk van het totale wrijvingsmoment van het lager en het toerental. Het totale wrijvingsmoment wordt bepaald door het wrijvingsmoment bij rollen, glijden, evt. de afdichtingen en de stromingsverliezen. Uit praktijkervaring is gebleken dat er in de constructie van de roerpropellor 2 lagerposities zijn waarbij de grootste warmteontwikkeling te verwachten is. De in de tabel vermelde waarde voor de temperatuurstijging is berekend aan de hand van totale beschikbare massa voor de warmteafvoer (as- en huis) en het betreft hier een ruwe schatting. Opmerking: selectie smeermiddel bepaald door klant SAE 30. Lagertype NU 248 E C/E4 Smeermiddel SAE 30 SAE 30 Berekening Energieverlies Bedrijfstemperatuur ( C) Energieverlies (Watt) Temperatuurstijging T ( C/min.) 4,22 2,23

15 Lagerconstructie Aandachtspunten: Keuze as- en huispassingen Bereikbaarheid; montage- en demontage Materiaalkeuze Lagerspeling/ voorspanning > afstellen kegellagers Belangrijk in een constructie met tandwielen is een correcte ingrijping van de tanden. Speling in de as zal een negatief effect hebben op de levensduur van de tanden als gevolg van een verhoogde slijtage van de tandflanken. Dit geldt tevens voor de lagers waarmee de as wordt ondersteund en, als slijtagedeeltjes in het smeermiddel terechtkomen, voor de overige lagers in de constructie.

16 Kegellagers afstellen In de tabel staan speling en voorspanning uitgezet als functie van de levensduur voor een willekeurige kegellagercombinatie. Een optimum wordt bereikt bij een lichte voorspanning na montage. De keuze voor voorspanning of speling wordt beïnvloed door de as- en huispassingen en de temperatuurtoename in bedrijf.

17 Kegellagers afstellen Voorbeeld berekening: Lagertype : X Montage : O- opstelling incl. tussenring Aspassing : n6 Huispassing : J7 Afstand lagers : 50 mm T : 10 C (binnen- en buitenring) Resultaat berekening: Theoretisch berekende gemiddelde spellingsvermindering na montage bedraagt mm. Afstellen op nul- speling geeft na montage voorspanning! (-0,230 mm)

18 Kegellagers afstellen Eenvoudige montage mogelijk met behulp van sets met vooraf ingestelde speling/ voorspanning = BEP (Bench End Play).

19