Hoofdstuk Inhoudsopgave blz

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Hoofdstuk Inhoudsopgave blz"

Bruno Goossens
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

2 Hoofdstuk Inhoudsopgave blz 1.0 Inleiding Materiaalsoorten Toepassingen Varianten Inbouwvoorschriften Belastbaarheid en toerentallen 8 2

3 1.0 Inleiding Er bestaan extreme bedrijfsomstandigheden waarbij het toepassen van standaard kogellagers geen optie meer is. Te denken valt daarbij aan zeer hoge temperaturen, een zeer agressief chemisch medium of de onmogelijkheid om te smeren. Onder geschilderde extreme omstandigheden kan een volkeramisch kogel-lager een oplossing zijn. Keramische materialen hebben grote voordelen ten opzichte van de standaard toegepaste materialen bij lagers: Grote hardheid Hoge druksterkte Zeer slijtvast (ook zonder smeerfilm) Zeer corrosiebestendig Inzetbaar bij temperaturen tot C Hoge elektrische weerstand Geringe soortelijke massa Volkeramische lagers kunnen ook toegepast worden bij zeer hoge toerentallen vanwege de lagere soortelijke massa van de wentellichamen. Doordat zowel de kogels als de loopbanen een hardheid van minimaal HV hebben zal er ook zonder smeerfilmopbouw tussen loopbanen en wentellichamen nauwelijks slijtage optreden. De oppervlakte ruwheid van keramische materialen is veel kleiner na bewerking dan welke staalsoort dan ook. Een kleine oppervlakte ruwheid geeft veel minder wrijvingsweerstand tussen de wentellichamen en de loopbanen. Dit garandeert een zeer rustige en lichte loop. Geen enkel materiaal heeft zulke goede weerstand tegen corrosieve omgevingen als de keramische materialen. Een aantal gangbare groefkogellagers worden door Brammer uit voorraad aangeboden. De resterende types kunnen uit fabrieksvoorraad of met een acceptabele levertijd worden geleverd. Dit laatste geldt ook voor een aantal kogeltaatslagers, hoekcontactlagers en tweerijige zich instellende kogellagers. De Technische Afdeling van Brammer is u graag van dienst bij het selecteren van het juiste volkeramische lager voor uw specifieke toepassing. 3

4 2.0 Materiaalsoorten Volkeramische kogellagers worden hoofdzakelijk vervaardigd van Zirkoon oxide (ZrO2) of Silicium nitride (Si3N4). Beide materialen hebben hun specifieke eigenschappen. Mat. T max. [ C] E-mod. [Gpa] Hardheid [HV] Uitz.coeff. [10^-6 m/mk] 100Cr ,6 7,8 ZrO ,5 6,0 Si3N ,1 3,2 Soort. massa [g/cm³] Standaard worden volkeramische lagers van ZrO2 (Zirkoon oxide ) geproduceerd en voorzien van een PTFE kooi. Voor hogere belastingen zijn ook volkogelige uitvoeringen dus zonder kooi leverbaar. PTFE is toereikend voor bedrijfstemperaturen tot 230ºC. Voor hogere temperaturen tot 600ºC zijn de lagers met een ZrO2 kooi uitgevoerd. Silicium nitride (Si3N4) heeft een grotere hardheid en hogere elasticiteits-modulus dan ZrO2. Deze twee mechanische eigenschappen zorgen ervoor dat lagers van Silicium nitride hoger belastbaar zijn. Bovendien ligt de maximale gebruikstemperatuur van 1.200ºC aanmerkelijk hoger. Silicium nitride is een duurdere keramieksoort als Zirkoon oxide (ZrO2). Lagers van Si3N4 blinken uit door hun enorme hittebestendigheid en de blijvende sterkte en hardheid bij zeer hoge temperaturen. 4

5 3.0 Toepassingen Volkeramische lagers zijn uitermate geschikt om toegepast te worden in zeer vochtige omgevingen. In de onderstaande grafiek is een vergelijking in levensduur gemaakt tussen een conventioneel roestvaststaal lager, een hybride roestvaststaal lager en een volkeramisch lager. Een hybride roestvaststalen lager is een lager met een roestvaststalen binnen- en buitenring en kogels van keramiek. De lagers zijn volledig onder water ingezet. De levensduur van het volkeramisch lager is een factor 5 hoger dan het hybride lager. Het hybride lager en het conventionele roestvaststalen lager zijn vervroegd uitgevallen, wegens het ontbreken van een smeerfilm tussen wentellichamen en loopbanen. 5

6 4.0 Varianten De volkeramische lagers zijn in de volgende varianten leverbaar: SQ500 SQ501 SQ502 SQ503 SQ504 SQ505 SQ506 SQ507 SQ508 Volkeramisch Si3N4 + PTFE kooi Volkeramisch volkogelig Si3N4 Volkeramisch ZrO2 + PTFE kooi Volkeramisch volkogelig ZrO2 Volkeramisch ZrO2 + ZrO2 kooi Volkeramisch ZrO2 + Si3N4 kogels + PTFE kooi Volkeramisch ZrO2 + PA kooi Volkeramisch Si3N4 + Si3N4 kooi Volkeramisch Si3N4 + Y kooi 6

7 5.0 Inbouwvoorschriften De lineaire uitzettingscoëfficient van Si3N4 is ongeveer 1/3 van de uitzettingscoëfficient van 100Cr6 of ZrO2. Bij bedrijfstemperaturen boven de 40ºC. en toepassing van een gewone stalen as zal hierdoor met andere passingen gewerkt moeten worden. Keramische materialen zijn zeer bros en hebben een lage treksterkte. Het verschil in uitzetting van de as en het lager, kan bij het gebruik van onjuiste passingen leiden tot breuk van het lager. De uitzettingscoëfficient van ZrO2 is nagenoeg gelijk aan de die van staal, hier zal het probleem zich dan ook minder snel voordoen. Voorbeeld: Bij toepassing van een lager 6206 SQ500 (Si3N4) bij een temperatuur tot ca. 70 C adviseren wij een aspassing van ø 30 j5 (+5,-4ųm). Om meedraaien van het lager in de buitenring te voorkomen (walsen) is het noodzakelijk om een tolerantiehuls toe te passen. Voor een optimale montage verdient het aanbeveling een tolerantiehuls AN 6206 mee te bestellen bij de lagers 6206 SQ500. 7

8 6.0 Belastbaarheid en toerentallen Volkeramische lagers zijn leverbaar in Siliciumnitride (Si3N4) en Zirkoonoxide (ZrO2). De rondloopnauwkeurigheid voldoet aan tolerantieklasse P6. Keramische materialen als Si3N4 en ZrO2 hebben een hardheid welke minimaal een factor twee hoger is dan 100Cr6, het normale lagermateriaal. De elasticiteitsmodulus van Si3N4 is ongeveer 1/3 hoger dan 100Cr6. Daarom is de elastische deformatie bij gelijkblijvende belasting veel kleiner. Kortom, er zal veel eerder, mede door de grote hardheid, sprake zijn van breuk. Bij volkeramische lagers is er dan ook sprake van een maximale belasting. De vergelijking voor de vermoeiingslevensduur, zoals die voor lagers gemaakt van staal geldt, gaat dus niet op. De grootte van de maximale belasting is afhankelijk van de hardheid en de elasticiteitsmodulus van het materiaal. Het maximaal toerental van een lager is afhankelijk van de grootte van de middelpunt vliedende kracht die veroorzaakt wordt door de wentellichamen. Wentellichamen van staal hebben een hoger soortelijk gewicht dan wentellichamen van een keramisch materiaal. Het gewicht van het wentellichaam is bepalend voor de hoogte van de middelpunt vliedende kracht. Het soortelijk gewicht van de meest voorkomende lagermaterialen zijn: Si3N4 is 3,2 kg/m³, van ZrO2 is 6,0 kg/m³ en van staal 7,85 kg/m³. Hieruit blijkt dat het maximale toerental van een lager van ZrO2 hoger ligt dan het maximum van een standaard lager van 100Cr6. Het maximum toerental bij Si3N4 ligt hoger dan bij ZrO2. De technische afdeling van BRAMMER is u graag van dienst bij het selecteren van het juiste volkeramische lager voor uw specifieke toepassing. 8

Vergelijkbare documenten

TOLERANTIEHULZEN. Brochure

TOLERANTIEHULZEN. Brochure TOLERANTIEHULZEN Brochure 260341 Inhoudsopgave Hoofdstuk Omschrijving Blz. 1.0 Inleiding 3 2.0 Uitvoeringsvormen 4 3.0 Materiaalsoorten 5 4.0 Inbouw 6 5.0 Berekening 9 6.0 Montage 11 7.0 Passingtabel 13