Mit dem Torb in X-life-Qualität stellte Schaeffler zur Hannover Messe 2015 einen neuen Lagertyp vor.
Den Anwendern von Wälzlagern wird zunehmend bewusst, dass der Kaufpreis eines Lagers nur ein Entscheidungskriterium von mehreren darstellt. Vielmehr müssen die Lebensdauer und der Serviceaufwand sowie der mögliche Ausfall eines Lagers in die Kalkulation einbezogen werden.
Für die Praxis bedeutet das: Die Anwender entscheiden sich immer häufiger für ein höherwertiges Wälzlager mit gesteigerter Lebens- und Gebrauchsdauer sowie längeren Wartungszyklen und höherer Zuverlässigkeit. Maschinen, die mit langlebigen Wälzlagern ausgerüstet sind, bieten diesbezüglich Vorteile im Wettbewerb.
Gleichzeitig berücksichtigen viele Anwender von Maschinen heute bei ihren Investitionsentscheidungen stärker den Faktor Platzbedarf. Eine kompakte Bauweise verbessert also aus Herstellersicht die Wettbewerbsfähigkeit einer Maschine. Bei gleichbleibenden oder sogar höheren Leistungsanforderungen weisen entsprechende Maschinengenerationen eine höhere Leistungsdichte auf. Daraus ergibt sich eine verstärkte Beanspruchung der (Antriebs-)Komponenten und somit auch der Wälzlager.
Zudem werden diese Maschinenelemente zum Beispiel aus Platz- und Kostengründen immer exakter ausgelegt. Es bestehen also weniger Reserven in Bezug auf die Leistungsfähigkeit, sodass es umso wichtiger ist, ausgereifte und hoch leistungsfähige Antriebskomponenten einzusetzen.
Die Energieeffizienz im Blick
Zu den vorherrschenden Entwicklungstrends gehört auch der Wunsch der Anwender nach höherer Energieeffizienz. In vielen produzierenden Unternehmen gibt es Zielmarken für die Senkung des Energieverbrauchs in der Produktion. Auch die zunehmende Berücksichtigung von Effizienzklassen für Elektromotoren (IE) und anderen Einteilungen für die Energieeffizienz tragen dazu bei, dass diesem Faktor größere Bedeutung beigemessen wird. Wälzlager optimieren über die Reibung den Energieverbrauch beziehungsweise den Wirkungsgrad von Antrieben. Deshalb ist der Wunsch der Anwender erkennbar, reibungsarme Wälzlager einzusetzen.
Gleiche Betriebsbedingungen, längere Gebrauchsdauer
Diesen Trends in der Antriebstechnik entsprechen die Wälz- und Gleitlager sowie Linearführungen in X-life-Qualität. Bei gleichen Betriebsbedingungen ist die Gebrauchsdauer dieser Lager erheblich länger, beziehungsweise können diese umgekehrt bei den bisherigen Lebensdauerwerten höher belastet werden. Moderne Fertigungstechniken ermöglichen über die gesamte Kontaktfläche zwischen Wälzkörper und Laufbahn eine bessere und gleichmäßigere Oberfläche. Bei der Anpassung der Innenkonstruktion an die Funktion helfen moderne Analyse- und Auswertungsmethoden. Die Konstruktion garantiert somit eine verbesserte Kontaktflächengeometrie und eine gleichmäßigere Lastverteilung im Inneren des Lagers: Bei gleicher Belastung verringert sich der Spannungszustand an den Wälzkörpern und der Gegenlaufbahn. Daraus ergeben sich eine höhere dynamische Tragzahl, eine höhere nominelle Lebensdauer, geringere Reibung und niedrigere Lagertemperaturen sowie ein weniger beanspruchter Schmierstoff.
Untersuchungen belegen: Die Optimierung von Lagerstellen mit X-life-Lagern ermöglicht eine Verbesserung der Gesamt-Wirtschaftlichkeit einer entsprechenden Anwendung. Möglich wurde dies unter anderem durch die Entwicklung neuer, auf bestimmte Einsatzbedingungen hin optimierter Stahlsorten, die zum Beispiel geringere Anteile von nichtmetallischen Einschlüssen aufweisen. Eine weitere Verbesserung der Leistung von Wälzlagern resultiert aus den anspruchsvollen Berechnungs- und Auslegungstools – zum Beisiel Bearinx –, die Schaeffler bei der (Weiter-)Entwicklung der einzelnen Lagerbauarten und -baureihen verwendet.
Neues zur Hannover Messe
Mit dem FAG-Toroidalrollenlager Torb stellte das Unternehmen zur Hannover Messe 2015 eine neue Lagerbauart vor. Es handelt sich dabei um ein winkeleinstellbares Rollenlager in X-life-Qualität. Das einreihige Wälzlager verfügt über lange, leicht ballige Rollen. Damit vereint es die Winkeleinstellbarkeit eines Pendelrollenlagers mit der axialen Verschiebbarkeit eines Zylinderrollen- oder Nadellagers. Aufgrund des Ausgleichs der axialen Verschiebung innerhalb des Toroidalrollenlagers treten nur sehr geringe, vernachlässigbare Reibkräfte auf.
Mit Torb lassen sich die Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit einer Fest-Los-Lagerung signifikant steigern. Das Programm der Toroidalrollenlager besteht aus acht Reihen. Aufgrund temperaturbedingter Längenausdehnung und Fluchtungsfehler kommt der Loslagerausführung eine besondere Bedeutung zu. FAG-Toroidalrollenlager (Torb) erweisen sich, in Verbindung mit einem Pendelrollenlager als Festlager, als geeignete Loslager. Dabei werden größere Tragzahlen beziehungsweise ein kleinerer Bauraum als bei einer herkömmlichen Fest-Los-Lagerung erreicht.
Torb dämpft axiale Schwingung
Die Toroidalrollenlager gleichen im Lager zwischen Laufbahnen und Rollkörpern große axiale Längenänderungen aus. Selbst bei größeren Axialverschiebungen werden die Rollenreihen im festlagerseitigen Pendelrollenlager symmetrisch belastet. Torb dämpft die axiale Schwingung des gesamten Lagersystems. Dies führt zu einer geringeren Beanspruchung des Pendelrollenlagers, was sich wiederum positiv auf die Lebensdauer des gesamten Lagersystems auswirkt. Diese kann sich mehr als verdoppeln, wobei die Gesamtbetriebskosten (TCO) dank halbierter Stillstandzeiten und reduzierter Instandhaltungskosten sinken.
Eine volle Austauschbarkeit der bisher verwendeten Lager ist gegeben, da die Lager in den gleichen ISO-Maßreihen und -Größen gefertigt werden wie als Loslager zum Einsatz kommende Pendel- oder Zylinderrollenlager. Toroidalrollenlager gibt es in zwei Ausführungen, vollrollig und als Lager mit Käfig. Sie bieten bei geringem Bauraum eine sehr hohe radiale Tragfähigkeit, auch wenn Schiefstellungen oder Axialverschiebungen auszugleichen sind. Besonders hoch ist dabei die Tragfähigkeit der vollrolligen Ausführung mit dem Nachsetzzeichen V.
Die konkav ausgeführten Laufbahnen im Innen- und Außenring liegen zentrisch zur Lagermitte. Die aufeinander abgestimmten Laufbahnprofile stellen dabei eine geeignete Spannungsverteilung im Lager sowie einen reibungsarmen Lauf sicher. Die Rollen sind selbstführend, das heißt sie nehmen selbsttätig immer die Stellung ein, bei der die Last exakt über die Rollenlänge verteilt ist.Dies gilt auch, wenn die Ringe gegeneinander verschoben oder schiefgestellt sind.
Torb-Lager zeichnen sich durch eine hohe Betriebszuverlässigkeit und eine lange Gebrauchsdauer aus. Sie sind als Standard bis zu einer Betriebstemperatur von 200 Grad Celsius maßstabil. Die vollrollige Variante mit dem Nachsetzzeichen V kommt dank ihrer hohen Tragfähigkeit unter anderem in Stranggießanlagen zum Einsatz.
Neben Stahl- und Walzwerken sind weitere Haupteinsatzbereiche Förder- und Bandanlagen, Papiermaschinen (zum Beispiel in Trockenzylindern), Schiffsantriebe, Strömungsmaschinen in der Energieerzeugung (zum Beispiel in Ventilatoren), Textilmaschinen, Brecher, Maschinen zur Nahrungsmittelverarbeitung sowie landwirtschaftliche Maschinen.
Selbst wenn ein Anwender also mit den bisherigen Tragzahlen seiner Lager zurechtkommt, kann es sich für ihn lohnen auf X-life-Lager umzusteigen, denn kleinere Typen sparen Bauraum und reduzieren das Gewicht. jl
Das X-life-Portfolio
Kontinuierliche Weiterentwicklung
Die ersten X-life-Lager wurden im Jahr 2003 vorgestellt. Seitdem wurden sukzessive nahezu alle Lagerbauarten so weiterentwickelt, dass sie dank erhöhter dynamischer Tragzahlen ins X-life-Portfolio aufgenommen werden konnten. Hierzu gehören: Axial- und Radial-Pendelrollenlager, Kegelrollenlager, Schrägkugellager von FAG, FAG- und INA-Zylinderrollenlager sowie Spannlager und Gehäuseeinheiten, Massiv-Nadellager und Axialschrägkugellager für Gewindetriebe von INA. In der Lineartechnik sind INA-Rollen- und Kugelumlaufeinheiten sowie hydrostatische Kompaktführungen in dieser Qualität ausgeführt.