← Terug naar categorie Lagers

Hybride lagerlevensduur - een reality check

Hybride lagers, die keramische rollende elementen combineren met stalen toevoerkanalen, zijn in veel toepassingen superieur gebleken, maar hoe kunt u hun geschiktheid voor de uwe voorspellen? Het antwoord is een nieuw lagerlevensduurmodel dat lagerprestaties beoordeelt en vergelijkt in reële omstandigheden.

Door Guillermo Morales-Espejel, hoofdwetenschapper, onderzoek en technologische ontwikkeling, bij SKF

Guillermo Morales-Espejel, hoofdwetenschapper, onderzoek en technologische ontwikkeling, bij SKF

Guillermo Morales-Espejel, hoofdwetenschapper, onderzoek en technologische ontwikkeling, bij SKF


Beoordeling van het leven is een sleutelfactor - hoewel niet de enige overweging - bij het kiezen van lagers. In de afgelopen 50-jaren en meer is aangetoond dat hybride eenheden in veel situaties beter presteren dan stalen lagers en deze overtreffen. Ze zijn bijvoorbeeld een voor de hand liggende keuze geworden voor gebruik met hogesnelheidspindels van werktuigmachines.

Keramische materialen zijn bijzonder nuttig onder veeleisende smerings- en vervuilingsomstandigheden. Hun wrijvingscoëfficiënt ondergrenssmering maakt grotere efficiëntie mogelijk wanneer de smering slecht is, en zij hebben de neiging lagere bedrijfstemperaturen te vertonen.

Ze hebben ook een hogere weerstand tegen oppervlakteschade door deeltjes en ze voorkomen de mogelijkheid van staal-op-staal oppervlaktelassen. Bovendien hebben ze andere nuttige eigenschappen, zoals een hoge elektrische weerstand en een laag gewicht.

Het scala aan toepassingen voor hybride lagers is uitgebreid, deels vanwege de verlaging van de kosten naarmate de productietechnologie vooruitgaat, maar ze blijven een duurdere optie. Ingenieurs die hun gebruik overwegen, moeten weten of de extra kosten worden gerechtvaardigd door prestatievoordelen.

Hybride lagers

Conventionele lager levensduur modelleringsbeperkingen

Traditioneel voeren ingenieurs informatie over de verwachte belastingen en snelheden van hun toepassing in een vergelijking in die de levensduur van het lagerontwerp bepaalt. De dynamische belasting (C) van een lager geeft hoofdzakelijk zijn prestaties aan in relatie tot onderoppervlakte-vermoeidheid. Meer dan miljoenen laad- en loscycli accumuleert vermoeidheid en het lager faalt uiteindelijk.


Voor hybride lagers levert de focus van dit lagerlevensmodel op vermoeidheid onder het oppervlak echter problemen op. Keramische rollende elementen zijn stijver dan stalen, waardoor ze minder vervormen onder belasting.

Het resultaat is een concentratie van belasting over een kleiner gebied, die stress verhoogt en vermoeidheid onder het oppervlak versnelt. Dit kan een ongunstige indruk geven die vaak op gespannen voet staat met aanwijzingen voor hybride lagerprestaties in het veld.

De praktijkervaring van SKF laat zien dat de meeste lagerfouten in gebruik eigenlijk te wijten zijn aan problemen aan de oppervlakte in plaats van in het lichaam. Dit geldt zowel voor stalen als hybride lagers.

Schade veroorzaakt door slechte smering of vervuiling is meestal de oorzaak. Moderne normen zoals ISO 281 proberen deze effecten onder te brengen met correctiefactoren, maar ze weerspiegelen nog steeds niet het reële gedrag van lagers.

Hybride lager gblm

De nieuwe aanpak


Om deze berekeningstekorten aan te pakken, werd een team bij SKF in 2012 samengesteld om een ​​nieuw model te ontwikkelen. Het doel was om voort te bouwen op het bestaande ondergrondse vermoeidheidsmodel, maar ook om te gaan met modellen voor defecten aan de oppervlakte en om gegevens uit duurzaamheidstests te gebruiken.

Het onderzoek van het team is gebaseerd op tientallen jaren ervaring in materiaalkunde en tribologie - de wetenschap van op elkaar inwerkende oppervlakken in relatieve beweging. Elk aspect van het gedrag van dragende oppervlakken is in detail bestudeerd, van hun wrijvingskarakteristieken tot de manier waarop ze worden gevormd door vuildeeltjes onder belasting.

Voor het genereren van de gegevens die nodig zijn om het model te kalibreren en te valideren, zijn honderden lagers getest, inclusief volledig stalen en hybride typen. De levensduur werd gemeten over een breed scala aan belastingen en oppervlaktecondities, en voor lagers in slecht gesmeerde of vervuilde omstandigheden. Om gedragscurves te bouwen, moesten rond 30-lagers voor elk punt worden getest - met een aantal die in elk geval faalden.

Het resultaat van dit werk, in 2018, was een nieuw Generalized Bearing Life Model voor hybride lagers. Het is sindsdien getest en goedgekeurd door een vooraanstaande groep applicatie-ingenieurs. Prototypeversies van het model werden toegepast naast conventionele methoden om de levensduur te schatten en de output werd vergeleken met de real-world projectervaring van de ingenieurs.

Gegeneraliseerd lager levensduur model

Toepassing in het echte leven

Om het soort inzicht dat mogelijk wordt gemaakt door dit model aan te tonen, heeft het team van SKF de methode onlangs op vier typische realistische scenario's toegepast. De levensduur van een hybride pomplager, gesmeerd door een oliebad waarvan de verdunde olie tot een slechte smering leidde, was acht keer langer dan een vergelijkbare stalen eenheid.

Bovendien werd een hybride schroefcompressorlager met vervuild smeermiddel gemodelleerd en bleek deze honderd keer de nominale levensduur van een conventioneel staalproduct te geven.

Berekeningen voor twee elektromotortoepassingen werden ook gemodelleerd, onder verschillende belastingsregimes, maar met schone en goed gesmeerde omstandigheden in beide gevallen. Vergelijkbare classificatielevensduren werden aangegeven voor hybride en stalen lagers. In dergelijke gevallen moet eraan worden herinnerd dat andere hybride eigenschappen - zoals elektrische weerstand of verlenging van de levensduur van het vet - nog steeds het prijsverschil kunnen rechtvaardigen.

Er is een versie van het model in verwerkt SKF Lager selecteren - een webtool die online en via speciale softwareapplicaties aan klanten wordt aangeboden. Ondertussen ondersteunen SKF-ingenieurs klantprojecten door een meer geavanceerde versie van de modelleringstool toe te passen.

SKF Lager selecteren


Over het algemeen zijn lagers die werken onder lichtere belastingen, maar met problemen van slechte smering of vervuiling, goede kandidaten voor vervanging door hybride alternatieven. Als de belastingen zwaar zijn, maar de omgeving van het lager schoon en goed gesmeerd is, kan de weerstand van staal tegen ondergrondse vermoeidheid het voordeel hebben.

Wat de situatie ook is, het nieuwe model identificeert niet alleen de optie met een langere levensduur, maar kwantificeert het verschil.

Procesindustrie Informer

Gerelateerd nieuws

Laat een reactie achter

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Ontdek hoe uw reactiegegevens worden verwerkt.

Deel via
Kopieer link