Wat veroorzaakt oververhitting van wentellagers? Een technische oorzaakanalyse

Primaire oorzaken van oververhitting van wentellagers

Oververhitting komt zelden voort uit één enkele geïsoleerde factor. Vaker is het het resultaat van onderling samenhangende omstandigheden die de thermische spanning vergroten. De volgende categorieën vertegenwoordigen de meest voorkomende hoofdoorzaken in industriële toepassingen.

Smering mislukt

Smering is de levensader van elk wentellager. De belangrijkste functies zijn onder meer het scheiden van rolelementen van loopbanen, het afvoeren van warmte en het voorkomen van corrosie. Als de smering mislukt, stijgt de wrijving exponentieel, waardoor overmatige hitte ontstaat.

• Verkeerd smeermiddeltype of viscositeit: Het gebruik van een olie of vet met een viscositeit die te hoog is voor de bedrijfssnelheid verhoogt de weerstand en de warmteontwikkeling. Omgekeerd slaagt een lage viscositeit er niet in om een ​​voldoende elastohydrodynamische (EHD) film in stand te houden, wat leidt tot metaal-op-metaal contact en wrijvingsverhitting.
• Degradatie van smeermiddel: Blootstelling aan hoge temperaturen, vervuiling of oxidatie breekt smeermiddelbasisoliën en verdikkingsmiddelen af, waardoor hun filmvormende vermogen wordt verminderd. Verslechterd vet kan uitharden of zijn vermogen verliezen om de rolelementen te scheiden.
• Te veel of te weinig vetten: Overmatig vet vult de lagerholte, waardoor karnen en verhoogde bedrijfstemperaturen ontstaan. Onvoldoende vet leidt tot uithongering en grenssmeringsomstandigheden. Onderzoek wijst uit dat stijvere vetten (hogere NLGI-kwaliteiten) mogelijk beter presteren bij hogesnelheidstoepassingen, omdat ze niet terugzakken in het rolpad, waardoor de weerstand wordt verminderd.
• Incompatibiliteit: Het mengen van verschillende vetchemieën (bijvoorbeeld op basis van lithium en op basis van polyurea) kan verzachting, verharding of olieafscheiding veroorzaken, waardoor de thermische stabiliteit in gevaar komt.

Onjuiste montage en pasvorm

De relatie tussen een wentellager en de aangrenzende componenten (as en behuizing) bepaalt de interne speling en de verdeling van de belasting. Een onjuiste montage heeft een directe invloed op de thermische prestaties.

• Overmatige interferentiepassing: Een te strakke passing op de as of in de behuizing drukt de lagerringen samen, waardoor de interne radiale speling afneemt. Deze vermindering kan de speling elimineren, waardoor de rolelementen vast komen te zitten en extreme wrijving veroorzaken.
• Onvoldoende speling: Zelfs met de juiste pasvorm kan het kiezen van een lager met een initiële speling die te klein is voor de verwachte thermische uitzetting resulteren in vastlopen als het lager opwarmt en uitzet.
• Verkeerde uitlijning: Een verkeerde hoekuitlijning tussen de as en de behuizing dwingt de rollende elementen om langs scheve paden te bewegen, waardoor ongelijkmatige spanning en plaatselijke verwarming ontstaan. Dit is vooral nadelig voor cilindrische en naaldlagers, die een beperkt vermogen tot verkeerde uitlijning hebben.

Overmatige belasting of ongebalanceerde belasting

Elk wentellager is geschikt voor een specifiek dynamisch en statisch draagvermogen. Als u buiten deze limieten werkt of het lager blootstelt aan een ongelijkmatige verdeling van de belasting, neemt de spanning en wrijving toe.

• Overbelasting: Het overschrijden van de berekende belasting van het lager verhoogt de contactspanningen op het grensvlak van het rolelement en de loopring. Hogere spanning vertaalt zich in grotere elastische vervorming en wrijvingsenergie, die zich manifesteert als warmte.
• Axiale belasting in unidirectionele lagers: Het uitoefenen van drukbelastingen op lagers die niet zijn ontworpen voor aanzienlijke axiale krachten (bijvoorbeeld standaard cilindrische rollagers) veroorzaakt randbelasting en overmatige warmteontwikkeling. Kegellagers of hoekcontactkogellagers zijn speciaal ontworpen om gecombineerde belastingen aan te kunnen.
• Ongebalanceerde roterende componenten: Een ongebalanceerde as of rotor introduceert cyclische belastingen die de dynamische beoordeling van het lager overschrijden, wat leidt tot fluctuerende wrijving en temperatuurpieken.

Verontreiniging en vreemde deeltjes

Deeltjes zoals vuil, stof, metaalspanen of procesresten die het lager binnendringen, hebben een grote invloed op het thermische gedrag.

• Inkepingsschade: Deeltjes kunnen door de rolelementen worden omgerold, waardoor er inkepingen in de loopbanen ontstaan. Deze "pekelmarkeringen" vergroten de oppervlakteruwheid en genereren wrijving wanneer volgende rolelementen ermee in aanraking komen.
• Schurende slijtage: Fijne, harde deeltjes, gesuspendeerd in smeermiddel, werken als een slijpmiddel, waarbij geleidelijk materiaal wordt verwijderd en de geometrie van het lager wordt gewijzigd, wat leidt tot een grotere loopspeling en overmatige hitte.
• Binnendringend vocht: Waterverontreiniging vermindert de dikte van de oliefilm en bevordert corrosie, waardoor oppervlakken ruwer worden en slijtage wordt versneld, waardoor de wrijving en temperatuur toenemen.

Onvoldoende koeling of ventilatie

Zelfs onder normale bedrijfsbelastingen genereren wentellagers een basishoeveelheid warmte die moet worden afgevoerd. Onvoldoende koeling kan een geleidelijke temperatuuraccumulatie veroorzaken.

• Beperkte luchtstroom: Bij machines met natuurlijke convectiekoeling kan een gebrek aan ruimte rond de behuizing of vuile koelribben de warmte vasthouden.
• Storing koelsysteem: In vloeistofgekoelde behuizingen voorkomen geblokkeerde koelmiddeldoorgangen, lage koelvloeistofniveaus of pompstoringen de afvoer van warmte uit het lagergebied.
• Hoge omgevingstemperatuur: Bij gebruik in toch al warme omgevingen wordt het temperatuurverschil dat beschikbaar is voor warmteafvoer verminderd.