Kullager

Efter slutförandet av prestandautvärderingar kan NSK nu erbjuda ett bredare utbud av anti-elektrisk erosionsteknik för axellager som används på elfordon (EV). Bland de nya alternativen finns övergjutna lager och ledande borstar, vilket höjer NSK:s förmåga att möta olika krav från OEM-tillverkare av bilar när de försöker bekämpa elektrisk erosion och i sin tur förbättra tillförlitligheten och utöka elbilens räckvidd.

Med en växande medvetenhet om världens akuta agenda för klimatförändringar accelererar samhället och industrin sin resa mot koldioxidneutralitet. Den ökande efterfrågan på elbilar innebär att det finns en verklig möjlighet att förbättra transportsektorns hållbarhet, men framgången för denna strävan beror mycket på den underliggande tekniken. Till exempel är en nyckelfråga, för att säkerställa den långa livslängden för elbilar, att förhindra elektrisk erosion av kritiska axelkomponenter såsom lager.

Att förhindra elektrisk erosion blir allt svårare på grund av den högre effekten från elmotorer och högre drivspänningar. Här är tekniker som isolerande keramiska kullager (hybridlager) det mest effektiva sättet att tillhandahålla elektrisk isolering, men är inte alltid den optimala lösningen för applikationer med stora volymer som elbilar.

Ett bra alternativ är att använda plastövergjutna lager, som ger den elektriska isolering som krävs för eaxlar men till en lägre kostnad än keramiska kullager. Noterbart är att NSK konfigurerar sina övergjutna lager för att passa applikationen och eventuella specifika krav. Materialen och tillverkningsprocesserna skulle vara helt olika för en eAxle och de för en järnvägsapplikation, till exempel.

Ett annat alternativ för att motstå elektrisk erosion är användningen av ledande borstar. Trender inom eAxle-motorer går dock mot användning av högeffektiva oljekylda system, för vilka konventionella ledande borstar inte är lämpliga, särskilt i kombination med höga hastigheter. NSK:s nya borstar skiljer sig åt genom att de erbjuder tillräcklig konduktivitet för ett brett spektrum av eAxle-applikationer, även de som involverar kyloljesmorda miljöer. Som en ytterligare fördel är det möjligt att införliva den ledande borsten direkt på axeln för att spara utrymme.

NSK har redan genomfört grundläggande hållbarhetsutvärderingar och kan nu ge kunderna förslag på sina senaste anti-elektriska erosionstekniker, inklusive utvärderingsdata, för praktiska tillämpningar.

Sammanfattningsvis täcker företagets anti-elektriska erosionsalternativ både isolerande och ledande metoder för att möta en mängd olika designkrav som balanserar tillämpnings- och volymkriterier. Dessa tekniker förbättrar tillförlitligheten och inkluderar åtgärder som stödjer minskningen av den totala axelstorleken. De bidrar också till lägre elförbrukning och längre fordonsräckvidd på en laddning.

En del i den globala lagerspecialisten NSK:s nya produkterbjudande är skräddarsydda förmonterade kassettenheter för applikationer som kräver extremt precis rotationsprestanda. De skräddarsydda enheterna är försedda med ett par precisionsspårkullager för att underlätta användning i höga hastigheter och hög precision i enheter som exempelvis handdammsugare, omkodare, kirurgisk utrustning och optiska inspektionsinstrument.

Förmonterade NSK-lager sparar tid och pengar för sikttillverkare

För att kunna utforma och tillverka varje kassettenhet enligt kundspecifikation monterar NSK varje enskild komponent (tillverkade för toleranser på mikronnivå) till höga repeterbara standarder. Därför är denna förmonterade produkt en idealisk lösning för OEM-tillverkare som vill koncentrera sig på sin kärnverksamhet. Montering med extremt höga precisionsnivåer kräver vanligtvis speciella anläggningar, processer och utrustning, vilket innebär betydande investeringar för tillverkaren. Istället kan OEM-tillverkaren utnyttja NSK:s expertis som bygger på decennier av erfarenhet från lagerprecision och repeterbarhet.

NSK:s förmonterade kassettenheter uppnår precision på IT4-IT5 på diametrar, IT1-IT2 på rotation (runout) och IT1/2-IT2/2 på geometriska toleranser. Precision på denna nivå säkerställer optimal drift och undviker eventuella felaktigheter som kan leda till lagerproblem med förkortad utmattningslivslängd, brott eller hopskärning som följd.

NSK-lager förhindrar fel hos den globala burktillverkaren

Notera också att NSK utövar sin skicklighet i att utforma monteringsytorna i ett stycke så att det är möjligt att slutföra båda lagersätena i en in-lineborrning. Bland övriga val kring utformningen kan nämnas en perfekt vinkelrät kontakt mellan husets axlar och lagerytan, vilket säkerställer att kunderna får kassettenheter med högkvalitativ prestanda varje gång.

Användarna av de mekaniska precisionskassetterna kommer också dra nytta av höghastighetskapacitet, över 100 000 rpm vid behov, samt att ingen service eller underhåll krävs.

Om du som OEM vill påbörja ett nytt produktutvecklingsprogram där exakt, snabb, smidig och säker rotation krävs står NSK:s experter redo att diskutera alla era önskemål och krav.

Applikationer som kräver höga driftshastigheter, enkel hantering och lång livslängd kommer att dra stor nytta av NSK:s nya fyrpunktskontaktkullager. Den innovativa QJ-serien har en höghållfast ytterringstyrd mässingshållare som är till för att underlätta extremt höga hastigheter och förbättra noggrannheten. Dessutom bidrar en kontaktvinkel på 35° till längre livslängd tack vare ett resultat av hög axiell lastkapacitet, vilket i sin tur minimerar kostnaderna för stillestånd och underhåll.

Bland många nämnvärda egenskaper hos denna QJ-seriens fyrpunktskontaktkullager, är den inre ringen som delas i halvor. Användaren kan separera den yttre ringen från den inre på dessa enradiga vinkelkontaktkullager /delade vinkelrätt längs med axelns centrum) för enklare hantering.

För att möta utmaningarna med krävande applikationer klarar NSK QJ-lager också betydande axiella belastningar i båda riktningarna. Det gör lagren idealiska både för användning där det förekommer rena axiallaster eller i utföranden med kombinerade laster där axiallasten är hög.

En annan stor fördel är den kompakta storleken på QJ-serien. En enda QJ-enhet kan ersätta face-to-face eller back-to-back formationer av konventionella lager och på så vis spara värdefullt utformningsutrymme.

Otaliga applikationer kommer att dra nytta av detta såsom oljefria skruvkompressorer, industriella pumpar, traktortransmissioner, robotväxellådor och servomotorer. Ytterligare tillämpningar i petrokemiska, kemiska och läkemedelsindustrin kan också dra nytta av de mervärden som dessa lager ger.

NSK har utvecklat ett nytt, kostnadseffektivt sätt att förhindra elektrisk erosion i drivlinor för elfordon (EV). Med hjälp av en unik metod för att tillverka en patenterad plastövergjutning för spårkullager, kan elbilstillverkare göra betydande besparingar i jämförelse med dyra "hybrid"-lager som har isolerande komponenter, tillverkade av keramik.

Parasitisk ström kan ta många vägar genom en EV-motor, bland annat av orsaker som att en växelriktare ofta växlar över flera faser. Vissa specifika typer av elektrisk motorarkitektur kan också orsaka en mängd olika lagerströmflöden, inklusive rotorjordlagerström, cirkulerande lagerström och EDM-ström (electrical discharge machining). EDM-ström i synnerhet utgör en allvarlig risk för lager, till stor del på grund av den bågbildning som kan uppstå vid specifika spänningar. Ljusbågsbildningen (belastningsladdning) leder till okontrollerad urladdning vid ganska höga amperevärden, vilket väsentligen förändrar morfologin hos stållagerringar och kulor. Materialet smälter och när det stelnar på metallytan orsakas fler mikron djupa krusningar på lagerbanorna i både inner- och ytterring. Överdrivet brus är ofta den första indikatorn på detta problem. För elbilar är buller högst oönskat.

Av den anledningen bestämde sig NSK för att det var dags att börja utveckla en lösning på problemet. Första steget var att bedöma de förhållanden som främjar elektrisk erosion:
• driftsförhållanden såsom belastning, rotationshastighet, temperatur och smörjmedelsviskositet
• skicket av den resulterande smörjningen (hydrodynamisk, blandad, rå)
• elektriska egenskaper, såsom motstånd (material och kapacitet).

Befintliga metoder för att förhindra elektrisk erosion omfattar i huvudsak antingen isolering eller ledning. Om laddningen inte är för hög kan det räcka med att använda ett ledande fett, tätning eller annat jordningselement. Men för specifika lagerpositioner, som exempelvis drivändens lager före växellådan krävs isolering i form av antingen
keramiska eller plastlagerkomponenter. NSK kan till exempel använda keramik som beläggning på de yttre/inre ringarna eller tillverka hela rullelementen och kulorna av keramik. Även om dessa "hybrid" lager ger en optimal motvikt mot elektrisk erosion är de samtidigt dyra.

Kravet på en mer kostnadseffektiv lösning är påtagligt eftersom högspänningsarkitekturen för elbilar är på väg att förändras från de 400V-system som är dominerande idag, till 800V. Det senare kommer potentiellt att dominera 50 % av marknaden så snart som 2030, vilket kommer att fördubbla problemen och kräva ännu bättre skyddsåtgärder för lager. NSK föreslår därför en övergjutning av plast, tillverkad av en högpresterande PPS (polyfenylensulfid) polymer som ger hög motståndskraft mot värme och ett stort antal kemikalier, samt stabil elektrisk och mekanisk prestanda (även vid temperaturer upp till 150°C). Dessutom ger materialet en låg nivå av vattenabsorption, till skillnad från många andra polymertyper, vilket säkerställer dimensionsstabilitet.

Omfattande NSK-tester visade prestandan hos de övergjutna lagren i jämförelse med företagets standardlager. Vid 24V spänning och 15kHz frekvens visade exempelvis standardlager tydlig elektrisk erosion av både inre och yttre ringen. Däremot visade de nya övergjutna NSK-lagren inga tecken alls på detta. Samma resultat uppvisades vid olika rotationshastigheter.

Övergjutningen tillverkas genom en innovativ formsprutningsprocess vid en NSK-fabrik i Europa för att optimera leveranserna till elbilsindustrin. Särskilda formfunktioner säkerställer homogen fördelning och anpassning av molekyler och glasfibrer för att optimera produktens mekaniska prestanda. Precisionen i övergjutningen gör att det inte finns något krav på slipning, vilket lämnar en "strukturerad" finish på plats.

Eftersom det inte finns 100 % kontakt mellan höljet och lagrets ytterdiameter, skapas luckor fyllda med luft. Luft är en bra isolator och kostar ingenting. Innovationen gör att NSK:s lösning skiljer ut sig på marknaden.

Ytterligare en fördel är att den strukturerade finishen övervinner det vanligt förekommande problemet med lagerkrypning i höljet, eftersom det potentiellt ger bättre passform tack vare flera kontaktpunkter (beroende på användningsområde). Det patenterade isoleringsskiktet sträcker sig från 0,7 till 1,2 mm tjocklek och är tillämpligt på både inre och yttre ring. För att ta emot extramaterial kan NSK erbjuda utrymmesneutrala lösningar.

Detta är enklast när man startar en ny lagerkonstruktion, även om NSK också kan tillverka material i enlighet med den yttre diametern på befintliga lager. Detta medför dock en högre kostnad.

Som ett alternativ kan OEM-tillverkarna se till att öppna upp höljet runt lagret, vilket innebär att NSK inte behöver ändra sin process. Genom att ta denna väg kan elbilstillverkarna dra full nytta av betydande kostnadsbesparingar i jämförelse med hybridlager.

Till slut har elbilsindustrin en kostnadseffektiv lösning som förhindrar den elektriska erosionen av lager i elektrifierade drivlinor. Övergjutningen är för närvarande tillämplig på NSK:s 6008 och snart även för 6206 spårkullagerserie (tätade och icke-tätade), som är idealiska för EV-applikationer. Sist men inte minst har NSK en modulär testform tillgänglig som täcker ytterdiametrar från 55-95 mm (upp till 30 mm bredd). Företaget är nu redo för tester hos kunder som har dessa krav

Vid användning av fasta flänslager samlas det ofta smuts i form av damm och spån vid lagret. För att undvika driftsstörningar krävs regelbunden smörjning och underhåll. Med Igus formsprutade sfäriska lager får du en smörj- och underhållsfri applikation.

Igus har utvecklat det sfäriska lagret i högpresterande polymermaterial. Underhållsfria material från Igus i kombination med ert befintliga lagerhus eller lagerhus i stål från Igus gör att vi kan erbjuda en kostnadseffektiv lösning.

Fördelar med Igus sfäriska lager:
– Underhållsfritt, spar underhållsarbete
– Inga smörjmedel, spar 100% smörjmedel
– Låg kostnad
– Låg vikt
– Befintligt lagerhus kan användas

Höga hastigheter, krävande hygienstandarder och utmanande driftsförhållanden kräver robusta, pålitliga lager som levererar kostnadseffektiv produktion i livsmedelsindustrin. Alla lager som används i dessa tillämpningar måste på ett tillförlitligt sätt förhindra uppkomsten av korrosion, vilket är ett vanligt hot på produktionslinjer som är utsatta för hårda tvättrutiner.

NSK:s ledande produkterbjudande för livsmedels- och dryckesindustrin är företagets RHP Silver-Lube^®-sortiment av lagerenheter. Dessa lager består av en mängd korrosionsbeständiga komponenter, inklusive insats med ringar och kulor av högkvalitativt rostfritt stål, bur, flänsar och ställskruvar. Dessutom sitter insatsen i ett höghållfast PBT termoplasthus med en smörjnippel i rostfritt stål.

Tack vare utmärkt skydd mot korrosion, kemikalier och rengöringsmedel klarar Silver-Lube^® utmanande driftsförhållanden på livsmedelsanläggningar runt om i världen. Ett exempel är en producent som bearbetar baby leaf produkter för försäljning till ledande stormarknader. Tidigare använde bladskördarmaskinen många lågpris lagerenheter för att stödja axlar med olika diametrar. Tyvärr utsattes maskinen för upprepade haverier på grund av inträngning av smuts och vatten i dess lager. Resultatet var återkommande produktionsstopp och ibland även förstörda grödor.

NSK:s experter fick i uppdrag att granska tillämpningen och driftsförhållandena. Denna bedömningsprocess ledde slutligen till att de befintliga monterade enheterna ersattes med Silver-Lube^® med ett innovativt flinger-tätningsarrangemang (avkastarbricka) och lager i rostfritt stål. Under den efterföljande skördesäsongen inträffade bara två lagerhaverier, vilket förbättrade produktiviteten och innebar besparingar på €63 300 tack vare betydligt lägre produktionsförluster.

Silver-Lube^®-lagerenheter är således idealiska för tillämpningar som kräver frekventa tvättningar, optimala hygienstandarder och god kemikalieresistens över ett brett temperaturområde.

Förutom optimalt skydd mot korrosion använder Silver-Lube^® hållbara och värmebeständiga silikongummitätningar som skyddar mot inträngning av vatten eller smuts, vilket är viktigt för att förhindra uppkomsten av defekter och undvika utsköljning av lagrets livsmedelsklassade USDA H1 fett. Som komplement till tätningen finns den rostfria avkastarbrickan (flinger-tätning) som förhindrar inträngning av bakterier och hjälper tätningen att motstå stötskador.

Ytterligare Silver-Lube^®-fördelar omfattar ett färglöst hartshölje för att eliminera risken för flisning eller flagning; en slät finish för att förhindra smutsvidhäftning, en hålighetsfri design för att undvika urholkningar som kan hysa bakterier eller mögel. Lagerserien klarar även arbetstemperaturer från -20 till +90°C, lång livslängd, och låg ägandekostnad. Silver-Lube® är också NSF-godkänd och uppfyller stränga standarder för hälsoskydd.

En annan viktig egenskap är förmågan hos Silver-Lube^®-lagerenheterna att hantera eventuella initiala feljusteringar vid monteringen, vilket gör dem idealiska för användning i livsmedels- och dryckesmaskiner såsom skakare, påfyllare, centrifugalseparatorer, tappningsmaskiner och transportband.

Silver-Lube^®-lagerenheter finns i konfigurationer för kuddblock, tvåbultsfläns, fyrbultsfläns och take-up-enheter.