Inhaltsverzeichnis
1. Simulation der Einsatzbedingungen von Wälzlagern
2. Aufgabe: Entwicklung einer neuen Dichtung
3. Zielkonflikt zwischen Dichtwirkung und Reibung
4. Neue Zweilippendichtung für Agri-Rillenkugellager
Wälzlager, die in Landmaschinen zum Einsatz kommen, werden extremen Beanspruchungen ausgesetzt. Staub, Feuchtigkeit und korrosive Düngemittel gehören zu den Umgebungsbedingungen. Teilweise werden die Maschinen mit dem Hochdruckreiniger oder Dampfstrahler gereinigt. Deshalb müssen die Lager bestmöglich abgedichtet sein. Zudem sind hohe mechanische Belastungen an der Tagesordnung.
Konventionelle Katalog-Wälzlager würden unter diesen Bedingungen keine zufriedenstellende Lebensdauer erreichen. Deshalb verwenden die Landmaschinenhersteller besondere, an die Aufgabenstellung angepasste Wälzlager. In diesem Anwendungsfeld hat sich die NSK Deutschland GmbH, Ratingen, hohe Kompetenz erarbeitet und bietet ein umfassendes Programm an Wälzlagern, die dezidiert für den Einsatz in Landmaschinen entwickelt wurden. Dazu gehören die Agri Disc Hubs. Das sind doppelreihige Schrägkugellager mit geteiltem Innenring, die hohe Axial- und Kippkräfte aufnehmen können. Sie sind in einer montagefertigen, sehr robusten Gehäuseeinheit mit anwenderspezifischen Anschlussmaßen und einer Dichtungskombination aus Labyrinthkassetten- und Automotive-Dichtung untergebracht.
Simulation der Einsatzbedingungen von Wälzlagern
Darüber hinaus gehören Rillenkugellager zum Landtechnik-Programm von NSK. Sie werden im Zuge der (oft anwenderspezifischen) Entwicklung intensiv im European Technology Center (ETC) in Ratingen getestet und gegebenenfalls optimiert.
In einem aktuellen Projekt haben sich die Ingenieure bei den Tests an einem Standard orientiert, den ein weltweit führender Landmaschinenhersteller für die Qualifizierung der zugekauften Wälzlager nutzt. Dieser Hersteller hat einen Prüfstand im Einsatz, bei dem ein Wälzlager mit 5000 min-1 rotiert und mit 900 Newton belastet wird. Der Test dauert 500 Stunden und simuliert den Einsatz der Dichtung über eine Saison.
Anschließend wird – ganz praxisgerecht – auf einem zweiten Prüfstand die Hochdruckreinigung simuliert, indem das Lager mit einem Hochdruck-Wasserstrahl von 100 bar Druck, +90 Grad Celsius Temperatur und einem Abstand von 200 Millimetern beaufschlagt wird – und das über 220 Zyklen. Darauf folgt ein weiterer 500-Stunden-Test auf dem ersten Prüfstand. Somit werden insgesamt die Extrembedingungen über eine Einsatzdauer von zwei Jahren nachgebildet.
Nach dem Abschluss dieser Testreihen werden die Lager zunächst aufs Tausendstel Gramm genau gewogen, um eventuellen Ölverlust zu erkennen. Sie werden optisch geprüft und es wird die Dichtwirkung sowie der Abrieb der Dichtung erfasst.
Aufgabe: Entwicklung einer neuen Dichtung
Um dem Landmaschinenhersteller Wälzlager bereitzustellen, die für den vorgesehenen Einsatz bestens geeignet sind, hat NSK die beschriebenen anwenderspezifischen Prüfbedingungen nachgebildet und entsprechende Prüfstände gebaut.
Parallel haben die NSK-Ingenieure eine neue Dichtung für Rillenkugellager entwickelt, die speziell an die Anforderungen und Umgebungsbedingungen der Landmaschinenindustrie angepasst ist. Basis der Entwicklung ist die in vielen Einsatzfeldern als Standard bewährte DU/DDU-Dichtung, wobei DU ein Lager mit einseitiger, DDU ein Lager mit doppelseitiger Abdichtung bezeichnet.
Zielkonflikt zwischen Dichtwirkung und Reibung
Bei der DU-Dichtung handelt es sich um eine schleifende Lippendichtung aus Acrylnitril-Butadien-Kautschuk mit Stahlarmierung, die an der Innenseite der u-förmigen Rille eine zusätzliche Dichtlippe hat, die eine zweifache Spaltdichtung mit zusätzlicher Fettkammer bildet. Nach Tests mit dieser Dichtung auf den beschriebenen Prüfständen zeigten sich jedoch Ölverluste. Auch an Wettbewerbsprodukten wurden sichtbare und messbare (Gewicht) Ölverluste festgestellt. Deshalb sollte beziehungsweise musste die Dichtung optimiert werden.
Die Entwickler mussten hier einen Zielkonflikt lösen. Eine sehr gute Dichtwirkung unter Extrembedingungen lässt sich am einfachsten mit einer Dichtung erreichen, die sich fest an die Umgebungskonstruktion anschmiegt. Das aber bedeutet höhere Reibmomente und damit hohe Wärmeentwicklung, was aus Gründen der Energieeffizienz und der Lebensdauer unerwünscht ist.
Neue Zweilippendichtung für Agri-Rillenkugellager
Ergebnis der Entwicklung ist die DG/DDG-Zweilippendichtung. Sie unterscheidet sich von der DU-Dichtung durch eine doppellippige Ausführung der Dichtung aus Acrylnitril-Butadien-Kautschuk mit Stahlarmierung. An der Innenseite der tiefer ausgebildeten u-förmigen Rille hat sie eine zusätzliche Spaltdichtung, die ebenfalls eine Fettkammer bildet.
Rillenkugellager mit den neuen Dichtungen wurden intensiven Vergleichstestreihen auf den beschriebenen Prüfständen unterzogen. Dabei zeigten sie eine deutlich bessere Dichtwirkung sowohl im Vergleich zu NSK-Rillenkugellagern mit DU-Dichtung als auch mit Wettbewerbslagern. Und nicht nur die Dichtheit der Lager erfüllt in vollem Umfang die Anforderungen der anspruchsvollen Anwender in der Landtechnik. Trotz der sehr guten Abdichtungs-Performance erzeugt die neue Dichtung nur geringe Reibmomente.
Damit kann man feststellen: Die Optimierungsarbeit war erfolgreich. Folgerichtig ist das Interesse der Landmaschinenhersteller groß, und NSK hat bereits die Serienproduktion der Rillenkugellager mit DG- und DDG-Dichtung (einseitig/zweiseitig abgedichtet) aufgenommen. (bec)
Detaillierte Informationen zu den Wälzlagern für Landmaschinen
Harkortstraße 15
40880 Ratingen
Tel.: 02102 481–0
E-Mail: info-de@nsk.com
Website: www.nskeurope.de
