NSK:s sfäriska TL-rullager ger konkurrenskraftiga fördelar

Sfäriska rullager i NSK TL-serien används över hela världen i en mängd tillämpningar för papperstillverkning. I jämförelse med konventionella sfäriska rullager med standardvärmebehandling, har TL-serien visat sig allt populärare på grund av ett antal specifika fördelar såsom förbättrad hållbarhet för inner ringen, längre livslängd och dimensionsstabilitet vid höga driftstemperaturer.

Den ursprungliga utvecklingen av TL (tough and long life) var att lösa ett specifikt problem: frakturer på inner ringen av sfäriska rullager med koniskt hål, särskilt när de används med en relativt hög interferenspassning. Detta problem kan uppstå på torkcylindrar (inklusive Yankee-torkrullar) och kalandervalsar, där mycket het ånga passerar genom de ihåliga torkvalsarna och genom lagret. Temperaturskillnaden ökar interferenspassningen, vilket ger en enorm ökning av ringspänningen (omkretskraft) på den inre ringen vilket ökar risken för sprickor.

NSK hade vad som krävdes för att ta fram en lösning på ett lager som bättre skulle klara ringspänningen. Ett första steg i detta var att skapa TL-specifikationen för ett stål med en formulering för karborisering, men med hjälp av en speciell värmebehandlingsmetod. Ur metallurgisk synvinkel är banorna hårdare än konventionellt lagerstål men kärnan förblir mjuk. Denna kontrast ger den stötdämpning som behövs för att förhindra sprickor, liksom den nödvändiga ythårdheten för lång livslängd.

Bänktester
Motståndet hos innerringar som uppfyller TL-specifikationen är högre än motståndet hos inner ringar tillverkade av bainitiskt stål eller standardlagerstål, vilket visas i en serie bänktester. Testerna utsatte innerringarna för en radiell belastning på 2000 kg vid en rotationshastighet på 1800 varv/min, samtidigt som man använde ett uppmätt ringspänningsvärde.

Ringarna tillverkade av lagerstål, vissa med standardvärmebehandling och andra med bainitbehandling, frakturerade under ringspänning på 400 MPa efter 1 x 10⁷ varv respektive 7 x 10⁷ varv (i genomsnitt). Däremot sprack inte TL-stålet under ringspänning på 430 MPa, även efter 3 x 10⁸ varv (bild 2). TL-ringarna överträffade också marginellt de som är gjorda av karboriserat stål med dimensionstabiliserande behandling.

En del av anledningen till denna höga prestanda var restspänningen (efter värmebehandling) i de fraktur-testade innerringarna gjorda av TL-stål. Restspänningen var noterbart högre i TL-stålprovstycken i jämförelse med dem tillverkade av lagerstål med antingen standardvärmebehandling eller bainitbehandling. Restspänning fungerar i motsatt riktning mot ringspänning och bidrar till att hålla nere ringspänningen.

I utmattningstester uppvisade alla lager i TL-serien mycket bättre prestanda jämfört med andra lagermaterialtyper vid jämförelse av Weibull-diagram med testresultaten (bild 3).

En annan viktig egenskap hos TL-specifikationen är högre ythårdhet på banan i jämförelse med lager tillverkade av bainitiskt stål eller härdat stål. Mätningar av TL-stålet avslöjade en hårdhet på 710-720 HV (60,5-61,0 HRc). Detta värde kan jämföras med lagerstål med dimensionell stabiliserad behandling (690-700 HV, 59,5-60,0 HRc), lagerstål med bainitbehandling (670-680 HV, 58,5-59,3 HRc) och karboriserat stål med dimensionell stabiliserad behandling (680-700 HV, 59-60 HRc).

NSK:s egenutvecklade värmebehandlingsteknik för materialer stöder också dimensionsstabilitet vid höga temperaturer, vilket framgår av ytterligare tester. Lager tillverkade av TL-stål (vid 150°C lagertemperatur) visade en försumbar grad av dimensionsförändring (cirka 0,002%) efter 10 000 timmar - mindre än lagerstål med dimensionstabiliserande behandling (vid 130°C) och mycket mindre än lagerstål med standardvärmebehandling.

Bevisade fördelar
I slutändan ger NSK TL-lagerstål 60% mer ringspänningsmotstånd och fem gånger längre utmattnings livslängd än lagerstål med bainitbehandling, och 180% mer ringspänningsmotstånd och dubbelt så lång livslängd som lagerstål med standardvärmebehandling. Dessa prestandafördelar leder till högre produktivitet och verkliga konkurrensfördelar för användarna.

Populariteten för lager i TL-serien ökar i hela Europa. Till exempel har ett välkänt ryskt företag inom pappersindustrin som ville modernisera sin kartongmaskin nyligen investerat i sfäriska rullager i TL-serien för 108 torkcylindrar (driv- och icke-drivsida). Utmärkt prestanda och produktegenskaper var de dominerande orsakerna bakom köpbeslutet. Många lager i TL-serien är också i drift inom torkningsdelarna av papper och kartongtillverkningsmaskiner på andra fabriker i Ryssland, inklusive tillämpningar med filtvalsar.

Med allt fler maskintillverkare och pappersbruk som försöker maximera livslängden och drifttiden, producerar NSK idag över 100 olika TL-lagerstorlekar/-typer, vilket hjälper ett brett spektrum av kunder att uppnå bättre och mer kostnadseffektiva prestanda.

1) NSK:s sfäriska rullager med TL-teknik levererar dubbelt så lång livslängd som konventionella motsvarigheter.

3) Den längre livslängden som nås med NSK TL sfäriska rullager visar sig tydligt från en serie bänktester.

  Mer information…