NSK når genombrott i fråga om belastningsvärden
NSK har som första företag i världen infört en ny metod för precis uppskattning av livslängden hos rullager baserat på deras storlek och mängden icke-metalliska orenheter i det stål lagren är tillverkade av. Framöver kommer livslängden hos NSK:s vinkelkontaktkullager, cylindriska rullager, spårkullager och koniska rullager att öka.
www.nskeurope.com
Belastningsvärden regleras av ISO-standarden 281:2007. I den anges att vid testning av en uppsättning identiska lager så måste nio av tio av dessa ta sig igenom de en miljon varven utan problem. ISO 281 tillåter en ökning av livslängden under vissa förhållanden, men tidigare har det varit så att ytterligare en uppsättning tester måste utföras varje gång ett lager ändrades på något sätt. Nu har dock NSK utvecklat en icke-destruktiv testmetod för exakt den här typen av situationer, som eliminerar behovet av ytterligare testning och på så sätt gör det möjligt för slutanvändaren att dra nytta av en betydligt ökad livslängd hos sina lager.
Generellt sett använder de flesta sig av en tillverkares befintliga katalog för att beräkna livslängden på ett lager. Ett annat vanligt alternativ är att ange externa belastningar och information om lagret i fråga, i ett beräkningsprogram. Den grundläggande beräkningen utförs dock i enlighet fortfarande med ISO 281. Denna typ av beräkning har blivit standard världen över. Men sedan metoderna för att fastställa ett lagers livslängd utvecklades och infördes (så tidigt som 1962) har enorma framsteg gjorts inom materialrenhet och tillverkningsförmåga. Detta har resulterat i att ett lagers faktiska livslängd tenderar att vara betydligt längre än den som fastställs genom provning enligt ISO 281.
Syftet med NSK:s lösning var att förenkla saker och ting genom att införa datorstödda modeller vid sidan av empiriska tester. Grundtanken är att dessa modeller ska användas som en så kallad ”digital tvilling” för att i slutändan eliminera behovet av livslängdstester med verkliga, fysiska lager och göra det möjligt att fastställa förändringar i dynamiska belastningsvärden enbart genom digitala utvärderingar.
Forskning som bedrivits internt av NSK visat att sammansättningen och kvaliteten hos lagerstål, framför allt den andel som utgörs av icke-metalliska orenheter, har enormt stor inverkan på ett lagers livslängd, och att detta fungerar ger en mycket mer exakt indikering av en lagers livslängd än de ovannämnda beräkningsmetoderna. NSK:s tekniker insåg att en utvärderingsmetod baserad på brottmekanik (ett mekanikområde där fokus ligger på studier av hur sprickor utvecklas i material) kunde ge mer meningsfulla insikter.
Företaget samarbetade med Kyushu University i Japan för att ta fram en kvantitativ utvärderingsmetod som skulle kunna användas för att fastställa vilka faktorer som inverkar på utvecklingen av sprickor i ett material, och hur omfattande denna inverkan är. Genom att kombinera den nya metoden med ultraljudsinspektionsteknik för skanning av icke-metalliska orenheter i en stor mängd stål upptäckte NSK att de kunde uppskatta livslängden hos sina lager med betydligt större precision än tidigare.
Som en direkt följd av detta har NSK reviderat de grundläggande dynamiska belastningsvärdena för många av sina lager utan att det har inneburit några konstruktions- eller materialmässiga ändringar. Samtidigt har man bibehållit en lämplig säkerhetsmarginal för alla uppdaterade värden. Revideringen har bland annat lett fram till att den uppskattade livslängden hos radiella rullager är upp till dubbelt så lång som tidigare.
Dessutom är det så att när lagrets grundläggande belastningsvärde ökar kan lagret användas under förhållanden med högre belastning, vilket innebär att företagen kan satsa på mindre lager som kan fylla samma funktion som sina större motsvarigheter. Uppenbara fördelar med detta är bland annat platsbesparing och viktminskning.
Slutanvändarna kan förlita sig på det faktum att de nya lagerlivslängderna har fastställts baserat på en metodik som tagits fram genom noggrann forskning och som stöds av en enorm mängd empiriska data. Alla nya – och avsevärt högre – värden ligger inom ett säkert område. NSK:s forskare och utvecklare använde sig av en kvantitativ utvärderingsmetod för att fastställa vilka faktorer, samt vilken mängd orenheter och av vilken storlek, påverkar utveckling av sprickor i lagerstål och hur stor denna påverkan är. Datorer med extrem datorkraft användes för att köra och analysera simulationer.
Framöver kommer livslängden hos NSK:s vinkelkontaktkullager, cylindriska rullager, spårkullager (se bild) och koniska rullager att öka.
