Vetsmering en smering met vaste stoffen

Meer dan 90% van alle wentellagers wordt met vet gesmeerd. Vet is een aantrekkelijk smeermiddel voor wentellagers omdat het een lange standtijd kent en er weinig behoeft te worden nagesmeerd. Een smeervet kan bovendien bijdragen aan het buiten het lager houden van vuil en vocht (de grote vijanden van een wentellager).De belangrijkste eigenschap van een lagervet is de mechanische stabiliteit, omdat het vet door de rollichamen voortdurend aan een kneedproces wordt onderworpen. Smering van wentellagers met vaste smeerstoffen komt veel minder voor. In situaties waar een vloeistof of een vet niet kan worden ingezet, kan een vast smeermiddel soms uitkomst bieden. 

Vullingsgraad

Voor de smering van een wentellager is maar een dunne smeerfilm nodig. Het lager behoeft daarom ook maar weinig vet. De hoeveelheid varieert met het snelheidskental van het lager. Bij lagere waarden kan er wat meer vet in het lager worden aangebracht, bij hogere waarden dient overvulling te worden vermeden. Het lager geheel met vet vullen dient normaal te worden vermeden. Dat leidt tot hoge warmteontwikkeling, en eventueel tot voortijdig door kneden of oxidatie uitvallen van het vet. Door lagerfabrikanten worden aanbevelingen gegeven voor de vullingsgraad van het vet afhankelijk van inzet. In de meeste gevallen volstaat het de in het lager beschikbare ruimte ongeveer 30% met vet te vullen, bij sneldraaiende lagers nog iets minder. Van belang is ook dat het lager zodanig is ingebouwd dat overtollig vet uit het lager kan verdwijnen. Er gaan meer lagers voortijdig kapot door te veel dan door te weinig vet. 

Mechanische stabiliteit

Lagervetten dienen een aantal eigenschappen te hebben om geschikt te zijn voor toepassing in wentellagers. De belangrijkste eis is een goede mechanische stabiliteit. Er zijn diverse tests ontworpen om de mechanische stabiliteit van een smeervet te meten. Sommige bestaan uit een eenvoudige kneedtest, andere proberen meer de situatie in een lager na te bootsen of worden in echte lagers uitgevoerd. De resultaten van de diverse tests zijn onderling moeilijk vergelijkbaar. In veel toepassingen wordt daarom vereist dat het vet met succes een aantal verschillende tests heeft doorstaan. 

Waterbestendigheid

Vocht is funest voor een wentellager. Er worden daarom eisen gesteld aan de waterbestendigheid van een lagervet. De tests daarvoor beoordelen een aantal aspecten. Ten eerste wordt gekeken in hoeverre een vet door contact met vocht uiteen kan vallen ("water-washout" test, ASTM D1264). Daarbij wordt een uur lang een waterstraal van 80 °C op het lager gericht en het vet mag in de voorziene testperiode niet uiteenvallen of wegvloeien. Andere tests hebben betrekking op de bescherming tegen corrosie die het vet kan bieden in vochtige omgeving. Een voorbeeld daarvan is de Emcor corrosietest (ISO 11007). 

Viscositeit basisvloeistof

De viscositeit van de in het vet aanwezige vloeistof heeft grote invloed op de smering van het lager. Bij de te verwachten maximale bedrijfstemperatuur zal de basisvloeistof nog een voldoende iscositeit moeten hebben om loopvlakscheiding zeker te stellen. Omgekeerd mag bij de laagst te verwachten starttemperatuur de de vloeistof niet vast geworden zijn. Binnen de beide temperaturgrenzen zal er sprake kunnen zijn van smering, buiten dat gebied is schade aan het lager (en het vet) niet uit te sluiten. Wanneer het vet voorzien is van anti-slijtage of "EP"-additieven zal de viscositeit iets lager kunnen zijn. De additieven geven een bescherming in het grenssmeringsgebied. Ook de indikker van het vet kan een bijdrage leveren door de goede hechtingseigenschappen. Vooral bij op metaalzepen gebaseerde vetten is dat het geval omdat de metaalzepen een sterk polair karakter hebben. De geschikte viscositeit kan met behulp van een nomogram worden gekozen. 

Stijfheid

De stijfheid van het vet heeft invloed op het vermogen van een vet om naar de te smeren plaats toe te vloeien. Wanneer het vet te stijf is, kan het lager "drooglopen". Er komt dan te weinig smeervloeistof vrij om volledige loopvlakscheiding te bereiken. De stijfheid van het vet wordt gekozen op basis van bedrijfstemperatuur, inbouwpositie, snelheidskental en lagerdiameter. Daarnaast zal bij trillingen en schokbelastingen een iets hogere stijfheid worden gekozen. Meest gebruikt worden vetten met een NLGI penetratieklasse van 2 en 3. Bij lagere temperaturen worden wel NLGI 1 vetten ingezet. 

Vettypen

Er zijn veel mogelijkheden om indikkertypen met smeervloeistoffente combineren Daarnaast kunnen vetten met relatief weinig additieven zijn voorzien (alleen anti-oxidant en corrosieremmer) of aanvullend met hechtingsverbeteraars, anti-sijtage en "EP"-additieven en eventueel vaste stoffen als grafiet en molybdeendisulfide. In de tabel zijn een aantal mogelijkheden met elkaar vergeleken.
In wentellagers worden vetten op lithium- en lithiumcomplex basis, vetten op basis van een gemengde zeep van lithium en calcium en voor toepassingen in zeer vochtige omgeving calciumvetten het meest toegepast. Voor levensduurvulling en voor toepassingen waar een minimale geluidsproductie van belang is worden veel polyureavetten toegepast.
Daarnaast is er aanbod van allerlei speciale producten die voor zeer specifieke toepassingen hun bestaansrecht hebben. Verder zijn er een hele reeks voedselveilige vetten voor gebruik in de voedingsmiddelenindustrie. Van dergelijke producten staat vast dat de gebruikte componenten geen gevaar voor de gezondheid opleveren wanneer ze door een incident in geringe hoeveelheden in voedingsmiddelen terecht komen.

Ook zijn er biologisch afbreekbare vetten die, bij het vrijkomen in het milieu, minder lang in staat blijven schade aan het ecosysteem toe te brengen. Aangezien bij wentellagers het smeervet normaliter meestal niet naar het milieu kan ontwijken, zijn ze voor de smering van wentellagers minder belangrijk. Als "doorsmeervet" (voor de smering van chassisdraaipunten op mobiele apparatuur) worden ze wel op betrekkelijk grote schaal toegepast.
In de onderstaande tabel is een overzicht te zien van de meest voorkomende wentellagervetten. Voor omstandigheden die buiten de in de tabel genoemde temperatuurbereiken vallen zijn er talloze speciale producten, geleverd door daarin gespecialiseerde bedrijven. Hoe exotischer het product, hoe exotischer de prijs. In een aantal toepassingen is dat echter gerechtvaardigd omdat daar de gangbare vetten niet de gewenste prestaties kunnen leveren. In 90% van alle toepassingen kan echter met vetten op lithiumbasis worden volstaan.

indikker

vloeistof

temperatuur bereik, °C

water-bestendigheit

mechanische stabiliteit

geschikt voor wentellagers

opmerkingen

Al

MO

-20 - +65

goed

redeljk

redelijk

vet zwelt op door wateropname

Ca

MO

-25 - +50

uitstekend

redelijk

redelijk

zeer geschikt bij vochtige omstandigheden

Li

MO

-25 - +115

zeer goed

goed

zeer goed

"multi-purpose" vet

Na

MO

-25 - +90

zeer slecht

goed

goed

inzet alleen als zeker is dat er geen vocht bij kan komen, valt onder invloed van water uiteen

Al-complex

MO

-30 - +150

zeer goed

redelijk

zeer goed

"multi-purpose" vet

Li-complex

MO

-30 - +140

goed

goed

goed

"multi-purpose" vet

Al-complex

PAO

-50 - +160

zeer goed

goed

redelijk

breed temperatuurbereik, goed verpompbaar door lange leidingen

Li-complex

PAO

-35 - +170

goed

zeer goed

zeer goed

breed temperatuurbereik

Li-complex

ester

-40 - +175

goed

redelijk

zeer goed

zeer breedtemperatuurbereik

Ca/Li-mix

MO

-30 - +130

zeer goed

goed

goed

"multi-purpose" vet

bentoniet

MO

-15 - +150

zeer goed

redelijk

goed

voor gebruik bij hogere temperatuur in combinatie met lagere toerentallen

bentoniet

PAO

-30 - +170

zeer goed

redelijk

goed

breed temperatuurbreik

polyurea

MO

-25 - +160

zeer goed

goed

zeer goed

voor gebruik bij hogere temperatuur in combinatie met gemiddelde toerentallen

polyurea

PAO

-30 - +180

zeer goed

zeer goed

zeer goed

geschikt voor hogere temperaturen (zeer lange nasmeerintervallen en levensduursmering)

MO = minerale olie, PAO = poly-alfa-olefinen, "multi-purpose" vet = vet geschikt voor zowel wentellagers, glijlagers en chassissmering (met goede waterbestendigheid, goede mechanische stabiliteit en een temperatuurbereik dat de meeste toepassingen afdekt).

Mengbaarheid

Het mengen van vetten is niet altijd te voorkomen, maar kan beter zoveel mogeljk worden vermeden. Door de langdurige contacttijd kunnen de eigenschappen op onvoorspelbare wijze veranderen. Van sommige vetten is bekend dat ze redelijk mengbaar zijn. Andere zijn in het geheel niet mengbaar. Het is niet alleen het type indikker dat de mengbaarheid bepaald, Ook sommige basisvloeistoffen verdragen elkaar niet. De mengbaarheid van vetten wordt dus bepaald door zowel indikker als basisvloeistof.
Van de mogelijke basisvloeistoffen zijn allen minerale olie, poly-alfa-olefinen en organische esters onderling probleemloos mengbaar. Menging met andere basisvloeistoffen geeft niet in alle gevallen problemen, maar het is beter vermenging te voorkomen., Van de indikkertypen zijn alle lithiumbasis vetten onderling mengbaar zonder problemen (Li, Li-complex, Li/Ca-mix). Menging met andere indikkers geeft niet in alle gevallen problemen, maar het is beter vermenging te voorkomen. Bedenk dat menging van vetten nooit een product met betere eigenschappen oplevert dan van de twee afzonderlijke vetten. 

Wentellagermering met vaste smeerstoffen

Het smeren met vaste stoffen komt alleen in aannerking bij toepassingen waar vloeistof- of vetsmering niet goed mogelijk zijn. Die situatie doet zich voor bij toepassingen onder vacuum waar de vluchtiger bestanddelen uit de basisvloeistof verdampen. Ook bij extreme temperaturen (zowel zeer laag als zeer hoog), bij toepassingen die bloot staan aan radioactieve straling en bij extreme n.dm waarden kan het nofig zijn vaste smeerstoffen toe te passen. Zowel poedervormige stoffen, glijlakken en pasta's worden gebruikt. Inzet is alleen mogelijk bij speciaal daarvoor vervaardigde lagers, die een wat grotere speling tussen rollichaam en loopbanen hebben. Meestal zijn de loopbanen daarbij ook van een speciale oppervlaktelaag voorzien die een betere hechting van het vaste smeermiddel mogelijk maakt. Vanwege de speciale lagers is altijd overleg met de lagerfabrikant nodig om tot een goede afstemming te komen.
Smering met vaste smeerstoffen dient onderscheiden te worden van vetsmering met vetten die vaste stoffen als additief bevatten. In dat geval gaat het er om de eigenschappen van het vet als grenssmeermiddel te verbeteren. De normale situatie is dat het smeermiddel zodanig gekozen wordt dat grenssmering zo weinig mogelijk voorkomt. In kritische omstandigheden kan een vaste stof (tijdelijk) uitkomst bieden.
Een bijzondere vorm van smering met vaste stof is de zogenaamde "transfersmering". Daarbij wordt de kooi van het lager geimpregneerd met een vast smeermiddel. Het vaste smeermiddel wordt onder invloed van wrijving van de rollichamen tegen de kooi langzaam aan de rollichamen afgegeven. 

Oliegevulde polymeerstructuren

Een betrekkelijk recente ontwikkeling is de introductie van "vetten" bestaande uit een poreuze polymeerstructuur waarin een vloeibaar smeermiddel van minerale of synthetische oorsprong is opgenomen. Oorspronkelijk ontworpen voor gebruik in tandkoppelingen om weerstand te kunnen bieden tegen de daar optredende hoge centrifugaalkrachten, blijken dergelijke producten ook goed te kunnen voldoen in wentellagers. Met name wanneer het gaat om lagers die relatief langzaam draaien of die niet volledig roteren. Doordat de polymeerstructuur voorkomt dat het smeermiddel (de er in opgenomen vloeistof) uit het lager lekt, kunnen bij afgedichte lagers zeer lange standtijden worden bereikt, zonder enige nasmering. In tegenstelling tot vet worden de lagers volledig met de oliegevulde polymeerstructuur gevuld. Dat maakt juist de lange standtijd mogelijk, omdat er voldoende smeermdidel aanwezig is. Tegelijkertijd beperkt dat toepassing tot langzaam draaiende lagers (dm < 50.000). Toepassingen vinden dergelijke nagenoeg onderhoudsvrije lagers inmiddels onder meer in bouwmachines en kranen. 

Keuze in de praktijk

De keuze in de praktijk is minder ingewikkeld dan op basis van alle mogelijke soorten verwacht zou worden. De keuze kan volgens onderstaand schema verlopen: 

keuzecriteria:

invloed op:

temperatuurbereik van de toepassing

type indikker, viscositeit en type basisvloeistof

aanwezigheid van vocht/water

type indikker, anti-corrosie eigenschappen

belasting

bij hoge en/of stotende belasting EP eigenschappen nodig

snelheid (n.dm)

bij hoge snelheid lagere consistentie en/of lagere viscositeit basisolie

contact met chemicaliën

type indikker en basisvloeistof

milieu

type indikker, basisvloeistof (biologische afbreekbaarheid))

contact met voedingsmiddelen

type indikker, basisvloeistof, additieven (alleen vrijgegeven product toepassen)

 In de praktijk komt dat neer op het volgende:  

Standaard keuze:

Li , Li/Ca of Li-complex "multipurpose" vet, al of niet met EP-eigenschappen, consistentie en basisolieviscositeit in overeenstemming met de aard van de toepassing

Als dat niet gaat:

keuze baseren op temperatuur en/of wateraanbod en/of randvoorwaarden als:

  • kleefkracht
  • geluidsproductie
  • milieuwensen
  • voedselveiligheid
  • chemicalien etc

Wanneer er dan nog steeds geen oplossing is:

"niche"-producten met exotische samenstelling van daarin gespecialiseerde leveranciers

 

Vetstandtijd en nasmeertermijnen

Vet zal na verloop in kwaliteit achteruit gaan, zowel als gevolg van kneden door de rollichamen als door oxidatie. Bij niet volledig afgedichte lagers zal altijd enig vet uit het lager verdwijnen. Om een voldoende hoeveelheid en kwaliteitsniveau te handhaven zal af en toe (met mate!) worden nagesmeerd. De frequentie van het nasmeren hangt vooral af van de bedrijfstemperatuur van een lager. Uitgaande van een bedrijfstemperatuurtemperatuur van 70 °C kan als vuistregel voor een Li-vet worden aangehouden dat bij iedere 15 °C temperatuurstijging het nasmeerinterval gehalveerd dient te worden. Omgekeerd kan bij temperaturen lager dan 70 °C voor iedere 15 °C lager de nasmeertermijn worden verdubbeld.
Ook de standtijd zal sterk samenhangen met de bedrijfstemperatuur. Bij temperatuurextremen zal het vet snel zijn smerende eigenschappen verliezen. BIj zeer lage temperatuur zal de mechanische stabiliteit snel worden aangetast, bij zeer hoge temperatuur treedt snelle oxidatie op. Wanneer de temperatuur boven het druppelpunt komt, gaat de structuur van het vet permanent verloren. 

Wentellagerkenmerken

Wentellagers zijn min of meer uitwisselbare standaardelementen die in talloze constructies worden toegepast. De smering kan geschieden door een vloeistof, een smeervet en in een beperkt aantal gevallen door een vaste stof. Vanwege de brede inzet van wentellagers is er veel onderzoek verricht naar de eigenschappen en zijn er een aantal berekeningsmethoden ontwikkeld waarmee zowel de toe te stane belasting, de levensduur en de optimale manier van smeren kan worden berekend. 

Uitvoeringsvormen

Er zijn een beperkt aantal verschillende uitvoeringsvormen,. Iedere uitvoering is verkrijgbaar in een aantal verschillende afmetingen. Voor bijzondere toepassingen kunnen op speciale bestelling uitvoeringen met hogere loopnauwkeurigheid worden geleverd. In de meeste gevallen zal echter met standaarduitvoeringen kunnen worden volstaan.
Naast de verschillende typen zijn er van ieder type een aantal uitvoeringen met een verschillende hoogte/breedte verhouding beschikbaar. Dat maakt het voor de constructeur mogelijk een lager te kiezen dat zowel voldoende belastbaarheid kent als in de constructie kan worden ondergebracht.
Van een aantal uitvoeringen worden min of meer afgedichte uitvoeringen geleverd. 

Voor- en nadelen wentellagers

Door lagerfabrikanten worden de voordelen van wentellagers sterk onder de aandacht gebracht. Die voordelen zijn er ook, maar het is niet zo dat wentellagers onder alle omstandigheden het meest aantrekkelijk zijn. Er zijn vele toepassingen waarbij glijlagers de voorkeur genieten.
Een voorbeeld van een toepassing waar glijlagers de voorkeur hebben boven wentellagers vormen lagers van verbrandingsmotoren. Wentellagers zijn niet bestand tegen de daar optredende stotende belasting en zijn evenmin in staat de bij dergelijke toepassingen met de oliestroom meegevoerde slijtagedeeltjes in te bedden.
In de tabel worden een aantal verschillende eigenschappen van de lagertypen met elkaar vergeleken.

eigenschap

glijlager

wentellager

aanloopweerstand

hoog

laag

wrijving bij normaal bedrijf

voorbij het uitklinkpunt laag, oplopend met het toerental

over het gehele toerenbereik zeer laag

betrouwbaarheid

groot, bij juiste constructie

groot

levensduur

bij draaien in het juiste toerengebied in principe oneindig

bij normale belasting zal het lager een eindige levensduur hebben

inbouwbreedte

breed

smal

inbouwdiameter

klein

groot

gevoeligheid voor stof en vuil

relatief weinig gevoelig

zeer gevoelig

inbeddiingsvermogen lageroppervlak

goed

geen

geschiktheid voor stotende belasting

ja

nee

standaardafmetingen

ja, maar niet zonder meer uitwisselbaar met producten van andere leveranciers

ja, eenvoudig uitwisselbaar met vergelijkbare producten van andere leveranciers

montage

accepteert kleine uitlijnfouten

zorgvuldig montage en uitlijnen meestal noodzakelijk

deelbaar?

ja

nee

kosten

relatief duur

goedkoop bij gangbare afmetingen

grote diameters mogelijk?

geen beperkingen

(zeer) grote diameters beperkt verkrijgbaar en duur

warmteontwikkeling in het lager

hoog

relatief weinig

vetsmering mogelijk?

alleen bij lage toerentallen wanneer geen warmteafvoer nodig is

bij juiste vetkeuze weinig beperkingen

nevelsmering mogelijk?

nee

ja, bij zorgvuldig ontwerp

 

Levensduur

Wentellagers kennen een punt- of lijncontact en zullen daardoor uiteindelijk door vermoeiing bezwijken, tenzij de belasting extreem laag is. Om voor een gegeven toepassing de levensduur te berekenen zijn er standaardformules.
In principe geldt: L10 = (C/P)p.106 omwentelingen, waarbij L10 het aantal omwentelingen is waarbij 10% uitval kan optreden, C het dynamisch draaggetal van het lager, P de belasting op het lager en p een coëfficient die voor een kogellager 3 bedraagt en 10/3 voor een rollenlager. De berekening gaat uit van een goed gesmeerd, niet-overbelast lager, werkend in een schone omgeving.
Wanneer er minder dan ideale omstandigheden heersen, wordt door lagerfabrikanten een aantal correctiefactoren vooor de berekening geadviseerd. Zo wordt bijvoorbeeld gerekend met een correctiefactor voor een te lage viscositeit en voor een bepaalde mate van vervuiling. Beide leveren dan een kortere levensduur op.
De berekeningen berusten op veel in de loop der tijden verzamelde statistische gegevens en zijn behoorlijk betrouwbaar. Het blijft echter een statistische berekening: bij L10 is er 10% uitval, 90% van de lagers haalt dus een aanmerkelijk langere levensduur. In een individueel geval kan een lager dus ook eerder kapot gaan. 

Smeerfilmdikte

Door het punt- of lijncontact treedt er elasto-hydrodynamische smering op. De smeerfilmdikte kan met formules worden berekend waarin de materiaaleigen-schappen, afmetingen van het lager, viscositeit van het smeermiddel en de gevoeligheid van de viscositeit voor drukverandering zijn opgenomen. Voor een concrete situatie (waarbij lagerafmetingen en materiaaleigenschappen een constante zijn), ziet een dergelijke Formule er als volgt uit:
h = ƒ(ή0.68 . a 0.49 ).C1 (puntcontact), en
h = ƒ(ή0.7 . a 0.54 ). C2 (lijncontact)
waarin h de smeerfilmdikte voorstelt, ή de dynamische viscositeit van het smeermiddel en a de drukgevoeligheidscoëfficient van het smeermiddel. De smeerfilmdikte hangt dus zowel samen met de viscositeit als met de drukgevoeligheid van het smeermiddel.
Om de berekende levensduur te halen dient de smeerfilmdikte een zekere minimumwaarde te hebben, zodanig dat de ruwheidstoppen van rollichaam en loopbanen elkaar niet raken. Omdat het om zeer nauwkeurig afgewerkte materialen gaat,kan die smeerfilm echter buitengewoon dun zijn. Een waarde > 1 μm is doorgaans meer dan voldoende. Ter vergelijking: een menselijke haar is ongeveer 70 μm dik, dus ca. 70 keer zo dik als de smeerfilm in een wentellager!

smeermiddel

snelheidskental, n.dm

opmerkingen

vaste stof

< 1.500

-

smeervet

<500.000

bij speciaal voor levensduurvulling ontworpen vetten en lagers tot dm < 1.800.000

vloeistof

< 500.000 (spatsmering)

bij circulatiesmering tot dm < 1.000.000, bij zorgvuldig ontworpen toevoer tot dm < 4.000.000

nevelsmering

< 2.000.000

 

Smeermiddelen

De meeste wentellagers worden gesmeerd met een smeervet (meer dan 90%). In gevallen waar warmteafvoer belangrijk is of waar de lagers onderdeel zijn van een constructie waar andere onderdelen door vloeistof gesmeerd zijn, wordt vloeistofsmering toegepast. In een enkel geval wordt bij laagbelaste lagers nevelsmering toegepast. Smering met vaste stoffen komt alleen in speciale situaties voor bij relatief langzaam draaiende lagers.
Welk smeermiddel kan worden ingezet is afhankelijk van de omtrekssnelheid van de lagers. Gebruikelijk is om de inzetbaarheid van een bepaald type smeermiddel te koppelen aan het snelheidskental van het lager. Dat snelheidkental wordt gedefinieerd als n.dm waarbij n het toerental en dm de gemiddelde lagerdiameter voorstelt. 

Water en vocht

Zowel vocht als vuildeeltjes hebben een zeer negatieve invloed op de levensduur van een wentellager. De invloed van water op de levensduur is desastreus. Geschat wordt dat corrosie als gevolg van water de belangrijkste oorzaak is van voortjdige uitval van wentellagers.
In de afbeelding is te zien dat de levensduur van een wentellager sterk afneemt bij watergehaltes boven 0,03%. Omgekeerd kan een aanzienlijk hogere levensduur worden verwacht als men er in slaagt het lager "droog" te houden.
Waterbestendigheid en corrosiebescherming vormen dan ook een belangrijk element in diverse smeerverspeciicaties. 

Reinheid

Vuildeeltjes kunnen eveneens de levensduur van wentellagers zeer sterk bekorten.Vanwege de constructie is het lager niet in staat vuildeeltjes in te bedden. Door de geringe spelingen kunnen zelfs zeer kleine deeltjes een forse vermindering van de te verwachten levensduur bewerkstelligen. Lagerfabrikanten geven adviezen ten aanzien van de te hanteren reingeid van het smeermiddel. De praktische waarde daarvan is beperkt.
In circulatiesystemen bijvoorbeeld, waar tandwielen en wentellagers in een gemeenschappelijke behuizing zijn ondergebracht, zal niet te voorkomen zijn dat slijtagemateriaal afkomstig van de tandwielen de levensduur van de lagering sterk negatief kan beinvloeden. Het zal niet altijd mogelijk zijn de gewenste reinheid te bereiken In dat geval zal het lager dus voortijdig uitvallen als gevolg van abrasieve slijtage en niet door materiaalvermoeing. Te korte levensduur door abrasieve slijtage kan niet aan de lagerfabrikant worden verweten: de constructeur dient een zodanig ontwerp te maken dat vuil zo mogelijk niet bij het lager kan komen en de gebruiker zal moeten zorgen voor de nodige reinheid.
De mate van levensduurreductie hangt samen met zowel de afmetingen van slijtagedeeltjes als de hardheid daarvan. Zand en metaaldeeltjes met een hoge hardheid hebben aanzienlijk meer invloed dan relatief zacht vezelig materiaal. De invloed verschilt per lager: grotere lagers hebben een hogere "vuiltolerantie" dan kleinere, lagers met lijncontact zijn minder gevoelig dan lagers met puntcontact.
Het loont om een zo schoon mogelijk smeermiddel toe te passen. Vetsmering heeft daarbij voordelen: door de vetkraag om het lager wordt een effectieve barriere opgeworpen tegen het binnendringen van vuil. Het vet zelf moet dan wel "schoon" zijn: het vullen van wentellagers met vet uit een niet goed gesloten verpakking kost vele lagers voortijdig het leven. 

Oliesmering

Wanneer wentellagers zijn opgenomen in een constructie met een oliebad of een circulatiesmeersysteem worden ze meestal met hetzelfde smeermiddel gesmeerd als de andere onderdelen in die constructie (tandwielolie, compressorolie etc). Ook wanneer wentellagers afzonderlijk worden gesmeerd kan voor vloeistofsmering worden gekozen. Met vloeistofsmering kan het lager worden gekoeld. Lagerkoeling is bij smering met een smeervet of met een vaste stof niet mogelijk. 

Vloeistofkeuze

De vloeistofkeuze richt zich in eerste instantie naar de behoefte van andere onderdelen van de constructie. Wentellagers zijn niet erg kritisch ten aanzien van de viscositeit, zolang deze boven een voor het betreffende lager acceptabele minimumwaarde blijft. Bij een meer visceuze vloeistof zal er iets meer wrijvingsverlies optreden, maar dat levert doorgaans geen problemen op. Wanneer het lager zijn eigen vloeibare smeermiddel heeft kan de viscositeit op het lager worden afgestemd. 

Smeermiddeltoevoer

Het smeermiddel kan op verschillende wijze worden toegevoerd (spatsmering, circulatiesmering met oliespuiters, nevelsmering, dompelsmering). Bij dompelsmering dient het niveau zodanig te worden gekozen dat de rollichamen in de laagste stand voor hooguit de helft worden ondergedompeld in het smeermiddel, bij een hoger niveau kan er excessief karnen optreden met schuimvorming en luchtinsluiting als gevolg. 

Viscositeitskeuze

De "ideale" viscositeit hangt af van de lagerafmetingen en van het toerental. De minimaal noodzakelijke viscositeit kan worden bepaald uit een nomogram. Het gaat daarbij om de viscositeit bij de werkelijke bedrijfstemperatuur. De uit het nomogram afgeleide viscositeit is in principe in staat voor loopvlakscheiding te zorgen. Voor langdurig slijtagevrij bedrijf is een viscositeit nodig die een factor 3-4 hoger ligt. Door de hogere viscositeit wordt bereikt dat lagerbeschadiging door vermoeiing sterk wordt teruggedrongen.
Uit het nomogram is ook te zien dat naarmate het toerental hoger is, een lagere viscositeit volstaat. Ook kleinere lagerafmetingen hebben voldoende aan een lagere viscositeit.
Wanneer het smeermiddel anti-slijtage of "EP-additieven bevat, kan een iets lagere viscositeit worden toegestaan. 

Kwaliteitsniveau

Bij lichtbelaste lagers volstaan ongeadditiveerde smeermiddelen met een goede oxidatiestabiliteit. Bij een hogere belasting verdient het aanbeveling om vloeistoffen met anti-slijtage of "EP"-toevoegingen in te zetten om een betere smering te hebben onder grenssmeringsomstandigheden. De smeertechnische vereisten van het lager zullen doorgaans lager liggen dan de andere delen van de constructie, zolang een zekere minimumviscositeit niet wordt onderschreden. 

Reinheid

Wanneer de lagersmeervloeistof mede wordt gebruikt voor bijvoorbeeld de smering van tandwieloverbrengingen, zal niet kunnen worden voorkomen dat slijtagemateriaal daarvan ook door het lager zal circuleren. Dat kan de lagerlevensduur ernstig bekorten. Bij een circulatiesmeersysteem loont het om een filter in het ontwerp op te nemen, bij spat- en dompelsmeringsystemen kan een een magnetische aftapplug van veel nut zijn. Men zal echter moeten accepteren dat de levensduur van de lagers kleiner zal zijn dan bij een afzonderlijk smeersysteem of bij vetsmering. 

Effect van deeltjes in de smeervloeistof

Omdat de smeerfilm slechts een zeer geringe dikte heeft, kunnen relatief kleine deeltjes al veel kwaad doen. Ook de aard van de deeltjes speelt daarbij een rol. Metaaldeeltjes die tamelijk taai zijn zullen tot andere beschadigingen leiden dan brosse deeltjes die verpulveren.
Bij plastisch te vervormen deeltjes ontstaan min of meer afgeronde vervormingen in het loopvlak. Die zullen tot trillingen en geluidsproductie leiden, maar niet tot uitval binnen relatief korte tijd.
Bij scherpere deeltjes die niet plastisch vervormen ontstaan beschadigingen met scherpe randen. Dat leidt tot concentraties van materiaalspanningen en zal aanleiding zijn tot uitbrokkelen van looopvlakmateriaal en het daardoor snel onbruikbaar worden van het lager.
Het meeste kwaad kunnen daarbij deeltjes die zowel hard en scherp zijn en tegelijkertijd hun vorm min of meer behouden, zoals resten van slijpkorrelmateriaal dat in de constructie is achter gebleven. Zand en stofdeeltjes vallen meestal uiteen en hebben daardoor een geriinger effect.
In de afbeelding is te zien wat het effect is van diverse verontreinigingen in het smeermiddel. In alle gevallen ontstaan beschadigingen omdat het lagermateriaal niet over inbeddingsvermogen beschikt. In de afbeelding hieronder zijn een tweetal voorbeelden van beschadiging te zien. In alle gevallen komt het lager voortijdig aan zijn einde. Niet door materiaalonvolkomenheden van lager of smeermiddel, maar door een uitwendige oorzaak (vervuiling). 

Print-vriendelijke versieStuur naar een vriendPDF versie

BEROIL NV | Industriezone Centrum-Zuid 3023/6 | B-3530 Houthalen-Helchteren | (T)+32 (0) 11 / 80 33 23 - (F)+32 (0) 11 / 80 10 04 | info [at] beroil [dot] be

Comments