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Essential Guide to Wälzlager Total Cost of Ownership

Wälzlagerauswahl

Bei der Auswahl von Wälzlagern für Industrieanlagen, Maschinen und Ausrüstungen ist es wichtig, die Gesamtbetriebskosten (TCO) und nicht nur den Kaufpreis der Lager zu analysieren, sagt Dr. Steve Lacey, Technology Center Manager bei Schaeffler UK.

Wälzlager sind wichtige Komponenten in rotierenden Anlagen, Maschinen und Ausrüstungen, einschließlich Werkzeugmaschinen, automatisierten Handhabungssystemen, Windkraftanlagen, Papierfabriken und stahlverarbeitenden Anlagen. Die Entscheidung für ein bestimmtes Wälzlager sollte jedoch immer nach einer Analyse der gesamten Lebens- oder Gesamtbetriebskosten (TCO) des Lagers und nicht nur auf der Grundlage des Kaufpreises getroffen werden.

Der Kauf billigerer Lager kann sich langfristig oft als teurer erweisen. Oft macht der Kaufpreis nur 10 Prozent der Gesamtkosten aus. Wenn es also um den Kauf von Wälzlagern geht, was bringt es, hier und da ein paar Pfund einzusparen, wenn dies höhere Energiekosten aufgrund höherer Gleitlager bedeutet? Oder höhere Instandhaltungskosten, die sich aus einer verringerten Lebensdauer der Maschine ergeben? Oder ein Lagerausfall, der zu ungeplanten Maschinenstillständen führt, zu Produktionsausfällen, Lieferverzögerungen und unzufriedenen Kunden?

Die modernen Hochtechnologie-Wälzlager von heute bieten viele verbesserte Funktionen, mit denen die Gesamtbetriebskosten gesenkt werden können, und bieten einen Mehrwert über die gesamte Lebensdauer von rotierenden Anlagen, Maschinen und Geräten.

Für ein Lager, das für eine bestimmte industrielle Anwendung ausgelegt / ausgewählt ist, entspricht die TCO der Summe der folgenden Werte:

Anschaffungskosten / Kaufpreis + Installations- / Inbetriebnahmekosten + Energiekosten + Betriebskosten + Wartungskosten (routinemäßig und geplant) + Ausfallkosten + Umweltkosten + Stilllegungs- / Entsorgungskosten.

Während der anfängliche Kaufpreis einer fortschrittlichen Lagerlösung höher ist als der eines Standardlagers, können potenzielle Einsparungen in Form von kürzeren Montagezeiten, verbesserter Energieeffizienz (z. B. durch Verwendung von Lagerkomponenten mit geringerer Reibung) und geringeren Wartungskosten erzielt werden. oftmals überwiegen die anfänglich höheren Anschaffungskosten der fortschrittlichen Lagerlösung.

Mehrwert über das Leben
Der Einfluss eines verbesserten Designs auf die Senkung der Gesamtbetriebskosten und die Wertschöpfung über die Lebensdauer kann erheblich sein, da die geplanten Einsparungen häufig nachhaltig und dauerhaft sind. Nachhaltige Reduzierungen über die Lebensdauer des Systems oder der Ausrüstung sind für den Kunden hinsichtlich der Einsparungen weitaus mehr wert als eine Reduzierung des anfänglichen Kaufpreises der Lager.

Frühe Einbeziehung des Designs
Für industrielle Erstausrüster kann die Konstruktion von Lagern in vielerlei Hinsicht einen Mehrwert für ihre eigenen Produkte darstellen. Durch die frühzeitige Zusammenarbeit mit diesen OEMs in der Konstruktions- und Entwicklungsphase können Lagerlieferanten vollständig optimierte, integrierte Lager und Baugruppen anpassen, die die spezifischen Anforderungen einer Anwendung erfüllen. Lagerlieferanten können einen Mehrwert schaffen, indem sie beispielsweise interne Lagerkonstruktionen erstellen und anpassen, die die Tragfähigkeit und Steifigkeit maximieren oder die Reibung minimieren.

Bei Anwendungen mit kleinen Bauräumen kann das Lagerdesign für eine einfache Montage und zur Verkürzung der Montagezeiten optimiert werden. Zum Beispiel können Schraubgewinde an Passflächen der Baugruppe in die Lagerkonstruktion einbezogen werden. Möglicherweise können auch Komponenten aus der umgebenden Welle und dem umgebenden Gehäuse in die Lagerauslegung einbezogen werden. Funktionen wie diese schaffen einen echten Mehrwert für das System des OEM-Kunden und können potenziell zu Kosteneinsparungen über die gesamte Lebensdauer der Maschine führen.

Den Lagern können weitere Merkmale hinzugefügt werden, die über die Lebensdauer der Maschine einen weiteren Mehrwert bieten. Dazu gehört eine spezielle Dichtungstechnologie im Lager, um Platz zu sparen. Verdrehsicherung, um ein Verrutschen bei schnellen Änderungen der Geschwindigkeit und Drehrichtung zu verhindern; Beschichten der Oberflächen von Lagerkomponenten zur Minimierung der Reibung; und Optimieren des Lagerbetriebs unter Grenzschmierungsbedingungen.

Der Lagerlieferant kann die Gesamtkosten von Maschinen, Anlagen und deren Komponenten genau untersuchen - vom Einkauf über den Energieverbrauch und die Wartung bis hin zur Reparatur, Demontage und Entsorgung. Bekannte Kostentreiber und versteckte Ausgaben können so identifiziert, optimiert und eliminiert werden.

Als Lagerlieferant selbst sieht Schaeffler TCO als Ausgangspunkt intensiver Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen, die darauf abzielen, die Qualitätsstandards und damit die Laufeigenschaften von Wälzlagern durch optimierte Konstruktion und Werkstoffe kontinuierlich zu verbessern. Darüber hinaus bietet es seinen Kunden eine gezielte, umfassende technische Beratung und Schulung, um für jede Anwendung die am besten geeignete Lösung zu finden. Die Vertriebs- und Servicetechniker des Unternehmens sind mit den jeweiligen Branchen ihrer Kunden vertraut und werden von einer fortschrittlichen Software für die Lagerauswahl, Berechnung und Simulation unterstützt. Darüber hinaus werden Faktoren wie effiziente Anweisungen und geeignete Werkzeuge für die Lagerung bis hin zur zustandsabhängigen Wartung, Schmierung, Demontage und Überholung berücksichtigt.

Das Schaeffler Global Technology Network www.global-technology-network.com umfasst lokale Schaeffler Technologiezentren (STC). STCs bringen das Engineering- und Service-Wissen von Schaeffler noch näher zum Kunden und ermöglichen eine schnelle und effektive Lösung technischer Probleme. Kompetente Beratung und Unterstützung steht für alle Aspekte der Wälzlagertechnologie zur Verfügung, einschließlich Anwendungstechnik, Berechnungen, Herstellungsverfahren, Schmierung, Montageservices, Zustandsüberwachung und Einbauberatung, um maßgeschneiderte Wälzlagerlösungen mit weltweit einheitlich hohen Qualitätsstandards zu liefern. STCs tauschen ständig Informationen und Ideen im Global Technology Network aus. Wenn tiefergehendes Fachwissen erforderlich ist, stellen diese Netzwerke sicher, dass hochqualifizierter Support schnell bereitgestellt wird - unabhängig davon, wo auf der Welt er benötigt wird.

Papierindustrie Beispiel
Bei der Papierherstellung sind Wälzlager in CD-Profil-Regelwalzen von Kalandermaschinen normalerweise geringen Belastungen ausgesetzt. Die Lasten sind nur höher, wenn der Spalt zwischen den Walzen offen ist. Für diese Anwendungen haben sich die Maschinenhersteller traditionell für Pendelrollenlager mit ausreichender Tragfähigkeit für die Hochlastphase entschieden. In der Niedriglastphase führte dies jedoch zu Schlupf, was zu einem vorzeitigen Lagerausfall führte.

Durch die Beschichtung der Wälzkörper und die Optimierung der Schmierung konnten diese Schlupfeffekte reduziert, aber nicht vollständig beseitigt werden. Aus diesem Grund hat Schaeffler das ASSR-Lager (Anti-Rutsch-Pendelrollenlager) entwickelt. Das Lager besteht aus Ringen von Standard-Pendelrollenlagern, jedoch wechseln sich Laufrollen mit Kugeln in jeder der beiden Wälzkörperreihen ab. In der Niedriglastphase sorgen die Kugeln für einen rutschfreien Betrieb, während die Tonnenrollen die Lasten in der Hochlastphase aufnehmen.

Die Vorteile für den Kunden liegen auf der Hand: Während die ursprünglichen Lager in der Regel eine Lebensdauer von etwa einem Jahr erreichen, werden die neuen ASSR-Lager voraussichtlich eine Lebensdauer von bis zu 10 Jahren haben. Dies bedeutet, dass über die Lebensdauer der Kalandermaschine weniger Wälzlager erforderlich sind, der Wartungsaufwand reduziert und sechsstellige Einsparungen über den gesamten Lebenszyklus der Maschine erzielt werden. All dies wurde erreicht, indem nur eine einzige Maschinenposition berücksichtigt wurde. Zusätzliche Maßnahmen wie die Online-Zustandsüberwachung und -Vibrationsdiagnose, die Temperaturüberwachung oder das dynamische / statische Auswuchten, die alle von Schaeffler angeboten werden, ermöglichen eine weitere Optimierung und damit zusätzliche signifikante Einsparungen.

Windkraftanlagen und Baumaschinen
Viele Wälzlager von Schaeffler sind in einer leistungsstarken X-life-Version in Premiumqualität erhältlich. Beispielsweise wurde bei der Entwicklung der X-life-Reihe von Kegelrollenlagern besonderes Augenmerk auf die Erzielung einer hohen Zuverlässigkeit und die Minimierung der Reibung gelegt, insbesondere bei Anwendungen mit hoher Last und solchen, die eine Drehgenauigkeit erfordern. Dies bedeutet, dass Hersteller von Hydraulikaggregaten oder Getrieben (Ritzellagerstützen), wie sie in Windkraftanlagen, landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Baumaschinen zu finden sind, jetzt frühere Leistungsgrenzen überschreiten und gleichzeitig die Betriebssicherheit erheblich verbessern können. In Bezug auf das Downsizing führen die verbesserten Eigenschaften der X-life-Lager dazu, dass die Leistung des Getriebes verbessert wird, während die Design-Hüllkurve gleich bleibt.

Die 20% -Verbesserung der dynamischen Tragzahl und die 70% -Verbesserung der Grundlebensdauer wurden durch Verbesserung der Geometrie, Oberflächenqualität, Werkstoffe, Abmessungen und Laufgenauigkeiten der Lager erreicht.

Das bei der Herstellung der X-life-Kegelrollenlager verwendete hochwertige Lagermaterial ist speziell auf die Anforderungen der Wälzlager abgestimmt und ein wichtiger Faktor für die Leistungssteigerung der Lager. Die Feinkornstruktur dieses Materials bietet eine hohe Zähigkeit und damit eine hohe Beständigkeit gegen feste Verunreinigungen. Zusätzlich wurde ein logarithmisches Profil für die Lagerlaufbahnen und die Außenfläche der Rollen entwickelt, das hohe Spannungsspitzen bei hohen Belastungen und eventuell auftretende „Schrägstellungen“ im Betrieb ausgleicht. Diese optimierten Oberflächen tragen zur Bildung eines elasto-hydrodynamischen Schmierfilms bei, selbst bei sehr niedrigen Betriebsgeschwindigkeiten, wodurch die Lager während des Anfahrens hohen Belastungen standhalten können. Darüber hinaus sorgen deutlich verbesserte Maß- und Geometrietoleranzen für eine optimale Lastverteilung. Spannungsspitzen werden somit vermieden, was die Materialbelastung reduziert.

Das Reibungsmoment der neuen X-life-Kegelrollenlager wurde im Vergleich zu herkömmlichen Produkten um bis zu 50% reduziert. Dies liegt an der hohen Maß- und Laufgenauigkeit in Verbindung mit einer verbesserten Oberflächentopographie. Die überarbeitete Kontaktgeometrie der Innenringrippe und der Rollenstirnfläche trägt auch zur Verringerung der Reibung bei. Infolgedessen wurde auch die Betriebstemperatur des Lagers um bis zu 20% gesenkt.

X-life-Kegelrollenlager sind nicht nur wirtschaftlicher, sondern führen auch zu niedrigeren Lagerbetriebstemperaturen, wodurch das Schmiermittel erheblich weniger belastet wird. Dies ermöglicht eine Verlängerung der Wartungsintervalle und führt zu einem geräuscharmen Betrieb des Lagers.

Obwohl der Kaufpreis für X-life-Lager höher ist als für Standardlager, werden die Gesamtbetriebskosten über die Lebensdauer der Windkraftanlage, des Traktors oder der Baumaschine erheblich gesenkt.

Prozessindustrie Informer

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