antriebstechnik 12/2022

WÄLZ- UND GLEITLAGER

WÄLZ- UND GLEITLAGER AKTUELLE TRENDS BEI WÄLZLAGERN MAXIMALE LEISTUNG BEI HÖCHSTER ENERGIEEFFIZIENZ In der industriellen Antriebstechnik geht der Trend klar zu Elektromotoren mit verbesserter Energieeffizienz. Ein weiterer Trend ist die steigende Nachfrage nach Servomotoren mit hoher Positioniergenauigkeit. Bei den Motortypen Hocheffizienz-, Umrichter- und Servomotoren, können neue Wälzlagergenerationen einen Beitrag dazu leisten, dass die Antriebe mit maximaler Leistung, minimalem Energieverbrauch und hoher Präzision arbeiten. Gerald Scheffels M.A., freier Fachjournalist, Wuppertal 22 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

Sowohl weltweite Vorschriften als auch der Wunsch der Industrie nach möglichst nachhaltigen Antriebslösungen führen dazu, dass immer häufiger Elektromotoren mit hoher Energieeffizienz, somit hohem Wirkungsgrad, zum Einsatz kommen. Bei der Entwicklung dieser Motoren gibt es aus Sicht der Konstrukteure verschiedene Stellschrauben: Eisenverluste (Wärmeerzeugung durch den Eisenkern), Kupferverluste (Wärmeerzeugung durch die Wicklung) und mechanische Verluste (zum Beispiel durch die innere Reibung der Wälzlager). NSK hat für den Bereich Energieeffizienz drei Wälzlagertrends ausgemacht, die wir im Folgenden näher beleuchten. 1. REIBUNGSARME LAGER NSK hat die mechanischen Verluste von Wälzlagern an Hocheffizienzmotoren unter realen Betriebsbedingungen untersucht. Dazu wurde eine Testmethode entwickelt, die eine direkte Bewertung dieser Verluste ermöglicht – mit dem Ziel, die Testergebnisse für ein Entwicklungsprogramm von Wälz lagern für Hocheffizienzmotoren zu nutzen. Ein Test mit einem zweipoligen Hocheffizienzmotor bei 3.000 Umdrehungen pro Minute ergab beispielsweise, dass der Schmierstoff, genauer gesagt dessen Widerstand, die Ursache für etwa 80 % des mechanischen Verlustes ist. Daraufhin initiierte NSK ein Entwicklungsprojekt zur Optimierung der Fettart und -menge sowie der Käfigform des Lagers. Anschließende Tests zeigten, dass allein die Optimierung der Fettmenge die mechanischen Verluste im Vergleich zu herkömmlichen Lagern um 60 % reduziert. Außerdem sind die Low-Torque-Lager von NSK mit einem speziellen Fett befüllt, das in Tests eine um den Faktor 2,7 höhere Lebensdauer bei Schmierstoffverschleiß zeigte. Weitere Untersuchungen ergaben, dass der eigens entwickelte Kunststoffkäfig die mechanischen Verluste im Vergleich zu Stahlkäfigen um die Hälfte reduziert. Das ist vor allem darauf zurückzuführen, dass der Kunststoffkäfig den inneren Widerstand des Fettes zwischen Käfig und Kugeln unterdrückt. Diese Low-Torque-Lager sind in Größen von 16 bis 170 mm (Außendurchmesser) verfügbar. Laut Hersteller reduzieren sie die mechanischen Verluste und ermöglichen eine längere Lebensdauer des Fettes, besonders in hocheffizienten Motoren. 2. KERAMIKBESCHICHTETE LAGER Umrichtermotoren ermöglichen eine bedarfsgerechte Antriebsregelung und eignen sich auch für Energieeinsparungen bei Pumpen und Gebläsen. Der Trend geht hier zu steigenden Trägerfrequenzen, damit der Motor mit höherer Genauigkeit arbeiten kann. Mit zunehmender Trägerfrequenz kann es jedoch aufgrund des Hochfrequenzstroms im Lager zu elektrolytischer Korrosion kommen. Bei dieser besonderen Art der Korrosion entstehen Funken zwischen der Laufbahnoberfläche und den Wälzkörpern. Sie dringen durch den Schmierölfilm und verursachen lokale Aufschmelzungen und Riffelbildung sowie, in der Folge, hohe Laufgeräusche oder gar Lagerausfall. Einige Wälzlagerbaureihen von NSK für kleine Motorleistungen sind mit Keramikkugeln ausgestattet, die durch ihre isolierende Wirkung Schutz vor elektrolytischer Korrosion ermöglichen. Bei Kugeln mit größerem Durchmesser, die man für Lager von mittleren und großen Umrichtermotoren benötigt, bewährt sich als Alternative eine neuartige Keramiksprühbeschichtung des Außenrings. Die neu entwickelte Baureihe mit einer solchen Sprühbeschichtung weist eine sehr gute POWER TO MOVE. AUSGEZEICHNET MIT DEM DEUTSCHEN UMWELTPREIS HIGHTECH MIT KLIMANUTZEN! Wir lösen individuelle ANTRIEBSAUFGABEN Motoren und Generatoren: 100 - 600 000 Nm 100 - 3000 kW 01 Minimieren das Risiko von Elektrokorrosion: Keramikbeschichtete Wälzlager für Umrichtermotoren www.oswald.de Benzstraße 12 | 63897 Miltenberg oswald@oswald.de | 09371/97190