Wälzlager - 12/12/2021
Wälzlager im Bergbau: Deutlich längere Lebensdauer für Lager von Förderanlagen
Bei Förderanlagen im Bergbau kommt es oft zu vorzeitigen Ausfällen der Wälzlager an der Spannrolle. Häufig beträgt deren Lebensdauer nur wenige Monate. Das muss nicht sein. NSK hat eine Lösung gefunden, um die Lebensdauer von Pendelrollenlagern in diesem kritischen Einsatzfall um das bis zu Zwanzigfache zu steigern.
Aus Kostengründen und wegen der vereinfachten Montage werden in den Spannrollen von Förderanlagen im Bergbau und in Steinbrüchen üblicherweise Stehlagergehäuse mit offenen Pendelrollenlagern verbaut. Die unangenehme Konsequenz: Schmutz- und Staubpartikel sowie Wasser dringen ins Innere der Lager ein und beeinträchtigen deren Lebensdauer.
Diese Pendelrollenlager werden zur optimalen Lagerlufteinstellung auf kegeligen Wellen oder Spannhülsen montiert. Das bietet u.a. den Vorteil, dass die Lager nicht erwärmt und aufgeschrumpft werden müssen, sondern einfach aufgeschoben werden können. Der Nachteil: Das Montage- oder Servicepersonal muss mit einer Fühlerlehre das Lagerspiel und damit den korrekten Sitz des Lagers überprüfen. Das funktioniert aber nur bei offenen Lagern.
Einen ersten Lösungsversuch für dieses Dilemma (offenes Lager und einfache Montage oder geschlossenes Lager und aufwändige Montage?) erarbeitete NSK schon 2012/13 gemeinsam mit einem australischen Vertriebspartner und mehreren großen Bergbauunternehmen.
In verschiedenen Tagebauen, bei denen die Lager an den Förderbandtrommeln im Mittel nach etwa sechs Monaten ausfielen, wurde eine neu entwickelte Baureihe von abgedichteten Pendelrollenlagern installiert, zu deren Merkmalen eine hocheffektive Dichtungskonstruktion und ein einzigartiger, besonders langlebiger Lagerwerkstoff gehören. Allerdings ist bei diesen Lagern – weil sie nicht offen, sondern abgedichtet sind – keine Messung der Radialluft möglich.
Jetzt müssen sich die Anwender nicht mehr zwischen einfacher Montage und begrenzter Lagerlebensdauer entscheiden, denn NSK hat eine Weltneuheit entwickelt: Pendelrollenlager mit abnehmbarer Dichtung. Diese Dichtung ist in einem Dichtungsträger montiert, der über Schrauben vollständig abnehmbar ist und somit den Zugang für Spielmessungen mit Fühlerlehren (und, falls erforderlich, für eine Inspektion sowie zum Schmieren mit einem Fett nach Wahl des Anwenders) ermöglicht. Diese Konstruktion erfordert kein Warmaufschrumpfen mit entsprechenden Anwärmgeräten, und die Anwender können konische Spannhülsen und Gegenmuttern entsprechend der ISO-Norm verwenden. Diese Ausführung ist abmessungsgleich mit bestehenden Lösungen und somit austauschbar.
Ein wesentliches Entwicklungsziel war die Tatsache, dass die Lager trotz der abnehmbaren Dichtung innerhalb der nach ISO spezifizierten Abmessungen bleiben, so dass weiterhin Standard-Lagergehäuse verwendet werden können. NSK erreichte dieses Ziel durch den Einsatz des firmeneigenen Hi-TF-Lagerwerkstoffs. Mit ihm erhöht sich die Tragzahl um bis zu 10 % (je nach Größe) im Vergleich zu einem offenen Standardlager. Die Betreiber der Förderanlagen können daher ihre vorhandenen offenen Lager (z.B. an den Antriebs-, Umlenk- und Spannrollen von Förderbändern) schnell und einfach gegen die NSK-Pendelrollenlager austauschen; ein neues Gehäuse ist nicht erforderlich.
Im Vergleich zu herkömmlichen Lagerstählen bietet der Hi-TF-Werkstoff bei sauberem Schmierstoff generell eine etwa doppelt so lange Lebensdauer. Bei verschmutzter Schmierung kann die Lebensdauer sogar um den Faktor Zehn steigen. Die Lager sind mit Dichtungen aus dem bewährten Hochleistungs-Nitril-Werkstoff (HNBR), der für Umgebungstemperaturen bis 100 oC geeignet ist, und extra starken Lippendichtungen ausgestattet, die im Vergleich zu branchenüblichen Konzepten eine um 30 % effektivere Abdichtung bieten. Das trägt zum Schutz vor Verunreinigungen und damit zu einer langen Lebensdauer bei.
Seit den ersten Praxistests und Umrüstungen hat NSK Australia rund 1600 langlebige Pendelrollenlager mit abnehmbaren Dichtungen an die Bergbauindustrie des Landes geliefert. Ein komplettes Sortiment von Standardgrößen mit Bohrungsdurchmessern von 120 bis 480 mm ist jetzt auch in Europa verfügbar. Erste Installationen haben bereits stattgefunden. In Australien ergaben Analysen von Lagern nach zwei Jahren Einsatzdauer eine Restlebensdauer von acht Jahren, so dass sich eine Gesamtlebensdauer von zehn Jahren ergibt. Das geht weit über alles hinaus, was bisher bei Förderanlagen in der Bergbau- und Steinbruchindustrie erreicht wurde.
Bild 1): Die Pendelrollenlager mit abnehmbarer Dichtung erhöhen die Zuverlässigkeit von Förderanlagen im Bergbau.
Bild 4): Die höheren Tragzahlen der Hi-TF-Lager schaffen die Voraussetzung dafür, dass die Lager trotz der zusätzlichen Dichtung innerhalb der ISO-Abmessungen bleiben.
Bild 2): Die Dichtung ist mit einem Ring verbunden, der über Schraubverbindungen vollständig demontiert werden kann. Der Anwender kann also mit einer Fühlerlehre die Lagerluft messen.
Bild 3): Das Schnittmodell der Pendelrollenlager mit abnehmbarer Dichtung gibt den Blick frei auf Innenring, Außenring, Käfig, Dichtung und die Halterung der Dichtung.
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