Selvsmørende lejer: Hvad de er, og hvorfor de holder

I roterende maskineri er lejefejl den førende årsag til uplanlagt nedetid - ansvarlig for anslået 40 til 50 procent af alle elektriske motorfejl på verdensplan, ifølge Electric Power Research Institute. Selvsmørende lejer blev udviklet specifikt til at eliminere de smørefejl, der driver denne statistik. At forstå, hvad de er, hvordan smøring faktisk virker inde i et leje, og hvad der dræber lejer for tidligt, giver vedligeholdelsesingeniører og udstyrsdesignere grundlaget for at træffe den rigtige specifikationsbeslutning hver gang.

Hvad er et selvsmørende leje?

A selvsmørende leje er et glideleje designet til at fungere uden ekstern smøring - ingen fedt, ingen olie, ingen vedligeholdelsesintervaller. Det opnås ved at inkorporere smøremidlet direkte i dets struktur, enten som et fast additiv i lejematerialet, som en porøs matrix, der frigiver olie under tryk og varme, eller som en indlejret foring, der overfører en tynd smørefilm til akslen, mens den roterer.

Definitionen, der betyder noget i ingeniørmæssig henseende: et selvsmørende leje er ethvert leje, hvis tribologiske ydeevne udelukkende understøttes af materialer eller strukturer internt i selve lejet, uden afhængighed af eksternt påført smøremiddel i dets nominelle levetid.

Skal lejer smøres?

Standard rullelejer - kuglelejer, rullelejer, koniske lejer - kræver smøring uden undtagelse. Uden en smørefilm, der adskiller de rullende elementer fra løbebanen, opstår metal-til-metal-kontakt inden for sekunder efter opstart, hvilket genererer varme, overfladegruber og accelereret slid, der fører til svigt.

Smøremidlet i et konventionelt leje tjener fire funktioner samtidigt:

• Danner en hydrodynamisk film, der forhindrer direkte metalkontakt mellem rullende elementer og løbebaner
• Fjerner varme genereret af rullekontakt og intern friktion
• Beskytter indvendige overflader mod oxidation, fugtindtrængning og ætsende procesmedier
• Suspenderer og skyller slidaffald og forureningspartikler ud, før de forårsager slibende skader

Den kritiske skelnen: selvsmørende lejes opfylde alle fire af disse funktioner gennem deres materielle struktur snarere end gennem periodisk vedligeholdelse. Et sintret bronzeleje frigiver lagret olie under driftsforhold; et PTFE-foret leje overfører en overføringsfilm til akslen; et grafitproppet leje frigiver smøremiddel ved høje temperaturer, når konventionelt fedt ville svigte. Smøringen er indbygget — ikke tilsat eksternt.

Hvorfor lejer fejler: De seks rodårsager

SKFs lejefejlsanalyseprogram, der trækker på over 100 års feltdata, tilskriver ca. 80 procent af for tidlige lejefejl til forebyggelige årsager. At forstå disse grundlæggende årsager er det første skridt i retning af at specificere, om en selvsmørende leje eller et konventionelt smurt leje er det rigtige valg til en given anvendelse.

Smøringsrelaterede fejl alene tegner sig for over en tredjedel af alle for tidlige lejefejl i marken. Dette er den primære ingeniørsag for selvsmørende lejes i applikationer, hvor adgangen til vedligeholdelse er begrænset, smøreintervaller er svære at håndhæve, eller driftsmiljøer (høj temperatur, høj luftfugtighed, kemisk eksponering) nedbryder konventionelle smøremidler hurtigt.

Kontaminering: den lydløse fejlaccelerator

Forurening er den mest undervurderede lejefejltilstand i industrielle miljøer. En enkelt partikel af hårdt snavs, der kun er 1 mikron større end lejets smørefilmtykkelse, er tilstrækkelig til at starte overfladebuler på løbebanen. I cementfabrikker, stålværker og minedrift skaber luftbåren silica og metalaffald forureningsforhold, der reducerer lejernes levetid med 75 procent eller mere sammenlignet med testforhold i renrum - uanset smørekvaliteten.

Forseglet selvsmørende lejes i polymer- eller PTFE-kompositkonstruktion tilbyder en strukturel fordel her: Der er ingen smørenipler, ingen åbne porte og ingen vedligeholdelsesintervaller, der kræver at forseglingens integritet brydes. Lejet er et lukket system fra installation til endt levetid.

Ofte stillede spørgsmål

Kan selvsmørende lejer bruges i højhastighedsapplikationer?

Det afhænger af lejetypen. Sintrede olieimprægnerede bronzelejer fungerer godt ved moderate til høje hastigheder (PV-værdier op til 1,8 MPa·m/s for standardkvaliteter). PTFE-kompositlejer er bedre egnede til oscillerende eller langsomt roterende applikationer, hvor hydrodynamisk filmdannelse er begrænset. Grafit-plukkede lejer er generelt begrænset til lave hastigheder, men udmærker sig i højtemperaturmiljøer. Kontroller altid lejets nominelle PV-værdi (trykhastighed) mod din applikations kombinerede belastning og hastighed, før du specificerer.

Hvordan ved jeg, hvornår et selvsmørende leje skal udskiftes?

Nøgleindikatorer omfatter øget driftsstøj eller vibrationer, målbart akselspil ud over lejets specificerede køreafstand, forhøjet driftstemperatur over basislinjen eller synligt slid på akselkontaktfladen. For sintrede metaltyper er udskiftning indiceret, når lejet når cirka 80 procent af dets beregnede vægtykkelse. Polymerlejer viser typisk synligt overfladeslid eller dimensionsændring i boringen før fejl.

Er selvsmørende lejer velegnede til fødevareforarbejdning?

Ja — polymerbaserede selvsmørende lejer i UHMWPE, acetal eller FDA-kompatibelt PTFE er meget udbredt i fødevare- og drikkevareforarbejdning, netop fordi de eliminerer forureningsrisikoen for, at fedt eller olie kommer ind i produktstrømmen. De er korrosionsbestandige, nemme at rengøre, ikke-giftige og kræver ingen smøring, der kan skabe et problem med overholdelse af fødevaresikkerheden. Bekræft altid FDA eller EU 10/2011 overensstemmelse for den specifikke polymerkvalitet før installation i en fødevarekontaktzone.

Hvad er den typiske levetid for et selvsmørende leje sammenlignet med et smurt leje?

Under ideelle forhold med korrekt smøring kan et rulleleje af høj kvalitet overleve et selvsmørende glideleje på en per-cyklus basis. I virkelige applikationer med vedligeholdelsesvariabilitet, barske miljøer eller utilgængelige installationspunkter leverer selvsmørende lejer konsekvent længere faktisk levetid. Undersøgelser fra SKF og NSK feltdata viser, at konvertering fra smurte lejer til selvsmørende alternativer i minedriftstransportører forlængede den gennemsnitlige tid mellem udskiftninger med 2,5 til 4 gange, primært ved at eliminere hændelser med smørefejl.