Tweerijige tonlagers

Tweerijige tonlagers zijn rollagers met één of twee rijen tonvormige rollen die onder een hoek ten opzichte van de lageras zijn geplaatst. Dit lagertype is een van de populairste vanwege hun vermogen tot zelfuitlijning. Deze lagers zijn robuuster en kunnen hogere belastingen aan, zowel radiaal als axiaal, en verdelen de belasting op de rollen gelijkmatiger. Zware toepassingen, zoals mijnbouw, bouwmachines en industriële machines, maken vaak gebruik van deze lagers. Dit artikel gaat verder in op de constructie van tweerijige tonlagers, de werking ervan, hun voor- en nadelen, en vergelijkt ze met andere gangbare lagertypes.

Inhoudsopgave

• Toepassingen
• Ontwerp van tweerijige tonlagers
• Aspecten van tweerijige tonlagers
• Tweerijige tonlagers vs. andere lagertypes
• FAQs

Toepassingen

Tweerijige tonlagers zijn geschikt voor zware industriële toepassingen vanwege hun vermogen om uitlijnfouten en asverplaatsingen op te vangen. Bijvoorbeeld:

• Transportsystemen: Tweerijige tonlagers ondersteunen de assen die de riemen aandrijven. Scheefstand en doorbuiging van de as ontstaan door ongelijke belasting, riemspanning of temperatuurschommelingen.
• Windturbines: Tweerijige tonlagers ondersteunen de rotoras en de tandwielkast. Scheefstand en asdoorbuiging kunnen het gevolg zijn van veranderingen in de windrichting, variaties in de windsnelheid of het gewicht van de turbinebladen.
• Papiermachines: Tweerijige tonlagers ondersteunen de rollen die de papierbaan bewegen en vormen. Spanningsvariaties en rollensnelheid kunnen leiden tot uitlijnfouten en asdoorbuiging.
• Bouwmachines: Tweerijige tonlagers ondersteunen roterende onderdelen, zoals de haak van een kraan of een draaikrans. Scheefstand en doorbuiging van de as kunnen worden veroorzaakt door ongelijke belasting of beweging op ongelijke oppervlakken.
• Mijnbouwuitrusting: Tweerijige tonlagers ondersteunen onderdelen van mijnbouwapparatuur zoals transportbandschijven of brekerassen. Grote krachten die tijdens het uittrekproces ontstaan, kunnen een verkeerde uitlijning of asdoorbuiging veroorzaken.

Ongepaste toepassingen

Ondanks hun veelzijdigheid zijn tweerijige tonlagers niet voor elke toepassing geschikt. Bijvoorbeeld:

• Precisiemachines: De sferische vorm van de rollen maakt enige speling of losheid in het lager mogelijk, hetgeen de nauwkeurigheid beïnvloedt. Lagers die meer geschikt zijn voor hoge precisie zijn hoekcontactkogellagers, cilinderrollagers, kegelrollagers of diepgroefkogellagers.
• Toepassingen met lage belasting: Tonlagers zijn het meest geschikt voor zware belastingen. Groefkogellagers en cilinderrollagers zijn meer geschikt voor lagere belastingen.
• Omgevingen met extreme temperaturen: Tweerijige tonlagers zijn niet de beste keuze voor industriële toepassingen met grote hitte. Gespecialiseerde lagers gemaakt van hoge-temperatuur-materialen kunnen noodzakelijk zijn.

Ontwerp van tweerijige tonlagers

Zoals blijkt uit figuur 2, heeft een tweerijig tonlager de volgende onderdelen:

• Buitenste ring (A): Het contactoppervlak van de buitenring heeft een bolvormig oppervlak. Hierdoor kunnen de rollen zijwaarts bewegen.
• Rollen (B): De tonvormige rollen hebben een sferisch contactoppervlak met een kromming waardoor het lager axiale belastingen aankan. Tweerijige tonlagers zijn ideaal voor hogere axiale belastingen. Tonlagers met één rij rollen zijn geschikt voor toepassingen met een minimale axiale belasting. De rollen in elke rij zijn in tegengestelde richting gekanteld om drukbelasting in beide richtingen te weerstaan.
• Kooi (C): Een kooi houdt de rollen op hun plaats.
• Binnenste ring (D): Het contactoppervlak van de binnenring heeft twee loopbanen waarlangs de rollen bewegen.

Hoewel de axiale belastbaarheid van tweerijige tonlagers minder is dan die van hoekcontactlagers, kunnen tweerijige tonlagers deze axiale belastingen in beide richtingen opvangen. Hoekcontactlagers kunnen dit slechts in één richting, tenzij ze rug-aan-rug of frontaal gemonteerd zijn.

Conische vs. cilindrische boring

Tonlagers kunnen een conische of cilindrische boring hebben. De keuze tussen de twee is gebaseerd op het volgende:

• Rotatiesnelheid: Voor toepassingen met hoge draaisnelheden wordt de voorkeur gegeven aan lagers met conische boring.
• Scheefstand: Lagers met conische boringen kunnen meer uitlijnfouten aan dan cilindrische boringen.
• Lading: Een tweerijige tonlager met een conische boring kan zwaardere belastingen aan dan die met een cilindrische boring.
• Asontwerp: Net als lagers kunnen assen een cilindrische of conische buitendiameter hebben.
• Trillingen: Toepassingen met zware trillingen zouden tweerijige rollagers met conische boring moeten hebben.

De voornaamste reden waarom tweerijige tonlagers met conische boringen beter werken op de bovengenoemde factoren is de mogelijkheid om hun interne spelingen aan te passen. De interne speling is de afstand tussen de rollen en de loopbanen. Als de speling te klein is, kan er extreme slijtage optreden; als de speling te groot is, ontstaan er overmatige trillingen, wat leidt tot verminderde belastbaarheid en levensduur. De aanpassing gebeurt met een conische adapterhuls (zie hieronder).

Aspecten van tweerijige tonlagers

In dit hoofdstuk worden vier belangrijke aspecten van tweerijige tonlagers besproken:

• Scheefstand
• Materialen
• Smering
• Montagemogelijkheden

Scheefstand van tweerijige tonlagers

Er zijn verschillende redenen voor het verkeerd uitlijnen van lagers. Bij tweerijige tonlagers is de belangrijkste reden voor uitlijnfouten echter het feit dat zij in zware industriële toepassingen worden gebruikt. Tweerijige tonlagers ondersteunen en geleiden roterende assen, die onder zware belasting kunnen doorbuigen, wat leidt tot uitlijnfouten. Ook zware trillingen kunnen een verkeerde uitlijning veroorzaken.

Tweerijige tonlagers kunnen asafwijkingen tot 2° aan. Voor toepassingen met meer dan 2° doorbuiging kunnen zelfstellende lagers een geschikte oplossing zijn.

Het materiaal van de tweerijige tonlagers

De buiten- en binnenringen en de rollen in een tweerijige tonlager zijn meestal gemaakt van chroomstaal, het gebruikelijke materiaal voor veel verschillende soorten lagers. Dit materiaal is tot op zekere hoogte gestandaardiseerd:

• AISI 52100 (United States)
• DIN 17230
• 100CR6 (Duitsland)
• SUJ2 (Japan)
• GCR15 (China)

De gebruikelijke kooimaterialen zijn:

• Staal
• Messing:
• Polyamide
• Plaatstaal

Smering van tweerijige tonlagers

Zoals alle lagers moeten tweerijige tonlagers voldoende gesmeerd worden met vet of olie. Vet heeft een lagere operationele snelheidscapaciteit dan olie. Voor hogesnelheidstoepassingen is olie een betere keuze.

Indien de voorkeur wordt gegeven aan vet, kies dan een lager dat geschikt is voor dit smeringstype. Vaak bouwen fabrikanten een vetgroef in het buitenste loopvlak om het aanbrengen van vet met behulp van smeernippels te vergemakkelijken.

Indien de voorkeur wordt gegeven aan olie, kan dit gebeuren via een afgedicht lager met een oliereservoir of oliebadsmering. Bij een oliebad mag alleen de onderste rol in contact komen met de olie. Dit maakt spatsmering mogelijk. Als meer dan de onderste rol in contact komt met de olie, zal het lager meer kracht nodig hebben om de rollen erdoor te krijgen, waardoor het zijn effectiviteit en snelheidsvoordeel verliest.

Bevestigingsmethoden voor tweerijige tonlagers

Er zijn drie belangrijke manieren waarop sferische rollagers gewoonlijk worden gemonteerd:

• Stelschroef
• Conische adapter
• Directe as

Stelschroef gemonteerd

Het lager is gemonteerd met een kraag en stelschroeven, bouten met volledige schroefdraad over de lengte. In de regel zijn op stelschroeven gemonteerde lagers ontworpen voor lichte tot middelzware belastingen, maar niet voor zware belastingen. De verwachte belastingen bepalen de schroefmaten als de schroeven tot hun totale capaciteit worden aangedraaid. Het kiezen van een te grote schroefmaat leidt tot overmatige ringbuiging. Het volgen van de aanbevelingen van de fabrikant betreffende de passing van de as en het aandraaien van de stelschroeven is van cruciaal belang om de gewenste lagerprestaties te bereiken, vooral bij zwaardere belastingen of hogere snelheden.

Conische adapterhuls

Met conische adapterbussen kan een tweerijige tonlager met een conische boring worden gemonteerd op een as met een cilindrische of licht conische buitendiameter. De huls past over de as en heeft een conische binnenkant die overeenkomt met de conus van het lager.

Een conische adapterhuls is meestal van staal. Het is in de lengte gesplitst, zodat het gemakkelijk kan worden geïnstalleerd en verwijderd. De voornaamste reden waarom conische adapterhulzen de voorkeur genieten is hun eenvoudige installatie. Zij vereisen geen extra bewerking of speciaal gereedschap. De huls wordt op de as vastgezet met een moer of een vergrendeling. Dit drukt de huls op de schacht, waardoor een veilige en stabiele pasvorm ontstaat.

Direct op de as gemonteerde tweerijige tonlagers

Direct op de as gemonteerde tonlagers hebben een cilindrische boring en worden rechtstreeks gemonteerd op relatief kleine cilindrische assen. Door de directe montage zijn er geen extra onderdelen nodig en wordt het assemblageproces vereenvoudigd. Deze montagestijl is geschikt voor toepassingen met beperkte ruimte voor de montage van componenten.

Tweerijige tonlagers vs. andere lagertypes

Cilinderrollagers vs. tweerijige tonlagers

De primaire verschillen tussen tweerijige tonlagers en cilindrische rollagers zijn de belastingen die zij kunnen opnemen en hun vermogen om uitlijningsfouten te verwerken. Zij verschillen ook in wrijvingscoëfficiënt en toepassing.

• Belasting: Cilinderrollagers verwerken hoge radiale belastingen en kleine axiale belastingen. Tweerijige tonlagers kunnen echter niet alleen radiale belastingen aan, maar ook hogere axiale belastingen.
• Scheefstand: Cilinderrollagers kunnen niet tegen uitlijnfouten, in tegenstelling tot tweerijige rollagers.
• Wrijving: Cilinderrollagers hebben een lagere wrijvingscoëfficiënt dan tweerijige tonlagers en kunnen daarom hogere snelheden aan.
• Toepassingen: Cilinderrollagers worden gebruikt in machines zoals pompen, compressoren en tandwielkasten. Tweerijige tonlagers kunnen hogere trillingen en belastingen aan en zijn daarom geschikt voor mijnbouw, papierfabrieken en bouwmachines.

Tweerijige tonlagers vs kogellagers

Het voornaamste verschil tussen tweerijige tonlagers en kogellagers is de manier waarop ze worden toegepast. Kogellagers kunnen bij hogere snelheden werken dan tweerijige tonlagers. Kogellagers kunnen echter niet zoveel belasting dragen of scheefstand aan. Voorbeeldtoepassingen voor kogellagers zijn elektromotoren, fietsen en transportsystemen.

Tweerijige tonlagers vs kegelrollagers

De primaire verschillen tussen tweerijige tonlagers en kegellagers zijn hoeveel lading zij aanpassen en de capaciteit om verkeerde opstelling te behandelen. De vorm van de conische rollen zorgt voor meer contact tussen de rollen en de races van het lager. Daarom kan de conische rol hogere belastingen aan bij hogere snelheden. Kegelrollagers kunnen echter niet zo goed tegen uitlijnfouten als tonlagers.

FAQs

Waarvoor worden tweerijige tonlagers gebruikt?

Tweerijige tonlagers worden gebruikt voor lage tot zware belastingen, zowel radiale als axiale, en als er uitlijningsfouten zijn.

Wat voor soort belastingen kan een tonlager opnemen?

Tweerijige tonlagers kunnen radiale, axiale en drukbelastingen aan, variërend van gering tot zeer zwaar.