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Wälzlager Richtige Pendelrollenlager für Papiermaschinen sparen Wartungskosten

| Redakteur: Stefanie Michel

Um die Produktivität und Lebensdauer ihrer Anlagen zu steigern, setzen Papierhersteller sowie Hersteller von Papiermaschinen NSK-Pendelrollenlager der TL-Serie ein. Sie verringern das Risiko von Innenringbrüchen und erreichen im Vergleich zu Standardwälzlagern eine doppelt so hohe Lebensdauer.

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Im Trockenbereich von Papiermaschinen herrschen konstant hohe Temperaturen. Das führt zu hoher Beanspruchung der Wälzlager von Walzen und Zylindern.
Im Trockenbereich von Papiermaschinen herrschen konstant hohe Temperaturen. Das führt zu hoher Beanspruchung der Wälzlager von Walzen und Zylindern.
(Bild: Moreno Soppelsa/Shutterstock)

Die Werkstoffeigenschaften des Wälzlagerstahls nach TL-Technologie (TL = "Tough & Long life") bewirken nachweislich eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber Ausdehnungen und Spannungen in ringförmigen Körpern, so NSK. Deshalb wurden die Pendelrollenlager der TL-Serie speziell für jene Bereiche von Papiermaschinen ausgelegt, in denen erhöhte Temperaturen vorherrschen. Dazu gehören Thermalwalzen, wie zum Beispiel Kalanderwalzen und Glättzylinder im Trockenbereich. Bei ihnen kommt es – wenn Standardlager eingesetzt werden – häufig zu Brüchen des Lagerinnenrings. Das entsteht, wenn Dampf durch die Hohlwelle der Walzen geleitet wird, um sie zu erwärmen. Dadurch dehnt sich die Welle stärker aus als das Lager, sodass die Passung am Innenring immer fester wird. Wenn die Umfangsspannung (die in Umfangsrichtung ausgeübte Kraft) des Innenrings zunimmt, können Risse entstehen.

Hinzu kommt in solchen Fällen, dass die Wärme die Viskosität des Schmiermittels herabsetzt. Dadurch verringert sich ebenfalls die Lagerlebensdauer. Außerdem kann die Wärmeausdehnung der Welle zu Kriechen führen, das sich negativ auf die Maßhaltigkeit auswirkt.

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Patentierter Einsatzstahl macht Wälzlager robuster

Verhindern kann man das Auftreten solcher Probleme durch ein langsames Anlaufen der Anlage, bei dem die Temperatur nur in kleinen Schritten erhöht wird. Dann kann es allerdings mehrere Stunden dauern, bis die Anlage mit voller Leistung läuft. Solche Produktions- und Ertragsausfälle können und wollen sich die Papierhersteller nicht leisten. Wirtschaftlicher sei in diesem Fall eine kluge Auswahl der Wälzlager in den Walzen und Zylindern des Trockenbereichs.

NSK hat die Voraussetzungen für Innenringbrüche analysiert und eine Methode zur Festigkeitsbewertung dieser Lager entwickelt. Damit waren die Grundlagen für die Entwicklung der TL-Spezifikation geschaffen. Dabei handelt es sich um Wälzlager, die aus einem patentierten Einsatzstahl gefertigt werden.

Die Vorteile dieses Einsatzstahls liegen laut Hersteller in der harten Randschicht und dem relativ weichen Kern. Außerdem wurde das Wärmebehandlungsverfahren optimiert, um hohe Zugspannungen aufnehmen zu können. Dadurch wird die Festigkeit des Innenrings so weit erhöht, dass er bei Temperaturen bis zu 200 °C hohen Umfangsspannungen standhalten kann. Weitere Kennzeichen der TL-Lager sind eine geänderte Innenkonstruktion und eine Schmiernut mit Schmierbohrung im Außenring.

Standardlager ersetzt – 430.000 Euro gespart

Die Widerstandsfähigkeit von Innenringen, die die TL-Spezifikation erfüllen, ist höher als der Widerstand von Innenringen aus bainitischem Stahl und Wälzlagerstahl. Zudem ist die Randschichthärte der Laufbahnen ist größer als die von bainitischem Stahl und einsatzgehärtetem Stahl. Aus diesem Grund erreichen die TL-Lager deutlich längere Standzeiten, wenn sie beispielsweise in Kalandern, Leitwalzen und Glättwalzen eingesetzt werden.

Ein Beispiel aus der Praxis: Bei den Kalanderwalzen in einer Papierfabrik kam es zu Rissen an den Innenringen der Walzenlager. Die Folge waren bis zu 12 Ausfälle pro Jahr, die zu aufwendigen Wartungsarbeiten und erheblichen Stillstandszeiten führten. Das Unternehmen bat ein Expertenteam von NSK, das Problem zu untersuchen. Die NSK-Spezialisten stellten fest, dass es sich bei den in den Kalanderwalzen eingesetzten Pendelrollenlagern um Standardlager handelte, die nicht für den Betrieb bei hohen Temperaturen ausgelegt sind. Risse an den Innenringen waren daher die logische Konsequenz. NSK empfahl, auf Pendelrollenlager mit TL-Technologie umzustellen. Der Papierhersteller setzte diesen Vorschlag um und die Lagerlebensdauer verdoppelte sich. Über einen Zeitraum von fünf Jahren konnte das Unternehmen rund 430.000 Euro an Wartungs- und Ausfallkosten einsparen.

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