Laakerin valinta suureen kuormitukseen riippuu kuormituksen tyypistä, suunnasta ja toimintaolosuhteista. Liukulaakerit soveltuvat parhaiten raskaisiin kuormituksiin matalilla nopeuksilla, kun taas vierintälaakerit kestävät hyvin yhdistettyjä kuormituksia. Kuormituskapasiteetin arviointi vaatii PV-arvon laskemista, jossa huomioidaan sekä kuormitus että liukunopeus. Tässä oppaassa käydään läpi keskeiset tekijät, jotka vaikuttavat laakerin valintaan raskaassa kuormituksessa.
Mikä on suuri kuormitus laakerin näkökulmasta?
Suuri kuormitus laakerin yhteydessä tarkoittaa tilannetta, jossa laakerin kuormituskapasiteetti käytetään lähes kokonaan hyväksi. Kuormitus jaetaan kolmeen päätyyppiin: radiaalinen (kohtisuora akseliin nähden), aksiaalinen (akselin suuntainen) ja yhdistetty kuormitus, joka sisältää molempia komponentteja.
Kuormituksen suuruutta mitataan ominaislaakerivoimana, joka lasketaan kaavalla F/(b×d), missä F on voima, b laakerin pituus ja d halkaisija. Kun voima annetaan newtoneina ja mitat millimetreinä, tulos saadaan MPa-yksikössä. Tämä arvo yhdistetään liukunopeuteen PV-arvon laskemiseksi.
Staattinen kuormitus vaikuttaa pysähtyneeseen laakeriin, kun taas dynaaminen kuormitus kohdistuu liikkuvaan laakeriin. Dynaaminen kuormituskapasiteetti on yleensä suurempi, koska liike auttaa voitelukalvon muodostumisessa. Kuormituskapasiteetin ymmärtäminen on keskeistä, sillä laakerin kyky kestää kuormituksia vähenee eksponentiaalisesti liukunopeuden kasvaessa.
Mitkä laakerityypit kestävät parhaiten suuria kuormituksia?
Liukulaakerit ovat parhaita raskaisiin kuormituksiin matalilla nopeuksilla, koska niillä on suuri kosketuspinta ja ne jakavat kuormituksen tasaisesti. Pronssi- ja teräsliukulaakerit kestävät erityisen hyvin raskaita kuormituksia, kun taas yhdistelmälaakerit soveltuvat paremmin keskisuuriin kuormituksiin.
Vierintälaakereista pallomaiset rullalaakerit kestävät hyvin radiaalikuormituksia ja pystyvät käsittelemään myös jonkin verran aksiaalikuormitusta. Kartiomaiset rullalaakerit ovat erinomaisia yhdistettyihin kuormituksiin, koska ne on suunniteltu kestämään sekä radiaalisia että aksiaalisia voimia samanaikaisesti.
Lieriömäiset rullalaakerit soveltuvat suuriin radiaalikuormituksiin, mutta eivät kestä aksiaalikuormituksia. Kuulalaakerit ovat ensisijaisesti suunniteltu pyöriville liikkeille, ja niiden pieni kosketuspinta aiheuttaa erittäin suuria rasituksia kuormitusta kantaville pinnoille, mikä tekee niistä sopimattomia heilahteleviin liikkeisiin.
Miten kuormituksen suunta vaikuttaa laakerin valintaan?
Kuormituksen suunta määrittää pitkälti sopivan laakerimallin. Radiaalikuormitukseen soveltuvat parhaiten liukulaakerit ja radiaalikuulalaakerit, kun taas aksiaalikuormitukseen tarvitaan laippallisia malleja tai erillisiä aksiaalilaakereitä.
Yhdistetyt kuormitukset vaativat erityishuomiota. Kartiomaiset rullalaakerit ja pallomaiset rullalaakerit pystyvät käsittelemään molempia kuormitussuuntia samanaikaisesti. Liukulaakereissa laipallinen rakenne mahdollistaa sekä radiaalisten että aksiaalisten kuormitusten tukemisen.
Heilahtelevat liikkeet ovat vaativimpia kuormitustilanteita, koska jokaisessa syklissä tapahtuu käynnistys ja pysäytys. Tällöin voitelukalvo altistuu repeämiselle, ja liukupinnan väsyminen sekä kuluminen lisääntyvät. Meidän itsevoitelevat liukulaakerimme soveltuvat useimmiten heilahteleviin liikkeisiin, koska niillä on kestävä liukupinta, joka tuottaa hyvin vähän kulumishiukkasia.
Mitä muita tekijöitä pitää huomioida suuressa kuormituksessa?
Pyörimisnopeus vaikuttaa merkittävästi kuormituskapasiteettiin, koska laakerin kyky kestää kuormituksia vähenee eksponentiaalisesti nopeuden kasvaessa. Liukunopeus vaikuttaa lämpötilan nousuun enemmän kuin kuormitus, joten PV-arvon laskeminen on välttämätöntä.
Lämpötila vaikuttaa voimakkaasti laakerin käyttöikään. Korkeissa lämpötiloissa PV-arvon tulee olla matala. Lämpötilankestävyys on yleensä huonompi yhdistelmälaakereilla kuin metallilaakereilla. Erityisesti muovilaakerit kestävät huonosti lämpöä ja niillä on suuri lämpölaajenemiskerroin.
Voitelu parantaa liukuominaisuuksia ja pidentää käyttöikää. Litiumpohjaiset rasvat sopivat vakiosovelluksiin, kun taas erikoisöljyt soveltuvat suljettuihin järjestelmiin. Asennustavan tulee olla huolellinen – useimmat liukulaakerimme asennetaan puristamalla H7-toleranssiin valmistettuun istukkaan.
Ympäristöolosuhteet vaikuttavat ratkaisevasti käyttöikään. Aggressiiviset hiukkaset aiheuttavat hinkkaavaa kulumista, kun ne joutuvat laakeripinnan ja vastakappaleen väliin toimien kuin hiekkapaperi. Meillä on erityisen likaisiin ympäristöihin soveltuvia liukulaakereitä.