Lejer (mekanisk)

Mange lejer kræver regelmæssig vedligeholdelse for at forhindre for tidlig svigt, men mange andre kræver kun lidt vedligeholdelse. Sidstnævnte omfatter forskellige former for polymer-, væske- og magnetlejer samt rulleelementlejer, der beskrives med udtryk som bl.a. forseglet leje og forseglet på livstid. Disse indeholder tætninger, der holder snavset ude og fedtet inde. De fungerer med succes i mange applikationer og giver vedligeholdelsesfri drift. I nogle anvendelser kan de ikke anvendes effektivt.

Nonsealed lejer har ofte et fedtbeslag til periodisk smøring med en smørepistol eller en oliekop til periodisk påfyldning af olie. Før 1970’erne var forseglede lejer ikke almindeligt forekommende på de fleste maskiner, og oliering og smøring var en mere almindelig aktivitet, end det er tilfældet i dag. F.eks. krævede bilchassiser tidligere “smørejobs” næsten lige så ofte som motorolieskift, men i dag er bilchassiserne for det meste forseglede for livet. Fra slutningen af 1700-tallet og frem til midten af 1800-tallet var industrien afhængig af mange arbejdere, der blev kaldt oliearbejdere, som hyppigt smurte maskinerne med oliekander.

Fabrikkens maskiner har i dag normalt smøresystemer, hvor en central pumpe sender periodiske mængder olie eller fedt fra et reservoir gennem smøreledninger til de forskellige smørepunkter i maskinens lejeflader, lejetapper, pudeblokke og så videre. Tidspunktet og antallet af sådanne smørecyklusser styres af maskinens computerstyrede styring, f.eks. PLC eller CNC, samt af manuelle overstyringsfunktioner, når det lejlighedsvis er nødvendigt. Denne automatiserede proces er den måde, hvorpå alle moderne CNC-værktøjsmaskiner og mange andre moderne fabriksmaskiner smøres. Lignende smøresystemer anvendes også på ikke-automatiserede maskiner, hvor der er en håndpumpe, som maskinføreren skal pumpe en gang om dagen (for maskiner i konstant brug) eller en gang om ugen. Disse systemer kaldes one-shot-systemer på grund af deres vigtigste salgsargument: et enkelt træk i et håndtag smører hele maskinen i stedet for et dusin pumper med en alemitpistol eller en oliekande på et dusin forskellige steder omkring maskinen.

Smøresystemet i en moderne bil- eller lastvognsmotor svarer i princippet til de ovennævnte smøresystemer, bortset fra at olien pumpes kontinuerligt. En stor del af denne olie strømmer gennem passager, der er boret eller støbt ind i motorblokken og cylinderhovederne, og den slipper ud gennem porte direkte på lejerne og sprøjter andre steder for at give et oliebad. Oliepumpen pumper simpelthen konstant, og overskydende olie, der pumpes, slipper løbende ud gennem en aflastningsventil tilbage til karret.

Mange lejer i højcykliske industrielle operationer har brug for periodisk smøring og rengøring, og mange kræver lejlighedsvis justering, f.eks. justering af forspænding, for at minimere virkningerne af slid.

Lejernes levetid er ofte meget bedre, når lejerne holdes rene og velsmurte. Mange anvendelser gør imidlertid god vedligeholdelse vanskelig. Et eksempel er lejer i transportbåndet i en stenknuser, som konstant udsættes for hårde slibende partikler. Rengøring nytter ikke meget, fordi rengøring er dyrt, men lejet er forurenet igen, så snart transportbåndet er i drift igen. Et godt vedligeholdelsesprogram kan derfor omfatte hyppig smøring af lejerne, men ikke nogen demontering med henblik på rengøring. Den hyppige smøring giver i sagens natur en begrænset form for rengøring ved at erstatte ældre (grusfyldt) olie eller fedt med en frisk ladning, som i sig selv opsamler grus, før den erstattes af den næste cyklus. Et andet eksempel er lejerne i vindmøller, hvilket gør vedligeholdelse vanskelig, da nacellen er placeret højt oppe i luften i områder med stærk vind. Desuden kører møllen ikke altid og er udsat for forskellig driftsadfærd under forskellige vejrforhold, hvilket gør korrekt smøring til en udfordring.

Fejlfinding af ydre løbegange i rullelejerRediger

Rulleelementlejer anvendes i vid udstrækning i industrierne i dag, og derfor bliver vedligeholdelse af disse lejer en vigtig opgave for de professionelle vedligeholdelsesfolk. Rulleelementlejerne slides let på grund af metal-til-metal-kontakt, hvilket skaber fejl i den ydre løbebane, den indre løbebane og kuglen. Det er også den mest sårbare komponent i en maskine, fordi den ofte er udsat for høj belastning og høj driftshastighed. Regelmæssig diagnosticering af fejl i rullelejer er afgørende for den industrielle sikkerhed og maskinernes drift samt for at reducere vedligeholdelsesomkostningerne eller undgå nedlukningstid. Blandt det ydre løb, det indre løb og kuglen har det ydre løb en tendens til at være mere sårbart over for fejl og mangler.

Der er stadig plads til diskussion om, hvorvidt rulleelementet exciterer de naturlige frekvenser af lejekomponenten, når det passerer fejlen på det ydre løb. Derfor er vi nødt til at identificere den naturlige frekvens af lejets ydre løbebane og dens harmoniske frekvenser. Lejefejlene skaber impulser og resulterer i stærke overtoner af fejlfrekvenserne i spektret af vibrationssignaler. Disse fejlfrekvenser er undertiden maskeret af tilstødende frekvenser i spektret på grund af deres ringe energi. Derfor er det ofte nødvendigt med en meget høj spektral opløsning for at identificere disse frekvenser under en FFT-analyse. De naturlige frekvenser for et rulleleje med frie randbetingelser er 3 kHz. Derfor bør der for at kunne anvende lagerkomponentresonansbåndbreddemetoden til at opdage lejefejl i en indledende fase anvendes et accelerometer med et højt frekvensområde, og der skal indsamles data fra en lang periode. En fejlkarakteristisk frekvens kan kun identificeres, når fejlen er alvorlig, som f.eks. ved tilstedeværelsen af et hul i den ydre løbebane. Harmoniske frekvenser af fejlfrekvensen er en mere følsom indikator for en fejl i lejets ydre løbebane. Med henblik på en mere seriøs påvisning af defekte lejefejl vil bølgeform-, spektrum- og envelope-teknikker være med til at afsløre disse fejl. Hvis der anvendes en højfrekvent demodulation i envelope-analysen for at påvise de karakteristiske frekvenser for lejefejl, skal vedligeholdelsesfolkene imidlertid være mere forsigtige i analysen på grund af resonans, da den måske eller måske ikke indeholder fejlfrekvenskomponenter.

Anvendelse af spektralanalyse som et værktøj til at identificere fejl i lejerne er forbundet med udfordringer på grund af problemer som lav energi, signaludvaskning, cyklostationaritet osv. Der ønskes ofte en høj opløsning for at kunne skelne fejlfrekvenskomponenterne fra de andre tilstødende frekvenser med høj amplitude. Når signalet samples med henblik på FFT-analyse, skal samplelængden derfor være stor nok til at give en tilstrækkelig frekvensopløsning i spektret. Det kan også være krævende at holde beregningstiden og hukommelsen inden for grænserne og undgå uønsket aliasing. En minimal frekvensopløsning, der er påkrævet, kan dog opnås ved at estimere lejefejlfrekvenserne og andre vibrationsfrekvenskomponenter og deres overtoner som følge af akselhastighed, fejljustering, netfrekvens, gearkasse osv.

PackingEdit

I nogle lejer anvendes et tykt fedt til smøring, som skubbes ind i mellemrummene mellem lejefladerne, også kendt som pakning. Fedtet holdes på plads af en plast-, læder- eller gummipakning (også kaldet en pakning), der dækker de indvendige og udvendige kanter af lejekredsen for at forhindre, at fedtet slipper ud.

Lagre kan også pakkes med andre materialer. Historisk set har hjulene på jernbanevogne brugt glidelejer, der var pakket med affald eller løse rester af bomuld eller uldfibre, der var gennemvædet af olie, og senere blev der brugt solide puder af bomuld.

RingolierRediger

Lagre kan smøres ved hjælp af en metalring, der løst løber på den centrale roterende aksel i lejet. Ringen hænger ned i et kammer, der indeholder smøreolie. Når lejet roterer, trækker viskos adhæsion olie op ad ringen og op på akslen, hvor olien vandrer ind i lejet for at smøre det. Overskydende olie slynges af og samler sig i bassinet igen.

StænksmøringRediger

En rudimentær form for smøring er stænksmøring. Nogle maskiner indeholder en pulje af smøremiddel i bunden med tandhjul, der er delvist nedsænket i væsken, eller krumtapaksler, der kan svinge ned i puljen, mens apparatet fungerer. De snurrende hjul slynger olie ud i luften omkring dem, mens krumtapakkerne slår på overfladen af olien og sprøjter den tilfældigt ud på motorens indvendige overflader. Nogle små forbrændingsmotorer med intern forbrænding indeholder specifikt specielle plastfløjtehjul, som tilfældigt spreder olie rundt i mekanismens indre.

TryksmøringRediger

For maskiner med høj hastighed og høj effekt kan et tab af smøremiddel resultere i hurtig opvarmning af lejer og skader som følge af friktion. Også i beskidte miljøer kan olien blive forurenet med støv eller snavs, som øger friktionen. I disse applikationer kan der løbende tilføres nyt smøremiddel til lejet og alle andre kontaktflader, og det overskydende smøremiddel kan opsamles med henblik på filtrering, køling og eventuelt genbrug. Trykoliering anvendes almindeligvis i store og komplekse forbrændingsmotorer i dele af motoren, hvor olie, der sprøjtes direkte ud, ikke kan nå frem, f.eks. op i overliggende ventilsamlinger. Turboladere med høj hastighed kræver også typisk et trykoliesystem for at køle lejerne og forhindre dem i at brænde op på grund af varmen fra turbinen.

KompositlejerRediger

Kompositlejer er konstrueret med en selvsmørende polytetrafluroethylen (PTFE)-foring med en lamineret metalbagside. PTFE-foringen giver en ensartet, kontrolleret friktion samt holdbarhed, mens metalunderlaget sikrer, at kompositlejet er robust og i stand til at modstå høje belastninger og spændinger i hele dets lange levetid. Dens design gør den også let – en tiendedel af vægten af et traditionelt rulleelementleje.