Uszczelnienia łożysk tocznych stosowanych w maszynach rolniczych muszą wytrzymywać ekstremalnie uciążliwe warunki pracy. Jest to główny powód, dla którego firma NSK opracowała nowe uszczelki dla łożysk kulkowych poprzecznych, zapewniające skuteczną równowagę pomiędzy sprzecznymi celami jednoczesnego uzyskania wydajnego uszczelnienia i niskiego tarcia. Seria wymagających symulacji testowych przekonująco zademonstrowała efektywność nowych uszczelek.
Rys 1. Piasty Agri Disc firmy NSK charakteryzują się znacznie dłuższym okresem eksploatacji w ciężkich warunkach pracy.
Fabryka Neuweg w Munderkingen (Niemcy) jest częścią grupy NSK. Została założona w 1954 r. przez producenta maszyn rolniczych w celu wytwarzania łożysk tocznych zgodnych z własnymi standardami. Firma NSK przejęła fabrykę w 1990 r., a dzisiejsze piasty Agro stanowią jej specjalność na światowym rynku. Te gotowe do instalacji zespoły łożyskowe są zwykle montowane w maszynach uprawowych, takich jak kompaktowe brony talerzowe.
Brony talerzowe spulchniają glebę, wykorzystując oddzielnie montowane talerze z mechanizmem sprężynowym. Narzędzia te muszą się obracać i płynnie poruszać bez względu na rodzaj gleby i głębokość roboczą. Prędkość robocza dochodzi do 18 km/h na nierównym gruncie, a maszyny muszą być odporne na uderzenia kamieni ukrytych w glebie. Ponieważ narzędzia są umieszczone pod kątem w stosunku do kierunku ruchu, łożyska toczne są narażone na wysokie obciążenia osiowe, a także inne potencjalne zagrożenia obejmujące zapylenie, wilgoć, brud i żrące nawozy. Wszystkie te czynniki nakładają wysokie wymagania w stosunku do jakości łożysk i uszczelnień.
Gdy prace wykonywane za pomocą brony talerzowej zostaną ukończone, maszyna jest zwykle poddawana wysoko ciśnieniowemu myciu i pozostawiana bezczynnie przez kilka miesięcy aż do początku następnego sezonu prac. Stanowi to kolejne zagrożenie dla łożyska, którego uszczelnienie musi zapobiegać wnikaniu wody.
Mając na uwadze wszystkie powyższe aspekty, zespół projektowy NSK w Europejskim Centrum Technologii (ETC) w Ratingen (Niemcy) rozpoczął tworzenie odpowiedniego, wysokowydajnego systemu uszczelnień, optymalnego do zastosowań rolniczych. Zespół prowadził prace konstrukcyjne pod kątem zgodności ze standardem wykorzystywanym przez wiodącego producenta maszyn rolniczych do oceny łożysk tocznych nabywanych od dostawców zewnętrznych.
Producent ten stosuje przyspieszoną procedurę testową, która obraca łożyska z prędkością 5000 obr/m przy obciążeniu 900N. Test trwa 500 godzin i symuluje zużycie łożyska w czasie trwania jednego sezonu prac. Następnie na drugim stanowisku testowym odtwarzane jest mycie wysoko ciśnieniowe – łożyska są spryskiwane z odległości 200 mm strumieniem wody o ciśnieniu 11 barów i temperaturze 90°C. Przeprowadzanych jest 220 takich cykli testowych przed ponownym 500-godzinnym testem na pierwszym stanowisku.
Platformy testowe, które zostały odtworzone w ośrodku ETC NSK w Newark (Wielka Brytania) precyzyjnie symulują ekstremalne warunki rolnicze w trakcie 2-letniego okresu użytkowania. Po zakończeniu procesu testowania łożyska są ważone z dokładności do 1µg w celu wykrycia nawet najmniejszej utraty smaru. Następnie są one oceniane wizualnie, a efektywność uszczelnienia i zużycie są rejestrowane.
Równolegle z projektowaniem platform testowych, inżynierowie NSK ukończyli opracowywanie nowego uszczelnienia. Aplikacje rolnicze wymagają wysokiej jakości uszczelnienia w ekstremalnych warunkach, a najlepszym sposobem osiągniecia tego celu jest zastosowanie uszczelki, która ściśle przylega do otaczającej ją struktury. Niemniej jednak taka konfiguracja pociąga za sobą niepożądane efekty w postaci wyższego tarcia i zwiększonego generowania ciepła, które prowadzą do zmniejszenia wydajności energetycznej i krótszego okresu eksploatacji.
Aby sprostać temu wyzwaniu, nowe trójwargowe uszczelnienie o oznaczeniu DG/DDG różni się od istniejących produktów tym, że posiada podwójną wargę wykonaną z gumy butadienowo-akrylonitrylowej ze stalowym wzmocnieniem. Dodatkowo, na wewnętrznej stronie głębszego U-kształtnego rowka posiada kolejną wargę, która również tworzy barierę smaru.
Łożyska poprzeczne z uszczelkami DG/DDG były poddawane intensywnym testom porównawczym. Po zakończeniu prób okazało się, że wykazują się znacząco lepszym poziomem uszczelnienia, zarówno w stosunku do łożysk NSK z uszczelkami DU, jak i produktów konkurencyjnych.
Nowe łożyska w pełni spełniają surowe wymagania użytkowników rolniczych w zakresie wydajności uszczelnienia i zapewniania niskiego tarcia. W rezultacie obserwuje się wysoki popyt na nie ze strony producentów maszyn rolniczych, a firma NSK rozpoczęła obecnie produkcję w pełnym zakresie łożysk poprzecznych kulkowych z nowymi uszczelkami DG i DDG (uszczelnienie jednostronne/dwustronne).
Rys 2. Na specjalnie zbudowanych stanowiskach testowych łożyska toczne były poddawane obciążeniom, które symulują użytkowanie maszyn rolniczych przez cały sezon prac
Rys 3. Nawet po 200 godzinach testów z użyciem strumieni wody pod dużym ciśnieniem nie wykryto wnikania wody do łożysk
Rys 4. Łożyska kulkowe poprzeczne wyposażone w zoptymalizowane uszczelki DG/DDG są obecnie produkowane przez NSK w pełnej skali.
