Vierintälaakerit mahdollistavat kitkaa vähentävän pyörimisliikkeen koneen eri osien välillä.
Tekniikassa vierintälaakereita käytetään siis muun muassa akselien ja akselien ohjaamiseen ja tukemiseen. Vierintälaakerit perustuvat vierintäkitkaperiaatteeseen: ne koostuvat sisä- ja ulkokehästä, joiden välissä vierintäelementit vierivät ja jotka pidetään erillään häkillä kitkan ja kulumisen vähentämiseksi edelleen. Kuormituksesta riippuen käytetään erityyppisiä vierintäelementtejä, kuten palloja tai rullia. Vierintäelementin muotoon liittyvän vierintäkitkan vuoksi kuulalaakerit soveltuvat erityisesti suurille nopeuksille, kun taas rullalaakerit soveltuvat paremmin suurille kuormituksille.

Vierintälaakerin voiteluaineen tehtävät

Vierintälaakerin voitelun tavoitteena on estää vierintä- ja liukupintojen välinen metallinen kosketus voitelukalvon avulla, jotta vierintälaakerin liukukitka pienenee entisestään. Lisäksi vierintälaakerin voitelu parantaa kulumissuojaa. Tämä ehkäisee laakerivaurioita, pidentää laakerin käyttöikää ja lisää käyttövarmuutta. Voiteluaineen tyypistä riippuen (öljy tai rasva, jossa on sopivia lisäaineita) voiteluaineen lisätehtäviin vierintälaakerissa kuuluvat korroosiosuojaus, laakerin lämmönsiirto, laakerin suojaaminen sisäiseltä ja ulkoiselta likaantumiselta, laakerin käyntiäänen vaimentaminen ja laakerin tiivisteiden tiivistysvaikutuksen tukeminen.

Rasva- tai öljyvoitelun valintaperusteet
Rasvavoitelua käytetään noin 90 prosentissa kaikista vierintälaakereista. Rasvavoitelun tärkeimmät edut ovat

• erittäin vähäinen suunnittelupanostus
• hyvä tuki laakerin tiivistämiselle
• pitkä käyttöikä
• pieni kitkamomentti
• hyvät hätäajo-ominaisuudet kiinteiden voiteluaineiden kanssa
• hyvät äänenvaimennusominaisuudet
• Oikein valittuna rasvat tarjoavat luotettavan voitelun laajalla nopeus- ja kuormitusalueella kaikille laakerityypeille lukuun ottamatta pallomaisia työntörullalaakereita.

Rasvojen rakenne ja ominaisuudet
Voitelurasvat koostuvat perusöljystä, jota sakeuttamisaine sitoo. Tämän ansiosta öljy pysyy voitelupisteessä. Siellä se suojaa tehokkaasti kitkaa ja kulumista vastaan ja tiivistää voitelukohdan ulkoisilta vaikutuksilta, kuten kosteudelta ja vieraita aineita vastaan. Siksi rasvat ovat ihanteellisia käytettäväksi vierintälaakereissa. Rasvan tyypilliset suoritusominaisuudet, kuten tippumispiste, kuormankantokyky ja vedenkestävyys, määräytyvät perusöljyn ja sakeuttamisaineen mukaan. Rasvaan lisätyt lisäaineet parantavat korroosio- ja kulumissuojaa, kantavuutta ja tarttuvuutta sekä ikääntymisen kestävyyttä.

Vierintälaakerirasvan valintaan liittyvät ominaisuudet

Vierintälaakerirasvan valinta perustuu vierintälaakerin rakenteeseen ja vierintälaakerin häkin materiaaliin (metallia tai muovia) sekä käyttö- ja sovellusolosuhteisiin, kuten käyttölämpötilaan, nopeusalueeseen, painekuormitukseen ja ympäristövaikutuksiin (vesi, pöly tai aggressiiviset aineet). Seuraavat ominaisuudet ovat käytettävissä vierintälaakerirasvan karakterisoimiseksi.

1. NLGI-luokka

Voitelurasvoissa konsistenssi on rasvan lujuutta kuvaava parametri. NLGI-luokituksen mukaan voitelurasvat luokitellaan erittäin pehmeästä (luokka 000) erittäin kiinteään (luokka 6). NLGI-luokkien 1-4 rasvat soveltuvat käytettäväksi vierintälaakereissa.

2. Tippumispiste (°C)

Voitelurasvan tippumispiste on lämpötila, jossa rasva nesteytyy. Se on huomattavasti korkeampi kuin suositeltu käyttölämpötila, joka vierintälaakerin tapauksessa määräytyy ympäristön lämpötilan lisäksi myös laakerissa käytön aikana kehittyvän lämmön perusteella.

3. VKA-arvo

Nelipallotestauslaite on testauslaite voiteluaineille, joita käytetään korkeilla pintapaineilla. Se koostuu pyörivästä juoksupallosta, joka liukuu kolmen paikallaan olevan pallon päällä. Voiteluaineen maksimaalisen kuormitettavuuden testauksen aikana kuulaan kohdistuu testivoima, jota kasvatetaan asteittain, kunnes nelipallojärjestelmä hitsautuu kitkalämmön seurauksena.

4. DN-arvo (nopeuskerroin)

DN-arvo määrittää suurimmat kehänopeudet, joihin asti voitelurasvaa voidaan käyttää vierintälaakerissa. Se lasketaan laakerin nopeudesta, laakerin keskihalkaisijasta (millimetreinä) ja kertoimesta, jolla otetaan huomioon laakerirakenteen liukukitkakomponentti.

5. SKF:n Emcor-arvo

SKF:n Emcor-menetelmää käytetään arvioitaessa vierintälaakerirasvojen korroosionesto-ominaisuuksia. Rasvaan lisätään vettä ja analysoidaan korroosio itsesuuntautuvissa kuulalaakereissa, joiden käyntiaika, nopeus ja tietyt seisonta-ajat on määritelty DIN 51802:n mukaisesti. Jos testirenkaiden silmämääräisessä tarkastuksessa ei havaita korroosiota, korroosioluokka on 0. Jos korroosio on hyvin voimakasta, korroosioluokka on 5.

Vierintälaakereiden voitelu

Vierintälaakerin korkean käyttövarmuuden tärkeä edellytys on jatkuva voiteluaineen saanti. Laakerin valmistajan ohjeita on noudatettava, kun laakeri voidellaan ensimmäistä kertaa tai kun se voidellaan uudelleen. Se on täytettävä siten, että kaikki toiminnalliset pinnat voidellaan luotettavasti. Hitaasti käyvät laakerit (DN-arvo < 50 000) ja niiden kotelot voidaan täyttää kokonaan, nopeasti käyvät laakerit (DN-arvo > 400 000) enintään 1/4 vapaasta laakerin sisätilasta. Muussa tapauksessa suositellaan täyttämistä enintään 1/3:een asti.

Rasvalla voidellut laakerit ovat riittävän luotettavia, jos uudelleenvoiteluvälejä ei ylitetä. Jälkivoitelu on tarpeen, jos rasvan käyttöikä on lyhyempi kuin laakerin odotettu käyttöikä. Jälkivoitelu suoritetaan rasvapistoolilla tai automaattisilla voitelujärjestelmillä. Jos mahdollista, voitelu on suoritettava käytön aikana. Jälkivoitelumäärät ovat 50-80 % alkuperäisestä täyttömäärästä. Jos käytetyn rasvan poistaminen ei ole mahdollista, rasvamäärää on rajoitettava laakerin ylisuuren voitelun estämiseksi.

Jos uudelleenvoiteluväli on pitkä, rasva on vaihdettava mahdollisimman kokonaan. Ennen kuin vaihdetaan toisenlaiseen rasvaan, vierintälaakeri on aina puhdistettava tai rasva on voideltava uudelleen, kunnes vanha rasva on painettu kokonaan ulos laakerista. Tällöin voiteluaineiden sekoitettavuus ja materiaalien yhteensopivuus on tarkistettava etukäteen.