Under ett seminarium i oktober presenterade SKF sin kommande konfigurerare som förenklar livet för maskinkonstruktörer. Konfigureraren är framtagen speciellt för drivlinan på elbilar, men planerna är att ta fram motsvarande hjälpmedel för andra industrisektorer. SKF presenterade också bland annat sina hybridlager, för särskilt krävande tillämpningar.

Den tid är för länge sedan förbi då konstruktören valde ett lager ur SKF:s katalog (i pappersform) och därefter försökte ta reda på om det uppfyllde alla krav som konstruktionen i övrigt (utrymme, viktbegränsning med mera) ställe på lagret, tillsammans med faktorer som leveranstid och pris.

Under perioden efter de svunna tiderna har SKF erbjudit olika konstruktionshjälpmedel i form av bland annat unika CAD-hjälpmedel tillgängliga på webben. Dessa ställde ändå ganska stora krav på kundens kunskaper om lager. Med SKF:s konfigurerare kommer allt att bli mycket enklare för att hitta inte bara ett lager som klarar de fysiska kraven utan också innebär en optimal avvägning mellan prestanda, pris och tillgänglighet.

Jämför med en bilköpare

En relevant jämförelse kan göras med privatkunden som ska köpa en ny bil. Kunden önskar vissa prestanda och utföranden och leverantören sätter sedan samman en sådan bil.

– På motsvarande sätt kan ingenjören gå tillväga som behöver lager till sin konstruktion, berättar Victoria Van Camp, teknisk direktör hos SKF. Ingenjören ska inte behöva vara expert på lager, det är vi som är experter.

– Du kan inleda jobbet att välja lager på morgonen och redan på eftermiddagen har du en lösning som tillgodoser kraven på teknisk prestanda, kostnad och leveransmöjligheter, meddelar Victoria Van Camp.

Den första versionen av konfigureraren är utvecklad för elbilsindustrin och lanseras före årets slut. Senare kommer versioner för andra sektorer.

– Och på sikt vill vi bygga in artificiell intelligens i dessa verktyg. Vi ser framför oss ett läge då valet av lager är automatiskt och varje konstruktör har en lagerexpert laddad med artificiell intelligens i sin egen dator, avslutar Victoria Van Camp.

Allt det nya förändrar och underlättar ingenjörernas arbetssätt radikalt.

Bättre beräkningsmodell för hybridlager

Hybridlager har rullande element av keramik (silikonnitrid) inuti ringar av stål. Under mer än 50 år har hybridlager använts i tillämpningar som kännetecknas av höga rotationshastigheter och hög precision, som exempelvis i spindlarna till bearbetande maskiner. Hybridlager används också i drivlinan till elbilar samt i industriella pumpar och kompressorer. Dessa lager har låg vikt, bra elektrisk motståndskraft, och klarar användning där smörjningen är dålig och miljön kontaminerar lagrens ytor. Att lagren är lättare reducerar centrifugalkrafterna i dem. Det keramiska materialet har också mindre termisk expansion än stål.

Det har visat sig att i många fall har hybridlager en betydligt högre livslängd än stållager. Problemet hittills har varit att beräkna livslängden för hybridlager.

– Det beräkningssätt som har använts är utvecklat för lager av stål och tar bara hänsyn till den inre utmattningen i stålet och inte till vad som händer på ytan, berättar Guillermo Morales-Espejel, forskningsledare på SKF.

Ny modell

Han har tillsammans med medarbetare utvecklat ett nytt sätt att kalkylera – Generalized Bearing Life Model – GBLM. Flertalet lagerskador som inträffar beror inte på problem inne i materialet, utan beror på vad som händer på ytan. Hybridlager klarar låggradig smörjning och kontaminering med partiklar mycket bättre än lager av stål. SKF utvecklade en komplementär modell för att beräkna utmattning och skador på ytorna av materialen. Mängder av uthållighetstester utfördes med ett trettiotal olika lager i skiftande miljöer och med varierande mekaniska laster. Man ville kartlägga alla faktorer som kan leda till lagerskador och haverier.

– När ett lager belastas hårt, men kan rulla i en ren miljö och med god smörjning, då är det sannolikt den inre utmattningen som begränsar livslängden och då vinner stållaget över hybridlagret. Men många lager arbetar under lägre belastning och med dålig smörjning i kontaminerade miljöer och då kommer ett hybridlager att vinna tack vare mycket längre livslängd, förklarar Guillermo Morales-Espejel.

Det finns exempel på åtta respektive hundra gånger längre livslängd. Hydridlager kommer allt oftare väl till pass, eftersom vi ser mer av lågviskösa smörjmedel som dessutom används sparsamt. Bakom detta ligger energieffektivisering och miljökrav.

Elektriskt motstånd

Hybridlager har högre elektriskt motstånd och klarar mer av elektriska strömmar som annars bryter ner smörjfilmer och orsakar ytskador på de rullande elementen i lagren.

– I tillämpningar i allt från lokmotorer och elbilar till industripumpar, är det bara hybridlager som erbjuder den nödvändiga kombinationen av låg energikonsumtion och hög tillförlitlighet under de omständigheter som råder, fortsätter Guillermo Morales-Espejel.

Hybridlager är visserligen dyra, men priset på dem har sjunkit under senare år. Beroende på applikation och vilken miljö lagren ska verka i, är det inte klart att hybridlager alltid är bästa valet. Och bland annat därför är det så viktigt att använda beräkningsmetoden GBLM som SKF har utvecklat.