Anwendungsspezifische Wälzlagereinheiten für die Bodenbearbeitung

Wenn in den Arbeitswerkzeugen einer Landmaschine ein Standard-Wälzlager zum Einsatz kommt, sind die Aussichten auf eine lange Lebensdauer eher gering. Premium-Hersteller der Agrartechnik setzen daher auf kunden- und anwendungsspezifische Wälzlager von NSK, wie das Beispiel eines führenden Herstellers von Sä- und Bodenbearbeitungsmaschinen zeigt.

Bild 1 (nsk-agri-istock…): Kurzscheibeneggen werden von Landwirten wegen ihrer hohen Produktivität geschätzt. Die Lagerungen der einzelnen Scheiben werden hier hoch beansprucht – durch Axiallasten und Verschmutzung

Ein weltweit tätiger Hersteller von Landmaschinen hat in Deutschland seine Kompetenzzentren für Sätechnik und Bodenbearbeitung angesiedelt. Dort werden unter anderem Sä- und Drillmaschinen entwickelt und produziert, die weltweit zum Einsatz kommen und somit unter ganz unterschiedlichen Bedingungen arbeiten.

Bei der Saatbettbereitung, d.h. dem Prozess vor der Ablage des Saatgutes, sind die Komponenten dieser Maschinen sehr hoch beansprucht. Das gilt insbesondere für die Scheibeneggensegmente. Sie lockern die oberste Erdschicht auf und durchmischen den Boden, bevor die unmittelbar nachfolgende Säschar die Furchen zieht, in denen das Saatgut abgelegt wird (Bild 1).

Die scheibenförmigen Werkzeuge der Eggen müssen sich unabhängig von der Bodenbeschaffenheit und der Arbeitstiefe drehen. Deshalb sind Leichtlaufeigenschaften gefragt. Sie fahren mit Arbeitsgeschwindigkeiten bis 18 km/h über unebenen Grund und müssen dabei Schläge durch Steine hinnehmen, die im Boden liegen. Da die Werkzeuge winklig zur Laufrichtung angeordnet sind, wirken dabei starke axiale Belastungen auf die Lagerstellen. Mindestens ebenso kritisch sind Staub, Feuchtigkeit, Schmutz und korrosive Düngemittel. Sie stellen hohe Anforderungen an die Abdichtung der Lager.

Da sich die sehr heterogenen Belastungen, die auf die Lager wirken, nicht vollständig berechnen lassen, sind die Wälzlager von Maschinen der Agrartechnik bewusst überdimensioniert. Eine Herausforderung ist der Schutz vor Staub und Feuchtigkeit, d.h. die Abdichtung. Sie wird immer wichtiger, weil der Klimawandel zu stärkerer Trockenheit und damit zu höherer Staubbelastung führt. Zudem fordern die Landwirte minimalen Serviceaufwand bei größtmöglicher Verfügbarkeit der Maschinen. Hier kommt den Wälzlagern als typischen Verschleißteilen besondere Bedeutung zu.

Da bei diesem Maschinentyp pro Meter Arbeitsbreite acht Werkzeuge den Boden bearbeiten, sind sie mit maximal 48 dieser hochbelasteten Wälzlager ausgestattet. Dabei kommen die von NSK entwickelten Agri Disc Hubs zum Einsatz, die speziell für den Einsatz in Bodenbearbeitungs- und Sämaschinen entwickelt wurden. Das doppelreihige Schrägkugellager mit geteiltem Innenring kann hohe Axial- und Kippkräfte aufnehmen und ist in einer montagefertigen Gehäuseeinheit untergebracht (Bild 2) .

Wie hat NSK die Herausforderung der Abdichtung gelöst? Scheibenseitig ist das Lager zuerst eine über eine statische Dichtung mit drei Dichtlippen und dann über eine dynamische Dichtung mit zwei Dichtlippen abgedichtet. Eine kräftig dimensionierte Andruckplatte schützt das Lager zusätzlich und übernimmt auch die Aufgabe, die gewünschte Vorspannung zu erzeugen.

Dieses Dichtungssystem erweist sich auch bei starken Verunreinigungen, bei Feuchtigkeit und abrasiven bzw. korrosiven Bodenbestandteilen wie Sand und Düngemittel als extrem wirkungsvoll. In Wasserstrahltests wurde darüber hinaus nachgewiesen, dass auch die Beaufschlagung mit dem Hochdruckreiniger keine Beeinträchtigung ihrer Lebensdauer zur Folge hat.

Die Lagereinheit ist mit einem speziellen Hochleistungsfett mit hohem Druckaufnahmevermögen befüllt, das für die gesamte Lebensdauer des Lagers ausgelegt ist. Damit kann man auf die sonst übliche Nachschmiermöglichkeit verzichten. Das spart Zeit und Fett und schont zugleich die Umwelt, denn es wird sichergestellt, dass kein Fett aus der Lagereinheit austreten kann.
Nach den positiven Erfahrungen mit den Agri Disc Hubs untersuchten die Entwickler des Landmaschinenherstellers und von NSK gemeinsam weitere Maschinen mit dem Ziel, die Lagerstellen zu optimieren und deren Lebensdauer zu erhöhen. Diese Arbeit hat z.B. zu verbesserten Lagerstellen an Einzelkornsämaschinen mit Unterfußdüngung – eine extrem abrasive Anwendung – und anderen Bodenbearbeitungsgeräten wie z.B. Kurzscheibeneggen geführt.

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