Specjalne łożyska toczne do siewników

Ze względu na ciężkie warunki pracy, którym muszą sprostać maszyny stosowane w aplikacjach rolniczych, stosowane w nich standardowe łożyska mają bardzo ograniczone możliwości osiągnięcia dużej trwałości eksploatacyjnej. Mając pełną świadomość tego faktu, wiodący producenci wysokiej jakości maszyn rolniczych, tacy jak Kverneland Group, zaufali łożyskom NSK dedykowanym dla sektora rolniczego.

Równina Soester, położona na wschód od Dortmundu (Niemcy), to jeden z najbardziej żyznych regionów w Europie, co sprawia, że jest to idealna lokalizacja dla centrum kompetencyjnego technologii siewnych oraz siedziby oddziału Soil Processing Division Kverneland Group. W Soest opracowuje się i produkuje na wielką skalę maszyny siewne i uprawowe, aby zaspokoić duży popyt Europie, jak również wzrastające zapotrzebowanie zgłaszane przez klientów ze Stanów Zjednoczonych i Azji.

W przygotowywania gleby do siewu komponenty maszyn są narażane na ekstremalnie wysokie naprężenia - w szczególności segment brony talerzowej tzw. agregatu uprawowo-siewnego. Brony talerzowe są używane do spulchniania i rozbijania gleby zanim redlice wysiewające wyżłobią bruzdy gotowe do przyjęcia nasion.

Talerze bron powinny toczyć się po wszystkich rodzajach gruntu i na różnych głębokościach gleby. Z tego powodu bardzo istotne jest zapewnienie niskiego tarcia. Narzędzia poruszają się do przodu na nierównym gruncie z prędkością roboczą do 18 km/h i muszą wytrzymywać uderzenia kamieni. Ze względu na ustawienie talerzy pod kątem do kierunku ruchu łożyska są narażone na występowanie dużych sił osiowych, nie wspominając o zagrożeniach ze strony środowiska, takich jak pył, wilgoć, zanieczyszczenia i żrące nawozy.

„Nie można precyzyjnie określić charakteru i wielkości naprężeń oddziałujących na łożyska, dlatego w przypadku łożysk do maszyn rolniczych zawsze projektuje się je tak, aby były znacznie większe niż jest to potrzebne”, mówi Volker Schanzenbach, kierownik działu BiR Kverneland Group Soest GmbH. „Główne wyzwanie związane jest więc nie z określeniem wielkości łożyska, a z uszczelnieniem, które zabezpiecza łożyska przed pyłem i wilgocią”.
Wyzwanie to jest jeszcze spotęgowane przez ostatnie zmiany klimatu, które prowadzą do wysuszania gleby i, w konsekwencji, do powstawania większej ilości pyłu. Co więcej, poziom wydajności oczekiwany przez nowoczesne rolnictwo oznacza, że zużycie paliwa, prędkość robocza, koszty konserwacji i dyspozycyjność maszyn uzyskują coraz wyższy priorytet. Wyraźnie widać, że wydajność łożysk jeszcze nigdy nie odgrywała tak ważnej roli.

Maszyny Kverneland posiadają osiem narzędzi na każdy metr szerokości roboczej. Oznacza to, że mogą być wyposażone w nawet 48 wysoko obciążonych łożysk tocznych. Aby mieć pewność, że łożyska będą się sprawdzać w ciężkich warunkach pracy spółka wykorzystuje obecnie solidne i trwałe rozwiązanie firmy NSK znane jako piasta Agro. Opracowane specjalnie dla maszyn uprawowych i siewnych, składają się z łożysk kulkowych skośnych dwurzędowych (o kącie działania 40°) z oddzielnym pierścieniem wewnętrznym, który został zaprojektowany tak, aby wytrzymywać duże obciążenia osiowe i zginające. Zapewniając wartość dodaną rozwiązania, NSK montuje łożyska w oprawach gotowych do instalacji, co upraszcza montaż dla Kverneland Group.

Aby sprostać wyzwaniom związanym z uszczelnianiem łożysk, firma NSK po stronie talerza (po stronie przeciwnej do obudowy łożyska) dodała uszczelkę statyczną z trzema wargami uszczelniającymi oraz uszczelnienie dynamiczne z dwoma wargami uszczelniającymi pomiędzy zespołem łożyska i uchwytem talerza. Dodatkową ochronę łożyska zapewnia płyta dociskowa, która służy także do generowania pożądanego napięcia wstępnego w łożysku.

Według Kverneland Group, ten innowacyjny system uszczelnień udowodnił swoją wysoką skuteczność nawet w przypadku wysokiego zapylenia, wilgoci czy w obecności znajdujących się w glebie substancji ściernych lub żrących, takich jak piasek lub nawozy sztuczne. Testy obejmujące wystawienie produktów na działanie wody dowiodły, że nawet w przypadku czyszczenia pod dużym ciśnieniem nie następuje żadne ograniczenie wytrzymałości i żywotności łożysk.

Łożyska są wypełnione specjalnym, wysokiej jakości smarem charakteryzującym się odpornością na wysokie naciski, zaprojektowanym do pracy przez cały okres eksploatacji łożyska. Własność ta sprawia, że pomimo ciężkich warunków użytkowania, nie ma potrzeby późniejszego uzupełniania środka smarnego, co oszczędza czas i sam środek smarny, a jednocześnie ogranicza negatywny wpływ na środowisko naturalne.

Po pozytywnym doświadczeniu z wykorzystaniem piasty Agro, inżynierowie Kverneland Group (która została przejęta przez koncern Kubota w 2012 r.) oraz NSK zbadali inne maszyny pod kątem optymalizacji umiejscowienia łożysk oraz zwiększenia ich żywotności. Analiza ta doprowadziła do poprawy pracy węzłów łożyskowych w bronach talerzowych firmy Kverneland, gdzie obecnie używane są łożyska kulkowe skośne dwurzędowe bez kołnierza (ale z promieniowym uszczelnieniem wału po jednej stronie). W innych węzłach łożyskowych maszyny siewne wykorzystują łożyska kulkowe jednorzędowe (łożyska czteropunktowe z poszerzonym pierścieniem wewnętrznym oraz uszczelką z odrzutnikiem po jednej stronie). W zależności od zastosowania wykorzystywane są różne kształty oraz materiały uszczelek.

NSK opracowała także na zamówienie łożyska toczne dla redlic wysiewających Kverneland stosowanych w pojedynczych agregatach siewno-uprawowych z możliwością nawożenia powierzchniowego (ekstremalnie ścierna aplikacja), jak również dla maszyn do kultywacji gleby, takich jak krótkie brony talerzowe...