Stick-slip-hatás
A Bornemann Gewindetechnik vállalat több mint 25 éve gyárt menetes orsókat és anyákat szinte minden lehetséges alkalmazási területre, az ipar minden ágában. A gyártás egyik fő területe a beépítésre kész trapézmenetes hajtások gyártása, amelyek orsókból és anyakészletekből állnak, és nagy teherbírású emelőberendezésekhez készülnek, mint amilyeneket a vasúti járművek emelőberendezései, a színházi és színpadi építés, valamint a speciális gépgyártás területén használnak.
Az emelőberendezések megbízható működése szempontjából nagy jelentőséggel bírnak a menetes orsók felületei, valamint a megfelelő kenőanyag kiválasztása. El kell kerülni a hírhedt tapadás-csúszás hatást. Hans Gereke-Bornemann (Bornemann-Gewindetechnik, ügyvezető): „Ha problémákról számolnak be nekünk az orsós emelőberendezésekkel kapcsolatban, általában feltételezhető, hogy az okok között szerepel az alábbi tényezők valamelyike: az orsók felületi minősége, szennyeződések, a rendszer beépítési helyzete, vagy különösen a kenőanyag kiválasztása. Sok esetben azonban a probléma e tényezők többségének komplex keveréke. Ezért a tervezés során mindegyik tényezőt kellőképpen figyelembe kell venni.”
A tapadás-csúszás hatás
A tapadás-csúszás hatás (angolul stick = „tapadás” és slip = „csúszás”), amelyet tapadás-csúszás hatásnak is neveznek, a egymáshoz képest mozgó szilárd testek rángatózó csúszását írja le. Ez a hatás akkor jelentkezik, ha a tapadási súrlódás nagyobb, mint a csúszási súrlódás.
Ez a tribológiai rendszertől függően rezgések kialakulásához vezet, amelyeket a rezonáns felület zajként sugároz ki („visító” és „nyikorgó” orsók). A jelenség általában megszűnik, amint a súrlódó felületeket egy közbenső anyag vagy kenőanyag választja el egymástól. A tapadás-csúszás jelenség műszaki alkalmazásokban gyakran nem kívánatos. A tapadás-csúszás hatás negatív hatásai többek között csapágyaknál, lineáris technikai vezetékeknél vagy emelőtechnikai menetes orsóknál figyelhetők meg.
Ralph Wuertele (Klüber Lubrication, alkalmazástechnikai vezető): „Különösen a nagy teherbírású emelőberendezésekben a nem megfelelő kenőanyagok könnyen alulkentéshez vezethetnek, ami fokozott kopást okoz, és így a berendezés idő előtti meghibásodásához vezet.” Az alulkentés közvetlenül észlelhető kísérőjelenségeként általában a már említett visító és nyikorgó zajok jelentkeznek.
A legrosszabb esetben az ilyen alulközegzés akár teljes emelőrendszerek mikroszkopikus vagy hideghegesztéséhez is vezethet, azaz az anyák „beragadásához”, ami súlyos következményekkel járhat, akár az érintett berendezések meghibásodásáig is.
Itt döntő szerepet játszik a csavar-anyar rendszer anyagpárosítása. Szürkeöntvény és acél anyagpárosítás esetén az anyagokban található vas tartalom elősegítheti a hideghegesztést. Bronz és acél kombinációja esetén a hideghegesztés általában kizárható. Mit kell tehát figyelembe venni, hogy elkerüljük ezeket a rettegett alulkentéses állapotokat, illetve az úgynevezett „stick-slip” hatást?
Anyagkompatibilitás
A kenőanyagnak bizonyíthatóan kompatibilisnek kell lennie a fúvóka és a tömítőanyagokkal. Ha ez nem így lenne, a kenőanyag káros hatással lehet ezekre az anyagokra, és például porózusságot, repedéseket vagy kidudorodásokat okozhat. Ennek következménye szivárgás lenne, ami kenőanyag-veszteséget vagy szennyeződés behatolását eredményezné. Mindkét esetben a hajtógumik, illetve a tömítőrendszer már nem tudná a kívánt módon ellátni a feladatát. A biztonság érdekében a kenőanyag és a hajtógumi- és tömítőanyagok közötti kompatibilitási vizsgálatokat a megengedett legmagasabb üzemi hőmérsékleten legalább 168 órán át kell elvégezni.
Az MFB-Technik hajtógumi-gyártó szerint a hajtógumi megfelelő anyagválasztása, valamint a külső környezeti hatások figyelembevétele fontos kritériumok, amelyek befolyásolják a hajtógumik élettartamát, de amelyeket az ügyfelek gyakran elhanyagolnak.
A menetes orsók felülete
Számos tényező biztosítja, hogy a kenőanyag ott maradjon, ahol szükség van rá. Ide tartozik a menetes orsók és anyák felületi topográfiája, amelyet a Bornemann-Gewindetechnik cég örvénylési eljárással állít elő. Ezáltal mikroszkopikusan kicsi kenőzsebek keletkeznek a menetes felületen. Ezek a kenőzsebek gondoskodnak arról, hogy a kenőanyag nagy felületi terhelés esetén ne nyomódjon el, hanem a felület „völgyeiben” maradjon, mivel a menetprofilok teherviselő oldalai nem érintik.
A hengerlési eljárással gyártott menetes orsók esetében a menetprofil teherviselő oldalán hiányzó kenőzsebek gyakran megakadályozzák, hogy a felvitt kenőanyag megmaradjon, amikor az anyaprofilok nagy felületi terhelés mellett csúsznak az orsón. A kenőanyagot vagy kiszorítja az oldal, vagy az anya elé tolja. Mindenesetre a kenőfilm letörik, ami kezdetben hőmérséklet-emelkedést és tapadás-csúszást okoz, részben fülsiketítő zajokkal, majd később a menetes hajtás tönkremeneteléhez vezet. Moritz von Soden (értékesítési vezető, Bornemann-Gewindetechnik): „Sok ügyfelünk a nehéz teherbírású emelőtechnika területéről származik. Itt következetesen forgácsolt kivitelű menetes orsókat alkalmaznak a nem megfelelő kenésből adódó ismert problémák elkerülése érdekében”.
Ezenkívül a kenőanyag tapadóképessége is fontos szerepet játszik. Ezt a kenőanyag összetétele, konkrétan a sűrítőanyag típusa és mennyisége határozza meg. Ezen felül döntő jelentőségű a felület megtisztítása a kenőanyag felvitele előtt. A fémmegmunkáló folyadékok maradványai például nem kedveznek a tapadásnak.
Utánfolyási viselkedés
Az anya megfelelő menetgeometriája biztosítja, hogy az ne tolja maga előtt a kenőanyagot, hanem gyakorlatilag behúzza azt a kenési résbe. A kenőanyag azonban gyorsan eltávolodhat vagy kilökődhet a súrlódási pontról – de a lehető leggyorsabban vissza kell folynia. Ezért a Klüber Lubrication itt az NLGI 0, vagy még jobb, ha 00 konzisztenciájú folyékony zsírok használatát javasolja. A csavaros rendszereknek természetesen megfelelően jól lezártnak kell lenniük. A zsírmennyiségnek legalább a csavar és a hajtómű közötti térfogat 30%-át kell kitöltenie.
Olajleadás
A csavaros emelőberendezések orsó-anyacsavaros súrlódási rendszerében a viszonylag alacsony csúszási sebességek és a nagy felületi nyomás miatt nem alakulhat ki hidrodinamikai kenőréteg – ami kenéshiányhoz vezethet. Ilyen üzemi körülmények között az adalékanyagok döntő szerepet játszanak a kenőanyag teljesítményében. Mivel az adalékanyagok a kenőzsír olajrészében oldódnak, a kenőzsírnak terhelés alatt elegendő mennyiségű olajat kell leadnia. Jó folyékonysága miatt az olaj az adalékanyagokkal együtt könnyen eljut a tényleges súrlódási ponthoz, és így biztosítja a megbízható kenést.
Korrózióvédelem
A kenőanyaggal szemben támasztott további követelmény a rendszer szivárgásmentességéből fakad: mivel a redőzött tömítés általában nem légmentesen záródik, elvileg nem zárható ki a kondenzvíz képződése a belsejében. Ezért a kenőanyagnak magas vízállósággal kell rendelkeznie, és nagyon jó korrózióvédelmet kell nyújtania.
Marc Schillig (az MFB-Technik Schillig GmbH & Co. KG ügyvezetője): „Mi is rendszeresen szembesülünk a „kondenzvíz” problémájával. Elvileg az a szabály, hogy „a légmentes nem működik”. A mozgások során biztosítani kell a levegőcserét, mivel ellenkező esetben a fúvóka biztosan megsérül. E probléma megoldására kiváló minőségű szűrőket vagy szelepeket alkalmaznak. A kondenzvíz egy elválasztón keresztül, a fúvóka összezáródásakor keletkező túlnyomás hatására kerül a külső környezetbe. Ügyfeleinkkel már számos megoldást megvalósítottunk.”
A Hildesheim közelében, Delligsenben található Bornemann-Gewindetechnik GmbH vállalat 25 éve, 40 alkalmazottal és 3800 m²-es telephelyen gyárt menetes alkatrészeket mindenféle speciális formában, valamint esztergált és marott alkatrészeket. Alapanyagként mindenféle megmunkálható anyagot felhasználnak. Ezen felül a vállalat meghibásodott orsók javítását is vállalja. A menetes orsók standard méretei 10–180 milliméter átmérőjűek és legfeljebb 6 méter hosszúak. A modern megmunkáló központokban h6 mérettűrés tartható. 100 milliméteres orsóátmérő esetén az h6 99,978–100 milliméteres tűrésnek felel meg, így a golyóscsapágyak megfelelően felszerelhetők rájuk. A forgácsolási eljárás segítségével a menetfelületek csiszolási minőséget érnek el. A szállítási idő a megrendelés beérkezésétől számított 2–3 hét.