Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Smörjning av lager i kylmaskiner Roger Tuomas Ove Isaksson Avdelningen för maskinelement Luleå tekniska universitet

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Bakgrund •Lagerproblem vid övergång till miljöanpassade köldmedier –Avsaknad av klor resulterar i sämre gränssiktssmörjning. –Nya oljor kompatibla med de nya miljöanpassade köldmedierna. –Dålig kunskap om hur de nya oljorna fungerar som smörjmedel.

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Projektmål •Dimensioneringskriterier för rullningslager i kylkompressorer. –Generera data som kan användas vid lagerberäkningar och val av olja/köldmedium. –Utveckla testmetoder för olja/köldmedieblandningar. –Studera hur oljans resp. köldmediernas molekylstruktur inverkar på smörjegenskaperna hos rullningslager. •Vad krävs för att erhålla god smörjning? –Min viskositet, last, hastighet, temp etc. •Optimering med avseende på: •Verkningsgrad- effektförluster •Tillförlitlighet – utmattning, slitage mm.

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Deltagande företag •Trane Company •York International •CPI Engineering •SKF •UTC (Carrier)

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Lager val •Arbetsparametrar –Last (spektrum), hastighet och temperatur –Arbetscykeln •Miljön –Lager material – keram, ytbeläggning –Hållare material •Lager typ och konfigurering •Livslängdsberäkning

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Val av smörjmedel

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Verkningsgradens påverkan av viskositet och applicering av smörjmedel •Viskositet ändring 60cst 10cst •Smörjsystemets utformning Oljebad dimma ~2 % högre verkningsgrad ~3 % högre verkningsgrad

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Smörjningens uppgift i en kylmaskin •Reducera friktion •Reducera nötningen •Avlägsna värme •Avlägsna partiklar •Täta •Högre verkningsgrad •Längre serviceintervaller •Bättre tillförlitlighet

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Lagerlivslängd a SKF

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Rullningslagrets funktion Filmtjocklek U h min

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Vilka smörjparametrar påverkas av köldmedium i oljan? •Viskositeten •Tryckviskositeten •Tractions koefficienten (friktionskoefficient) •Anaerob miljö Filmtjockleken Max spänningen Möjlighet till oxid

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Köldmediets inverkan på viskositeten och tryckviskositetets koefficienten.

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Film thickness

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Tryck och spänning i materialet •Spin eller glidning •Ökande tractions koefficient ökar von Mises max spänning och för den mot ytan.

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Tractions koefficientens påverkan av köldmedium

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Haveriexperiment

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Anaerob miljö •Oxid skikt kan ej bildas. •  <1 ger smörj problem. •  <1 rekommenderas att EP additiv används. •Klor fungerade som EP additiv.

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Smörjning med klorerade köldmedier som bildar EP additiv 12,1 % 21,9 % 32,8 % 39,1% R-134a Mobil 68 C/P= 6.2 R-22 Mobil 68 C/P= 6.2

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Vilka maximala köldmediekoncentrationer kan tillåtas för bibehållet liv?

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Testapparat

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Vilka parametrar beror lagrets liv på? Surface distress Spalling fatigue Loading conditions Lubrication Bearing metallurgy Radial load Axial load Frequency Misalignment Vibrations Bending and hoop stresses Temperature Radial load Axial load Frequency Misalignment Vibrations Bending and hoop stresses Temperature Viscosity Surface roughness Contamination Temperature Viscosity Surface roughness Contamination Temperature Steel quality Composition Hardness Ductility Stability Steel quality Composition Hardness Ductility Stability

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Vad räknas som metall-metall kontakt?

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Mätning med Lubcheck •T=0h start av experiment –Fyllning av köldmedium till en viskositet av 30 cP. –Varje minut samplas data punkter med en samplings hastighet av s/sek) •Proceduren upprepas för viskositeterna; 22, 14, 10 and 6 cP.

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Identifikation av maximal köldmediekoncentration

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Metall-metall kontakters beroende av filmtjockleken

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Maximal köldmedie- koncentration 3000 rpm C/P %3000 rpm C/P %

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Identifikation av maximal köldmediekoncentration Tillfredställande smörjning Kontakter inträffar

Smörjning av lager i kylmaskiner Luleå tekniska universitet Artiklar • Lubcheck used as lubrication tuning system • Stress influenced by oil/refrigerant mixtures • Influence of refrigerant on viscosity and pressure- viscosity coefficient • Performance of additized lubricants in refrigeration bearing lubrication • Surface analysis