Das Dilemma von Präzision und Lebensdauer von Servomotoren —— Die „Effizienzrevo

I. Kundenhintergrund und Kernprobleme

Ein großes Automatisierungsgeräteunternehmen bietet Produkte wie elektronische Fertigungsanlagen (z. B. PCB-Bohrmaschinen), Werkzeugmaschinen zur Verarbeitung von Automobilteilen und Logistik-Lagerroboter an. Sein zentrales Antriebselement sind selbst entwickelte Servomotoren mit einem Leistungsbereich von 0,75kW bis 22kW. Die Servomotoren des Unternehmens weisen drei zentrale Probleme auf:

Schneller Präzisionsverlust: Das Lagerspiel erhöht sich nach 3 Monaten Betrieb von anfänglichen 0,005mm auf 0,015mm, was zu einem Rückgang der Motorendrehpräzision und einer Ausschussrate von 5% bei verarbeiteten Werkstücken führt.

Kurze Lebensdauer und hohe Wartungskosten: Häufige Start-Stopp-Zyklen und hohe Belastungen (Axillast von 12kN) führen zu einer durchschnittlichen Lagerlebensdauer von nur 6 Monaten. Ein einzelner Lagerwechsel erfordert einen 8-stündigen Maschinenstillstand, die jährlichen Wartungskosten übersteigen 300.000 Renminbi.

Starke Erwärmung bei hohen Geschwindigkeiten: Bei einer hohen Drehzahl von 10.000 U/min beträgt die Lagererwärmung 75℃, was den Überhitzungsschutz des Motors auslöst und häufige Unterbrechungen der Produktionslinie verursacht.

II. Individuelle SKL-Lösung

SKL hat für den Kunden eine Lösung mit ultrasgenauen einreihigen Winkelkontaktkugellagern entwickelt, mit der folgenden Kernkonfiguration:

Lagermodell: SKL 7012-C-T-P4S (Ultrasgenaues einreihiges Winkelkontaktkugellager, Paarungsart: Rücken an Rücken DB)

Kerntechnische Highlights

Materialaufrüstung: Die Innen- und Außenringe bestehen aus SUS440C-Martensit-Stahl und werden mit Vakuumhärtung + Tieftemperung behandelt, wodurch eine Härte von HRC60-62 und eine 15%ige Verbesserung der Zähigkeit erzielt werden. Die Wälzkörper bestehen aus Siliziumnitrid (Si₃N₄)-Keramik mit einer Dichte von nur 3,2g/cm³ (40% von Stahlkugeln), die die Zentrifugalkraft um 60% reduziert und die Hochgeschwindigkeitsreibung effektiv minimiert.

Strukturoptimierung: Ein Kontaktwinkel von 15° ist auf die Axillastanforderungen von Servomotoren abgestimmt; der Krümmungsradiuskoeffizient der Laufbahn wird auf 0,52 optimiert, wodurch die Kontaktspannung um 18% verringert wird. Ein laminiertes Phenolharz-Fensterkäfig wird verwendet, das durch geringes Gewicht und hohe Abriebfestigkeit zeichnet und eine gleichmäßige Verteilung der Wälzkörper gewährleistet.

Präzisions- und Schmierkontrolle: Die Maßtoleranz entspricht der Klasse P4, die Drehpräzision erreicht Klasse P2 und der Radialschwankung beträgt ≤1μm. Ein Öl-Luft-Schmiersystem ist installiert, das durch umlaufende Schmiernuten und radiale Ölbohrungen am Lageraußenring eine präzise Schmierung des Laufbahnkontaktbereichs realisiert und die Erwärmung um 25% reduziert.

III. Anwendungsergebnisse und Datenverifikation

Seit Januar 2025 hat das Automatisierungsgeräteunternehmen SKL-Ultrasgenaue Lager in 200 Servomotoren (hauptsächlich in PCB-Bohrmaschinen und Werkzeugmaschinen zur Verarbeitung von Automobilteilen) eingesetzt, was zu einer signifikanten Verbesserung der Geräteleistung und der Produktions-effizienz geführt hat. Die Kerndaten sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

IV. Kernwert von SKL-Lagern in Motoranwendungen

Wie aus dem oben genannten Fall hervorgeht, löst SKL-Lager die zentralen Probleme im Motorbetrieb wie Präzisionsverlust, kurze Lebensdauer und Überhitzung durch eine systematische Lösung aus Materialinnovation + Strukturoptimierung + Schmieranpassung. Sein Kernwert zeigt sich in drei Aspekten:

Technologischer Durchbruch: Durch Technologien wie elektrische Isolationsbeschichtung, keramische Wälzkörper und ultrasgenaue Bearbeitung bricht SKL die physikalischen Grenzen traditioneller Lager und passt sich den hochfrequenten, hochgeschwindigen und hochbelasteten Betriebsbedingungen von Motoren an.

Kostenoptimierung: Verlängerung der Lagerlebensdauer, Reduzierung von Maschinenstillständen, Senkung von Wartungskosten und Produktionsverlusten sowie Schaffung direkter wirtschaftlicher Vorteile für Kunden.

Effizienzsteigerung: Verbesserung der Motorpräzision und Energieeffizienz, Unterstützung von Kunden bei der Qualitätsverbesserung ihrer Produkte und der Eroberung des High-End-Marktes sowie Erreichen der doppelten Ziele von Kostensenkung und Effizienzsteigerung.

Zukünftig, als Motoren sich in Richtung höhere Geschwindigkeit, höhere Präzision und geringeren Kohlenstoffverbrauch entwickeln, wird SKL weiterhin technologische Innovation zum Kern machen, wettbewerbsfähigere Lagerlösungen für die globale Motorindustrie bereitstellen und die Modernisierung industrieller Ausrüstung sowie die Transformation zur grünen Fertigung vorantreiben.