Mikä on laakeri? Määritelmä, tyypit (kuula- ja rullalaakerit) ja toiminta

Laakeri on laite, joka mahdollistaa kiinteäsuuntaisen liikkeen kahden osan välillä, tyypillisesti pyörimisen tai lineaarisen liikkeen. Laakerit voidaan ryhmitellä karkeasti niiden toimintatavan mukaan. Yleisimpiä monista laakerityypeistä ovat liukulaakerit ja vierintäelementtilaakerit.

Kaksi pääasiallista vierintäelementtilaakerityyppiä ovat kuulalaakerit ja rullalaakerit. Kuulalaakereissa vierintäelimet ovat pallomaisia palloja. Rullalaakereissa vierintäelimet ovat lieriö-, kartio- tai pallorullia. Kuvissa on esitetty kuulalaakerit.

Miten laakeri toimii

Laakerin perustoiminta perustuu kitkan vähentämiseen ja kuorman kantamiseen. Liukulaakerissa kaksi pintaa liukuvat toisiaan vasten ja niiden välille muodostetaan usein ohut voiteluöljy- tai -rasvakerros. Vierintäelementtilaakerissa liukuminen korvataan pyörivillä elementeillä (kuulat tai rullat), jolloin kitka ja kuluminen ovat huomattavasti pienemmät ja hyötysuhde parempi pyörivissä sovelluksissa.

Laakerityypit

Laakereita on monenlaisia, ja ne valitaan käyttökohteen mukaan. Alla yleisimmät luokat ja niiden ominaisuudet:

• Liukulaakerit
  • Yksinkertainen rakenne, voi kestää suuria kuormia ja iskuja.
  • Soveltuvat hitaisiin tai kuormitettuihin sovelluksiin (esim. laiva-akselit, teollisuuden laakeripesät).
  • Vaativat usein hyvän voitelun ja materiaalivalinnan (pronaatio/komposiitti, grafiitti, pronssi tms.) kitkan vähentämiseksi.
• Vierintäelementtilaakerit
  • Tarjoavat alhaisen vierintäkitkan ja tarkan akselin paikoituksen, sopivat korkeille kierrosnopeuksille.
  • Jakautuvat pääasiassa kahteen tyyppiin: kuulalaakerit ja rullalaakerit.

Kuulalaakerit

Kuulalaakerit käyttävät pallomaisia vierintäelementtejä. Niitä on useita alatyyppejä:

• Syväurakuulalaakeri (deep groove) – yleisin tyyppi, kantaa radiaalikuormia ja jonkin verran aksiaalikuormia molempiin suuntiin.
• Kallistuskulmallinen kuulalaakeri (angular contact) – suunniteltu erityisesti aksiaalikuormien ja yhdistettyjen radiaali- ja aksiaalikuormien kantamiseen; käytetään usein pareittain.
• Kartiolaakeri – teknisesti rullalaakerien luokkaan, mutta funktio on läheinen kuulalaakereille, yleinen pyörännapoina autoissa.
• Laakeriyhdistelmät ja erikoisversiot – esimerkiksi laakereita, joissa on sisäänrakennettu tiiviste tai laakeripesä.

Rullalaakerit

Rullalaakerit käyttävät sylinteri-, kartio- tai pallorullia vierintäelementteinä ja soveltuvat suurempiin kuormiin kuin kuulat:

• Sylinterirullalaakeri – suuri radiaalikapasiteetti, pieni aksiaalikapasiteetti.
• Kartiomainen rullalaakeri (tapered) – kantaa sekä radiaali- että aksiaalikuormia; yleinen pyörä- ja voimansiirto-sovelluksissa.
• Pallorullalaakeri (spherical roller) – itsekohdistuva, kestää epäkeskisyyttä ja suuria radiaali- sekä jonkin verran aksiaalikuormia.

Materiaalit, voitelu ja tiivistykset

Laakereiden liikkuvat osat valmistetaan yleensä erikoisteräksestä tai joskus keraameista, ja pinnoitteita käytetään korroosion tai tarttumisen vähentämiseen. Voitelu on kriittinen: öljyvoitelu sopii korkeille lämpötiloille ja suurille nopeuksille, rasvavoitelu on yleinen huoltovapaammissa sovelluksissa. Tiivisteet estävät lian ja kosteuden pääsyn laakeriin ja pidentävät käyttöikää.

Valintakriteerit

Laakeria valittaessa tulee huomioida ainakin seuraavat seikat:

• Kuorman tyyppi ja suuruus (radiaalinen vs. aksiaalinen)
• Kierrosnopeus ja momentti
• Ympäristöolosuhteet (lämpötila, kosteus, lika, kemikaalit)
• Tarvittava käyttöikä ja huoltoväli
• Sopiva voitelumenetelmä ja tiivistys

Yleisiä vikoja ja niiden syyt

• Pintaväsymä (pitting) – syntyy toistuvasta rasituksesta ja huonosta voitelusta.
• Kuluminen ja kitka – seurausta riittämättömästä voitelusta tai epäpuhtauksista.
• Ylikuumeneminen – liian alhainen voitelu tai liian kova kuormitus.
• Korrosio – epäsopiva materiaali tai puutteellinen tiivistys/voitelu.

Käyttökohteita

Laakereita käytetään lähes kaikessa mekaanisessa tekniikassa: sähkömoottorit, vaihteistot, kuljetinhihnat, ajoneuvot (pyörännavat, pyörivä voimansiirto), teollisuuden koneet ja laivat. Oikein valittu ja huollettu laakeri parantaa koneen luotettavuutta ja energiatehokkuutta.

Kesto ja laskentaperusteet

Laakerin elinikää arvioidaan usein L10-eliniällä (se aika, jonka 90 % laakereista kestää ilman väsymisvikaa). Elinikälaskelmat perustuvat dynaamiseen kantokykyyn (C) ja kuormitukseen, ja niissä käytetään standardoituja kaavoja (esim. ISO- tai ABMA-standardit). Oikea valinta, asennus ja voitelu pidentävät todellista käyttöikää merkittävästi.

Yhteenvetona: laakeri on keskeinen komponentti, joka mahdollistaa sujuvan liikkeen ja kantaa kuormia. Kuula- ja rullalaakerit ovat yleisimpiä vierintäelementtilaakereita, mutta laakerityyppi valitaan aina sovelluksen vaatimusten perusteella.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on laakeri?

K: Miten laakerit luokitellaan niiden toiminnallisuuden perusteella?

K: Mitä ovat kuulalaakerit?

K: Mitä ovat rullalaakerit?

K: Mitkä ovat kaksi pääasiallista vierintäelementtilaakerityyppiä?

K: Miten liukulaakerit eroavat vierintäelementtilaakereista?

K: Minkä tyyppinen laakeri on kuvissa?

Hae kirjaimella