Всичко за живота на лагера

Всичко за живота на лагера

Животът на лагерите е един от ключовите фактори, които определят живота на механичното оборудване. След определяне на работното пространство на лагера, за даден диаметър на отвора на вала е възможно да се намерят стандартни лагери с различни външни диаметри и ширини. Тъй като външният диаметър и ширината на лагера се увеличават, динамичният капацитет на натоварване се увеличава съответно, като по този начин се увеличава номиналният живот на лагера. След като натоварването и скоростта на лагерите са определени, въпросът сега става: „Колко часа номинален живот изисква една добре проектирана машина?“ Понякога това е продиктувано от специфични индустриални стандарти или фирмени политики въз основа на индустрията и местоположението на клиента. на. В една индустрия може да е напълно приемливо крайните потребители да обслужват оборудването веднъж годишно, като сменят лагери, уплътнения и т.н. В друга индустрия лагерите имат експлоатационен живот от най-малко десет години. Честотата на използване на оборудването също трябва да се вземе предвид при определяне на минималната очаквана номинална стойност на живота.

AUbearing - водещ производител на лагери

AUbearing произвежда над 8,000 вида лагери, използвани в различни индустрии в Съединените щати и по света. Лагерите от промишлен клас, произведени от Aubearing, не само осигуряват дълъг експлоатационен живот според стандартите за умора при търкаляне, но конструкцията на лагера също трябва да се вземе предвид въз основа на приложението, за да се предотвратят удари, претоварване и случайни отклонения при висока скорост. За тази цел дизайнът на всеки лагер е оптимизиран.

Aubearing

Носеща динамична товароносимост – C

Въз основа на номиналното динамично натоварване, което е чисто радиално натоварване с постоянна посока и постоянна величина (за радиални лагери) или централно аксиално натоварване (за аксиални лагери), в този случай може да се получи основен номинален живот от 1 милион оборота. Стойността на този важен лагерен параметър C е показана във всяка таблица на лагерите, с изключение на лагерите на куката на крана. Основната номинална динамична товароносимост показва способността на лагера да издържа на умора при търкаляне и се определя като основната номинална динамична радиална товароносимост (< ai=3>Cr) за радиални лагери и основната номинална динамична аксиална товароносимост (Ca) за аксиални лагери. Тези стойности са определени от асоциации като Американската асоциация на производителите на лагери (ABMA) и Международната организация за стандартизация (ISO) за изчисляване на динамичните натоварвания върху лагерите. Динамичното натоварване на лагера се използва за прогнозиране на номиналния живот на всеки лагер при очакваното натоварване и скорост. Най-общо казано, един лагер може да издържи само максимално работно натоварване, равно на половината от неговата динамична товароносимост на лагера.

Динамично и статично натоварване на лагера

Статичен капацитет - Co

Статичният капацитет на лагера Co е максималното натоварване, което може безопасно да бъде приложено към невъртящ се лагер, без да причини повреда на последващата работа на лагера. Базира се на изчисленото контактно напрежение в центъра на най-силно натоварения търкалящ елемент в контакт с вътрешния пръстен. Нивата на напрежение за трите типа лагери са:

– Саморегулиращите се сачмени лагери са 4600 MPa (667,000 XNUMX psi)
– 4200 MPa (609,000 XNUMX psi) за всички други сачмени лагери
– Всички ролкови лагери са 4000 MPa (580,000 XNUMX psi)

Изчисляване на номиналния живот на лагера

Основният номинален живот L10 се отнася за условията на употреба на висококачествени производствени лагери с експлоатационен живот от 90% надеждност при нормална употреба. Вътрешността на лагера е изработена от лагерни стоманени материали, определени от JIS или стандартен дизайн, изработен от еквивалентни материали. Връзката между основната динамична товароносимост и динамичното натоварване. Еквивалентното натоварване и основният номинален живот на лагера могат да бъдат изразени чрез уравнение (5-1). Тази формула за изчисляване на живота не е приложима за лагери C0, които се влияят от фактори като пластична деформация на контактните повърхности на пистата и търкалящия елемент поради изключително високи условия на натоварване (когато P надвишава номиналното основно статично натоварване) (вижте основното статично натоварване номинална стойност и статично еквивалентно натоварване) или 0.5C) или обратното, за условия на натоварване на лагера, повлияни от фактори като контактни повърхности на релсови пътеки и плъзгане на търкалящи се елементи поради изключително ниско приплъзване. Това е времето, през което набор от привидно идентични лагери ще премине или надхвърли, преди да се развие разцепване от умора. Основната формула за изчисляване на номиналния живот на лагер L10 е (1-1):

Живот на лагера 1
2

За изчисляване на основния номинален живот на лагер се използва уравнение (1-2) за работа с постоянна скорост; когато лагерът се използва в железопътен подвижен състав или автомобили, по отношение на разстоянието на пътуване (km), се използва уравнение (1-3).

Следователно динамичният еквивалентен товар е P и скоростта на въртене е n; тогава можете да се обърнете към таблицата със спецификациите на лагерите, за да изберете най-подходящия размер на лагера за конкретната цел. C може да изчисли основната формула за динамично натоварване (1-4); препоръчителният експлоатационен живот на лагера варира в зависимост от машината, използваща лагера, както е показано в Таблица 1-5 Препоръчителен експлоатационен живот на лагера (справка) .

3 1

Препоръчай на
Коефициентът на експлоатационен живот (fh) и коефициентът на скоростта на въртене nf се изчисляват съгласно уравнение (1-2), както следва:

4

Само за справка, стойностите на fn, fh и L10h могат лесно да бъдат получени чрез използване на номограмата, приложена към този каталог, като опростен метод.

5

[Справка] Скорост (n) и нейният коефициент (f< ai=4>n), коефициент на експлоатационен живот (fh) и основен номинален живот (L10h)

Комбинирани радиални и осови натоварвания

Всички сачмени и ролкови лагери могат да издържат на големи аксиални натоварвания. Когато възникнат комбинирани радиални и аксиални натоварвания, трябва да се изчисли „еквивалентното натоварване на лагера“ P, използвано във формулата за номинален живот. Това изчисление може да бъде донякъде сложно, тъй като зависи от относителните величини на радиалните и тяговите натоварвания едно спрямо друго и контактния ъгъл, създаден от лагера. Би било твърде трудно да се демонстрира изчислението на P за всички показани типове лагери. За конусни ролкови лагери се използва коефициентът на натискане „K“. За всякакви изчисления на номиналния живот, изискващи комбинация от радиални и осови натоварвания, моля, свържете се с Aubearing.

Радиално-цилиндричните ролкови лагери с срещуположни фланци на вътрешния и външния пръстен имат ограничена способност да издържат натоварвания на тягата по дължината на ролките. Приемливите натоварвания на тягата са тези, които използват ролкови краища и фланци за периодична тяга и позициониране. Тъй като всички натоварвания на натиск ще бъдат перпендикулярни на радиалните натоварвания и ще се използват различни контактни повърхности на лагера, натоварванията на натиск по дължината на ролката не са фактор при изчисленията на живота на лагера.

Комбинирани радиални и осови натоварвания

Различни натоварвания и скорости

Лагерите не работят при постоянно натоварване или скорост в много приложения и може да не е икономично да изберете лагер с конкретен номинален живот (в часове) въз основа на най-лошите условия на работа. Обикновено работен цикъл може да се дефинира за различни работни условия (натоварване и скорост) и процентното време при всяко работно състояние. Подобни ситуации възникват и при някои машини, които произвеждат възвратно-постъпателно движение. Освен това, тези два примера могат да се комбинират за няколко очаквани работни условия с възвратно-постъпателно движение и различни пикови натоварвания и скорости. Изчисляването на номиналния живот за промени в натоварването и скоростта първо изисква изчисляване на номиналния живот L10 за всяко работно състояние на работния цикъл. След това използвайте формулата по-долу, за да комбинирате индивидуалния живот на L10 с номиналния живот за целия работен цикъл.

6

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit Tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

  • T1, T2, T = процент от времето при различни условия, изразен като n след десетична запетая

  • T1 + T2 + … T< /span> = 1n

  • Lp1, Lp2, L = Живот в часове за постоянен цикъл на натоварване и скорост pn

Осцилиращ товар

Лагерът не се върти напълно по време на работа, но има амплитуда на трептене. Можем да използваме следната формула, за да изчислим по-ниското еквивалентно радиално натоварване на лагера:

Pe = Po x (β/ 90)1/e

  • Pe = еквивалентно динамично радиално натоварване

  • Po = действително осцилиращо радиално натоварване

  • β = ъгъл на завъртане в градуси

  • e = 10/3 (ролков лагер) 3.0 (съчмен лагер)

Разделете радиалните и осовите натоварвания

В някои приложения лагерите са подложени на много високи радиални и осови натоварвания. За приложения, подложени на двата типа натоварване, по-добрият дизайн е да се осигурят отделни лагери за радиални или осови натоварвания. Ако случаят е такъв, конструкторът на машината трябва да внимава, за да гарантира, че радиалните лагери носят само радиални натоварвания, а опорните лагери носят само осови натоварвания. Един добър начин да се постигне това е да се използва цилиндричен ролков лагер с прав пръстен в „радиална“ позиция, тъй като този лагер не може да се справи с никакви натискащи сили. Двойка ъглови контактни лагери или конусни ролкови лагери с голям ъгъл обикновено са добър избор за носене на натоварвания, но те трябва да бъдат защитени от всякакви радиални натоварвания. Един от начините да се постигне това е външният пръстен да пасне много свободно в корпуса: обикновено 0.5 мм/0.020 инча. до 1.0 мм/0.040 инча.

Корекционни фактори за живота на лагера

Факторите за коригиране на живота на лагерите позволяват на производителите на оригинално оборудване да предвидят по-добре действителния експлоатационен живот и надеждността на лагерите, които избирате и инсталирате във вашето оборудване. Коригираният номинален живот на L10 се изчислява по следната формула:

Lna = a1 x a2 x a3 x L10

  • Lna = коригиран номинален живот

  • a1 = коефициент на коригиране на надеждността на живота

  • a2 = коефициент на корекция на живота за специални характеристики на лагера (напр. материал)

  • a3 = коефициент на корекция на живота за работни условия, смазване, чистота и др.

Коефициентите за корекция на живота a1, a2 и a3 теоретично могат да бъдат по-големи или по-малки от 1.0, в зависимост от тяхната оценка.

Корекция на надеждността на живота - a1

Производителите на оборудване трябва да подобрят надеждността на избраните лагери, за да предвидят по-дълги експлоатационни времена. Факторът a1, показан по-долу, се използва за увеличаване на стойността на надеждността. Ако стойността L10, изчислена с помощта на коефициента a1, е неприемливо ниска, ще трябва да се избере лагер с по-голяма динамична товароносимост. (Цитат от JIS B 1518: 2013)

Надеждност, %Lnmα1
90L10m1
95L5m0.64
96L4m0.55
97L3m0.47
98L2m0.37
99L1m0.25
99.2L0.8m0.22
99.4L0.6m0.19
99.6L0.4m0.16
99.8L0.2m0.12
99.9L0.1m0.093
99.92L0.08m0.087
99.94L0.06m0.080
99.95L0.05m0.077

Коефициент на корекция на живота за специални характеристики на лагера - a2

Особено през последните години имаше много подобрения в дизайна и производството на лагерите, които бяха потвърдени в тестове за живот, което доведе до подобрени времена L10. Някои от тези подобрения са:

  • Подобрете покритието на повърхността

  • Подобрени материали и термична обработка

  • Ролки и коловози

Фактор за корекция на живота: αISO

а) Системен подход

Различните ефекти върху живота на лагера са взаимозависими. Систематичният метод за изчисляване на коригирания живот е оценен като практически метод за определяне на коефициента на корекция на живота αISO (вижте Фигура 5-1). Корекционният коефициент на живот αISO се изчислява по следната формула. Има диаграми за всеки тип лагер (радиални сачмени лагери, радиални ролкови лагери, аксиални сачмени лагери и аксиални ролкови лагери). (Всяка фигура (Фигури 5-2 до 5-5) е цитирана от JIS B 1518≤50. ISOα
Обърнете внимание, че при реална употреба това е зададено на коефициента на модификация през целия живот: 2013.)

7
8

Фигура 1-1 Системно решение

9

1-2 Корекционен коефициент на живот αISO (радиален сачмен лагер)

10

1-3 Корекционен коефициент на живот αISO (радиално-ролков лагер)

11

1-4 Корекционен коефициент на живот αISO (аксиален сачмен лагер)

12

1-5 Корекционен коефициент на живот αISO (аксиален ролков лагер)

b) Граница на натоварване на умора: Cu

При същото качество, стига състоянието на натоварване да не надвишава определена стойност и в среда с добри условия на смазване, ниво на чистота на смазване и други работни условия, животът на лагера е теоретично неограничен. За лагери, изработени от като цяло висококачествени материали и качество на производство, границата на напрежението на умора се достига, когато контактното напрежение между коловоза и търкалящите се елементи е приблизително 1.5 GPa. Ако едното или и двете от качеството на материала и качеството на производство е по-ниско, границата на напрежението на умора също ще бъде по-ниска. Терминът „граница на натоварване от умора“ се отнася до граница на натоварване от умора. Cu се дефинира като „натоварването на лагера, което току-що достига границата на напрежението на умора при най-тежкия товар „контакт с пистовото колело“ ISO 281:2007. И се влияе от фактори като тип, размер и материал на лагера. Относно специалните лагери, които не са изброени в този каталог За подробна информация относно границите на натоварване на умора на други лагери, моля, свържете се с Aubearing.

в) Фактор на замърсяване: ек

Ако твърди частици от замърсена смазка се хванат между каналите и търкалящите елементи, може да се образуват вдлъбнатини върху едната или и двете от пътеките и търкалящите елементи. Тези вдлъбнатини ще причинят локално повишаване на налягането, като по този начин ще съкратят живота. Скъсеният живот поради замърсяване на смазочния материал може да се изчисли според степента на замърсяване, тоест коефициентът на замърсяване ec. Показаният в таблицата Dpw е диаметърът на кръговия кръг на комплекта топка/ролка, просто изразен като < /span>: вътрешен диаметър) Съответни специални За подробности като условия на смазване или подробно проучване, моля, свържете се с JTEKT. d: външен диаметър, D)/2. (d=(D+pwD

Ниво на замърсяванеec
Dpw<100mmDpw≧100 мм
Изключително висока чистота: Размерът на частиците е приблизително равен на дебелината на филма на смазочното масло, това се установява в среда на лабораторно ниво.11
Висока чистота: маслото е филтрирано от изключително фин филтър, това се установява при стандартни лагери, напълнени с грес, и уплътнени лагери.0.8 ~ 0.60.9 ~ 0.8
Стандартна чистота: маслото е филтрирано с фин филтър, това се установява при стандартни гресирани лагери и екранирани лагери.0.6 ~ 0.50.8 ~ 0.6
Минимално замърсяване: Смазката е леко замърсена.0.5 ~ 0.30.6 ~ 0.4
Нормално замърсяване: Това се установява, когато не се използва уплътнение и се използва груб филтър в среда, в която остатъци от износване и частици от околната среда проникват в смазката.0.3 ~ 0.10.4 ~ 0.2
Силно замърсяване: Това се установява, когато околната среда е значително замърсена и уплътнението на лагера е недостатъчно.0.1 ~ 00.1 ~ 0
Изключително високо замърсяване00

d) Коефициент на вискозитет: κ

Лубрикантът образува маслен филм върху контактната повърхност на ролката, разделяйки каналите и търкалящите се елементи. Състоянието на филма на смазочното масло се изразява чрез съотношението на вискозитет κ, което е действителният кинематичен вискозитет ν при работна температура, разделен на референтния кинематичен вискозитет. За подробна информация относно смазочни материали като греси и смазочни материали, съдържащи добавки за екстремно налягане, се свържете с JTEKT. По-големи от 4, равни на 4 и по-малки от 0.1 не са приложими. κ A е показано в следната формула.

13

Срок на експлоатация на лагерна система, състояща се от два или два лагера

Повечето машини използват два или два лагера на един вал и често имат два или два вала. Всички лагери в една машина се считат за лагерна система. За бизнес цели е важно производителите да разбират надеждността на своите машини или дълготрайността на системата. Този процес на оценка отчита важния фактор за комбиниране на живота L10 на всички лагери в системата, за да отговори на въпроса: „Колко дълго ще работи машината с деветдесет процента надеждност?“ „Най-просто казано, надеждността на системата L10 ще бъде по-ниска от най-ниския индивидуален номинален живот на L10. Формулата за изчисляване на номиналния живот на системата е както следва:

15
16

[пример]
Когато един вал се поддържа от два ролкови лагера с експлоатационен живот съответно 50 000 часа и 30 000 часа, номиналният живот на лагерната система, поддържаща вала, се изчислява, както следва: Формула (1-11):

17

Това уравнение показва, че тези лагери като система имат по-кратък номинален живот от лагерите с по-кратък живот. Този факт е важен при оценката на експлоатационния живот на лагерите в приложения, където се използват два или повече лагера.

Препоръчителен експлоатационен живот на лагерите в различни приложения

Тъй като по-дългият експлоатационен живот не винаги допринася за икономична работа, трябва да се определи най-подходящият експлоатационен живот за всяко приложение и условия на работа. За справка емпирично определеният препоръчителен експлоатационен живот въз основа на приложението е описан в таблицата по-долу.

Работно състояниеПриложениеПрепоръчителен експлоатационен живот (h)
Кратка или прекъсваща работаДомакински електроуреди, електроинструменти, селскостопанска техника, тежкотоварна техника4000 ~ 8000
Не се изисква продължителна продължителност, но стабилна работаДвигатели за битови климатици, строителна техника, транспортьори, асансьори8000 ~ 12000
Прекъсната, но продължителна работаВалцови валцови гърловини, малки двигатели, кранове8000 ~ 12000
Двигатели, използвани във фабрики, общи предавки12000 ~ 20000
Машини, шейкър сита, трошачки20000 ~ 30000
Компресори, помпи, предавки за първа употреба40000 ~ 60000
Ежедневна работа от 8 часа. или продължителна продължителна работаЕскалатори12000 ~ 20000
Центробежни сепаратори, климатици, вентилатори, дървообработващо оборудване, оси на пътнически автобуси20000 ~ 30000
Големи двигатели, минни подемници, локомотивни оси, тягови двигатели за железопътен подвижен състав40000 ~ 60000
Оборудване за производство на хартия100000 ~ 200000
24 ч. работа (не се допуска повреда)Водоснабдителни съоръжения, електроцентрали, съоръжения за отвеждане на руднични води100000 ~ 200000