Tot sobre Bearing Life

Tot sobre Bearing Life

La vida útil del coixinet és un dels factors clau que determinen la vida útil dels equips mecànics. Després de determinar l'espai de treball del coixinet, per a un determinat diàmetre del forat de l'eix, és possible trobar coixinets estàndard amb diferents diàmetres i amplades exteriors. A mesura que augmenta el diàmetre exterior i l'amplada del coixinet, la capacitat de càrrega dinàmica augmenta en conseqüència, augmentant així la vida útil del coixinet. Un cop s'ha determinat la càrrega i la velocitat dels coixinets, ara la pregunta és: "Quantes hores de vida nominal requereix una màquina ben dissenyada?" De vegades, això ve dictat per estàndards específics de la indústria o polítiques de l'empresa en funció de la indústria i la ubicació del client. de. En una indústria, pot ser perfectament acceptable que els usuaris finals facin servei als equips un cop l'any, substituint coixinets, segells, etc. En una altra indústria, els coixinets tenen una vida útil d'almenys deu anys. També s'ha de tenir en compte la freqüència d'ús de l'equip a l'hora de determinar el valor de vida útil previst mínim.

AUbearing: fabricant líder de coixinets

AUbearing fabrica més de 8,000 tipus de coixinets utilitzats en diverses indústries als Estats Units i arreu del món. Els coixinets de grau industrial fabricats per Aubearing no només proporcionen una llarga vida útil segons els estàndards de fatiga rodant, sinó que també s'ha de considerar la construcció del coixinet en funció de l'aplicació per evitar cops, sobrecàrregues i excursions ocasionals a alta velocitat. Per a això, s'optimitza el disseny de cada rodament.

Aubearing

Capacitat de càrrega dinàmica del coixinet - C

A partir del fet que la càrrega dinàmica nominal és una càrrega radial pura de direcció constant i magnitud constant (per a coixinets radials) o una càrrega axial central (per a coixinets d'empenta), en aquest cas es pot obtenir una vida nominal bàsica d'1 milió de revolucions. El valor d'aquest important paràmetre de coixinet C es mostra a totes les taules de coixinets, excepte els coixinets de ganxo de grua. La capacitat de càrrega dinàmica bàsica indica la capacitat del coixinet per suportar la fatiga de rodament i s'especifica com la capacitat de càrrega radial dinàmica bàsica (< ai=3>Cr) per als coixinets radials i la capacitat de càrrega axial dinàmica bàsica (Ca) per als coixinets d'empenta. Aquests valors han estat definits per associacions com l'Associació Americana de Fabricants de Coixinets (ABMA) i l'Organització Internacional per a l'Estandardització (ISO) per calcular les càrregues dinàmiques dels coixinets. La càrrega dinàmica del coixinet s'utilitza per predir la vida útil de cada coixinet a la seva càrrega i velocitat esperades. En termes generals, un coixinet només pot suportar una càrrega de funcionament màxima igual a la meitat de la seva capacitat de càrrega dinàmica del coixinet.

Càrrega estàtica i dinàmica del coixinet

Capacitat estàtica - Co

La capacitat estàtica del coixinet Co és la càrrega màxima que es pot aplicar de manera segura a un coixinet que no gira sense causar danys a l'operació posterior del coixinet. Es basa en la tensió de contacte calculada al centre de l'element rodant amb més càrrega en contacte amb l'anell interior. Els nivells de tensió per als tres tipus de coixinets són:

- Els coixinets de boles autoalineables són de 4600 MPa (667,000 psi)
– 4200 MPa (609,000 psi) per a tots els altres coixinets de boles
- Tots els coixinets de rodets són de 4000 MPa (580,000 psi)

Càlcul de la vida útil del coixinet

La vida útil bàsica L10 es refereix a les condicions d'ús dels coixinets de fabricació d'alta qualitat amb una vida útil del 90% de fiabilitat en un ús normal. L'interior del coixinet està fet de materials d'acer del coixinet especificats per JIS o un disseny estàndard fet de materials equivalents. La relació entre la capacitat de càrrega dinàmica bàsica i la càrrega dinàmica. La càrrega equivalent i la vida útil bàsica del coixinet es poden expressar mitjançant l'equació (5-1). Aquesta fórmula de càlcul de la vida útil no és aplicable als coixinets C0 que es veuen afectats per factors com ara la deformació plàstica de la pista de rodadura i les superfícies de contacte de l'element rodant a causa de condicions de càrrega extremadament altes (quan P supera la capacitat de càrrega estàtica bàsica) (consulteu la càrrega estàtica bàsica). nominal i càrrega estàtica equivalent) o 0.5C) o al contrari, per a condicions de càrrega del coixinet afectades per factors com ara les superfícies de contacte de la pista de rodadura i el lliscament dels elements rodants a causa d'un lliscament extremadament baix. Aquest és el temps que passarà o superarà un conjunt de coixinets aparentment idèntics abans que es desenvolupi l'escallada per fatiga. La fórmula bàsica per calcular la vida útil nominal del coixinet L10 és (1-1):

Vida del coixinet 1
2

Per calcular la vida útil bàsica d'un coixinet, s'utilitza l'equació (1-2) per al funcionament a velocitat constant; quan el coixinet s'utilitza en material rodant ferroviari o automòbils, en termes de distància de recorregut (km), s'utilitza l'equació (1-3).

Per tant, la càrrega dinàmica equivalent és P i la velocitat de rotació n; a continuació, podeu consultar la taula d'especificacions del coixinet per seleccionar la mida del coixinet més adequada per al propòsit específic. C pot calcular la fórmula bàsica de càrrega dinàmica (1-4); la vida útil recomanada del coixinet varia en funció de la màquina que utilitza el coixinet, tal com es mostra a la Taula 1-5 Vida útil recomanada del coixinet (referència) .

3 1

Consulteu
El coeficient de vida útil (fh) i el coeficient de velocitat de rotació nf es calculen segons l'equació (1-2) de la següent manera:

4

Només com a referència, els valors de fn, fh i L10h es poden obtenir fàcilment utilitzant el nomograma adjunt a aquest catàleg com a mètode simplificat.

5

[Referència] Velocitat (n) i el seu coeficient (f< ai=4>n), coeficient de vida útil (fh) i vida nominal bàsica (L10h)

Càrregues radials i d'empenta combinades

Tots els coixinets de boles i de rodets poden suportar grans càrregues d'empenta axial. Quan es produeixen càrregues radials i axials combinades, cal calcular la "càrrega equivalent del coixinet" P utilitzada en la fórmula de vida útil. Aquest càlcul pot ser una mica complex, ja que depèn de les magnituds relatives de les càrregues radials i d'empenta entre si i de l'angle de contacte creat pel coixinet. Seria massa difícil demostrar el càlcul de P per a tots els tipus de coixinets mostrats. Per als coixinets de rodets cònics, s'utilitza el coeficient d'empenta "K". Per a qualsevol càlcul de la vida útil que requereixi una combinació de càrregues radials i d'empenta, poseu-vos en contacte amb Aubearing.

Els coixinets de rodets cilíndrics radials amb brides oposades als anells interior i exterior tenen una capacitat limitada per suportar les càrregues d'empenta al llarg dels corrons. Les càrregues d'empenta acceptables són les que utilitzen extrems de rodets i brides per a propòsits d'empenta i posicionament intermitents. Com que qualsevol càrrega d'empenta serà perpendicular a les càrregues radials i s'utilitzaran diferents superfícies de contacte del coixinet, les càrregues d'empenta al llarg de la longitud del rodet no són un factor en els càlculs de la vida del coixinet.

Càrregues radials i d'empenta combinades

Càrregues i velocitats variables

Els coixinets no funcionen a una càrrega o velocitat constants en moltes aplicacions, i pot ser que no sigui econòmic seleccionar un coixinet amb una vida nominal específica (en hores) en funció de les condicions de funcionament del pitjor cas. Normalment, el cicle de treball es pot definir per a diverses condicions de funcionament (càrrega i velocitat) i el percentatge de temps en cada condició de funcionament. També es produeixen situacions relacionades en algunes màquines que produeixen moviment alternatiu. A més, aquests dos exemples es poden combinar per a diverses condicions de funcionament esperades amb moviment alternatiu i diferents càrregues i velocitats màximes. El càlcul de la vida útil nominal dels canvis de càrrega i velocitat requereix primer calcular la vida útil nominal L10 per a cada condició de funcionament del cicle de treball. A continuació, utilitzeu la fórmula següent per combinar la vida L10 individual amb la vida útil nominal durant tot el cicle de treball.

6

Lorem ipsum dolor es troba amet, conservant el seu lloc. Utilitzeu tellus, luctus nec ullamcorper mattis, Dapibus leo pulvinar.

  • T1, T2, T = percentatge de temps en diferents condicions, expressat com a n decimal

  • T1 + T2 + … T< /span> = 1n

  • Lp1, Lp2, L = Vida útil en hores per càrrega constant i cicle de velocitat pn

Càrrega oscil·lant

El coixinet no gira completament durant el funcionament, però té una amplitud d'oscil·lació. Podem utilitzar la fórmula següent per calcular la càrrega radial equivalent inferior del coixinet:

Pe = Po x (β/ 90)1/e

  • Pe = càrrega radial dinàmica equivalent

  • Po = càrrega radial oscil·lant real

  • β = angle de balanceig en graus

  • e = 10/3 (coixinet de rodets) 3.0 (coixinet de boles)

Càrregues radials i d'empenta separades

En algunes aplicacions, els coixinets estan subjectes a càrregues radials i d'empenta molt elevades. Per a aplicacions subjectes a ambdós tipus de càrrega, un millor disseny és proporcionar coixinets separats per a càrregues radials o d'empenta. Si aquest és el cas, el dissenyador de la màquina ha de tenir cura de garantir que els coixinets radials només porten càrregues radials i els coixinets d'empenta només porten càrregues d'empenta. Una bona manera d'aconseguir-ho és utilitzar un coixinet de rodets cilíndrics amb una pista recta en posició "radial", ja que aquest coixinet no pot suportar cap força d'empenta. Un parell de coixinets de contacte angular o coixinets de rodets cònics d'angle gran solen ser bones opcions per transportar càrregues d'empenta, però s'han de protegir de qualsevol càrrega radial. Una manera d'aconseguir-ho és fer que l'anell exterior encaixi molt fluix a la carcassa: normalment 0.5 mm/0.020 polzades. fins a 1.0 mm/0.040 polzades.

Factors d'ajust per a la vida útil del coixinet

Els factors d'ajust de la vida útil dels coixinets permeten als OEM predir millor la vida útil real i la fiabilitat dels coixinets que seleccioneu i instal·leu al vostre equip. La vida nominal L10 ajustada es calcula mitjançant la fórmula següent:

Lna = a1 x a2 x a3 x L10

  • Lna = vida nominal ajustada

  • a1 = coeficient d'ajust de la vida útil de la fiabilitat

  • a2 = factor d'ajust de la vida útil per a característiques especials del coixinet (p. ex. material)

  • a3 = Factor d'ajust de vida útil per a condicions de funcionament, lubricació, neteja, etc.

Els factors d'ajust de vida a1, a2 i a3 poden ser teòricament superiors o inferiors a 1.0, segons la seva avaluació.

Ajust de la vida útil de la fiabilitat - a1

Els fabricants d'equips han de millorar la fiabilitat dels coixinets seleccionats per predir temps de servei més llargs. El factor a1 que es mostra a continuació s'utilitza per augmentar el valor de fiabilitat. Si el valor L10 calculat mitjançant el factor a1 és inacceptablement baix, caldrà seleccionar un coixinet amb una capacitat de càrrega dinàmica més gran. (Cita de JIS B 1518: 2013)

Fiabilitat, %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

Factor d'ajust de vida útil per a característiques especials del coixinet - a2

Particularment en els darrers anys, hi ha hagut moltes millores en el disseny i la fabricació de coixinets que s'han confirmat en proves de vida útil, donant lloc a una millora dels temps L10. Algunes d'aquestes millores són:

  • Millorar l'acabat superficial

  • Materials millorats i tractament tèrmic

  • Rodets i pistes

Factor de correcció de vida útil: αISO

a) Enfocament sistemàtic

Els diferents efectes sobre la vida útil del coixinet són interdependents. El mètode sistemàtic de càlcul de la vida corregida s'ha avaluat com a mètode pràctic per determinar el factor de correcció de la vida útil αISO (vegeu la figura 5-1). El coeficient de correcció de vida útil αISO es calcula mitjançant la fórmula següent. Hi ha diagrames per a cada tipus de coixinet (coixinets de boles radials, coixinets de rodets radials, coixinets de boles i coixinets de rodets). (Cada figura (figures 5-2 a 5-5) es cita de JIS B 1518≤50. ISOα
Tingueu en compte que, en ús real, s'estableix en el factor de modificació de la vida útil: 2013.)

7
8

Figura 1-1 Solució del sistema

9

1-2 Coeficient de correcció de vida útil αISO (coixinet de boles radials)

10

1-3 Coeficient de correcció de vida útil αISO (coixinet de rodets radials)

11

1-4 Coeficient de correcció de vida útil αISO (coixinet de boles d'empenta)

12

1-5 Coeficient de correcció de vida útil αISO (coixinet de rodets d'empenta)

b) Límit de càrrega de fatiga: Cu

Amb la mateixa qualitat, sempre que la condició de càrrega no superi un determinat valor i en un entorn amb bones condicions de lubricació, nivell de neteja de la lubricació i altres condicions de funcionament, la vida útil del coixinet és teòricament il·limitada. Per als coixinets fets de materials generalment d'alta qualitat i qualitat de fabricació, el límit de tensió de fatiga s'assoleix quan la tensió de contacte entre la pista i els elements rodants és d'aproximadament 1.5 GPa. Si una o totes dues de la qualitat del material i la qualitat de fabricació són inferiors, el límit de tensió per fatiga també serà inferior. El terme "límit de càrrega de fatiga" fa referència al límit de càrrega de fatiga. El Cu es defineix com "la càrrega del coixinet que acaba d'arribar al límit d'esforç de fatiga sota la càrrega més pesada "contacte de la pista" ISO 281:2007. I es veu afectada per factors com el tipus de coixinet, la mida i el material. Pel que fa als coixinets especials i que no figuren en aquest catàleg Per obtenir informació detallada sobre els límits de càrrega de fatiga d'altres coixinets, poseu-vos en contacte amb Aubearing.

c) Factor de contaminació: ec

Si les partícules sòlides del lubricant contaminat queden atrapades entre les vies de rodadura i els elements rodants, es poden formar sagnacions en una o ambdues pistes i elements rodants. Aquestes sagnies provocaran augments de pressió localitzats, escurçant així la vida útil. La vida escurçada a causa de la contaminació del lubricant es pot calcular segons el grau de contaminació, és a dir, el coeficient de contaminació ec. A la taula Dpw es mostra el diàmetre del cercle de pas del conjunt de bola/corró, expressat simplement com a < /span>: diàmetre interior) Especial rellevant Per a detalls com ara condicions de lubricació o investigació detallada, poseu-vos en contacte amb JTEKT. d: diàmetre exterior, D)/2. (d=(D+pwD

Nivell de contaminacióec
Dpw< 100mmDpw≧100 mm
Neteja extremadament alta: la mida de les partícules és aproximadament igual al gruix de la pel·lícula d'oli lubricant, això es troba en entorns a nivell de laboratori.11
Alta neteja: l'oli s'ha filtrat per un filtre extremadament fi, que es troba amb coixinets estàndard empaquetats amb greix i coixinets segellats.0.8 0.6 ~0.9 0.8 ~
Neteja estàndard: l'oli s'ha filtrat per un filtre fi, aquest es troba amb coixinets estàndard empaquetats amb greix i coixinets blindats.0.6 0.5 ~0.8 0.6 ~
Contaminació mínima: el lubricant està lleugerament contaminat.0.5 0.3 ~0.6 0.4 ~
Contaminació normal: es troba quan no s'utilitza cap segell i s'utilitza un filtre gruixut en un entorn en què els residus de desgast i les partícules de l'àrea circumdant penetren al lubricant.0.3 0.1 ~0.4 0.2 ~
Alta contaminació: es troba quan l'entorn circumdant està considerablement contaminat i el segellat del coixinet és insuficient.0.1 0 ~0.1 0 ~
Contaminació extremadament alta00

d) Relació de viscositat: κ

El lubricant forma una pel·lícula d'oli a la superfície de contacte del rodet, separant les pistes i els elements rodants. L'estat de la pel·lícula d'oli lubricant s'expressa per la relació de viscositat κ, que és la viscositat cinemàtica real ν a la temperatura de funcionament dividida per la viscositat cinemàtica de referència. Per obtenir informació detallada sobre lubricants com ara greixos i lubricants que contenen additius d'extrema pressió, poseu-vos en contacte amb JTEKT. No són aplicables superiors a 4, iguals a 4 i inferiors a 0.1. κ A es mostra a la fórmula següent.

13

Vida útil d'un sistema de coixinets format per dos o coixinets

La majoria de les màquines utilitzen dos coixinets en un eix, i sovint tenen dos o eixos. Tots els coixinets d'una màquina es consideren un sistema de coixinets. Per a finalitats comercials, és important que els fabricants entenguin la fiabilitat de les seves màquines o la longevitat del sistema. Aquest procés d'avaluació considera el factor important de combinar la vida L10 de tots els coixinets del sistema per respondre a la pregunta: "Quant de temps funcionarà la màquina amb un noranta per cent de fiabilitat?" "En poques paraules, la fiabilitat del sistema L10 serà inferior a la vida nominal individual L10 més baixa. La fórmula de càlcul de la vida nominal del sistema és la següent:

15
16

[exemple]
Quan un eix està suportat per dos coixinets de rodets amb una vida útil de 50 000 hores i 30 000 hores respectivament, la vida útil nominal del sistema de coixinets que suporta l'eix es calcula de la següent manera: Fórmula (1-11):

17

Aquesta equació mostra que aquests coixinets com a sistema tenen una vida nominal més curta que els coixinets amb una vida útil més curta. Aquest fet és important per estimar la vida útil dels coixinets en aplicacions on s'utilitzen dos coixinets.

Vida útil recomanada dels coixinets en diferents aplicacions

Com que una vida útil més llarga no sempre contribueix a un funcionament econòmic, s'ha de determinar la vida útil més adequada per a cada aplicació i condicions de funcionament. Com a referència, la vida útil recomanada determinada empíricament en funció de l'aplicació es descriu a la taula següent.

Estat de funcionamentsol·licitudVida útil recomanada (h)
Funcionament curt o intermitentElectrodomèstics, eines elèctriques, equips agrícoles, equips d'elevació de càrrega pesada4000 8000 ~
No té una durada prolongada, però es requereix un funcionament estableMotors d'aire condicionat domèstic, equips de construcció, transportadors, ascensors8000 12000 ~
Funcionament intermitent però prolongatColls de laminació, petits motors, grues8000 12000 ~
Motors utilitzats a les fàbriques, engranatges generals12000 20000 ~
Màquines eina, pantalles agitadores, trituradores20000 30000 ~
Compressors, bombes, engranatges d'ús essencial40000 60000 ~
Funcionament diari de més de 8 h. o funcionament continuat prolongatEscales mecàniques12000 20000 ~
Separadors centrífugs, aparells d'aire condicionat, bufadors d'aire, equips per a la fusta, diaris d'eix d'autocar de passatgers20000 30000 ~
Motors grans, polipasts de mines, eixos de locomotores, motors de tracció de material rodant ferroviari40000 60000 ~
Equips de fabricació de paper100000 200000 ~
24 h. funcionament (no es permet cap error)Instal·lacions de subministrament d'aigua, centrals elèctriques, instal·lacions d'abocament d'aigua de mina100000 200000 ~