Vše o životě ložiska

Vše o životě ložiska

Životnost ložisek je jedním z klíčových faktorů, které určují životnost mechanických zařízení. Po určení pracovního prostoru ložiska, pro daný průměr vrtání hřídele, je možné najít standardní ložiska s různými vnějšími průměry a šířkami. S rostoucím vnějším průměrem a šířkou ložiska se odpovídajícím způsobem zvyšuje dynamická únosnost, čímž se zvyšuje jmenovitá životnost ložiska. Jakmile bylo určeno zatížení a otáčky ložisek, otázka nyní zní: „Kolik hodin jmenovité životnosti vyžaduje dobře navržený stroj? Někdy je to diktováno konkrétními průmyslovými standardy nebo firemními zásadami založenými na odvětví a umístění zákazníka. z. V určitém odvětví může být pro koncové uživatele naprosto přijatelné provádět servis zařízení jednou ročně, výměnu ložisek, těsnění atd. V jiném odvětví mají ložiska životnost nejméně deset let. Při určování minimální očekávané hodnoty jmenovité životnosti je také třeba vzít v úvahu četnost používání zařízení.

AUbearing - přední výrobce ložisek

AUbearing manufactures than 8,000 bearing types used in a variety of industries in the United States and around the world. Industrial-grade bearings manufactured by Aubearing not only provide long service life according to rolling fatigue standards, but bearing construction must also be considered based on the application to prevent shock, overload and occasional high-speed excursions. To this end, the design of each bearing is optimized.

Pokorný

Dynamická únosnost ložiska – C

Na základě jmenovitého dynamického zatížení, které je čistě radiální zatížení konstantního směru a konstantní velikosti (u radiálních ložisek) nebo středové axiální zatížení (u axiálních ložisek), lze v tomto případě získat základní jmenovitou životnost 1 milion otáček. Hodnota tohoto důležitého parametru ložiska C je uvedena v každé tabulce ložisek kromě ložisek jeřábového háku. Základní dynamická únosnost udává schopnost ložiska odolávat valivé únavě a je specifikována jako základní dynamická radiální únosnost (Cr) pro radiální ložiska a základní dynamická axiální únosnost (Ca) pro axiální ložiska. Tyto hodnoty byly definovány asociacemi, jako je Americká asociace výrobců ložisek (ABMA) a Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) pro výpočet dynamického zatížení ložisek. Dynamické zatížení ložiska se používá k předpovědi jmenovité životnosti každého ložiska při jeho očekávaném zatížení a rychlosti. Obecně lze říci, že ložisko snese pouze maximální provozní zatížení rovnající se polovině jeho dynamické únosnosti ložiska.

Dynamické a statické zatížení ložiska

Statická kapacita - Co

Statická kapacita ložiska Co je maximální zatížení, které může být bezpečně aplikováno na nerotující ložisko, aniž by došlo k poškození následného provozu ložiska. Je založena na vypočteném kontaktním napětí ve středu nejvíce zatíženého valivého prvku v kontaktu s vnitřním kroužkem. Úrovně napětí pro tři typy ložisek jsou:

– Samonaklápěcí kuličková ložiska jsou 4600 MPa (667,000 XNUMX psi)
– 4200 MPa (609,000 XNUMX psi) pro všechna ostatní kuličková ložiska
– Všechna válečková ložiska jsou 4000 MPa (580,000 XNUMX psi)

Výpočet jmenovité životnosti ložisek

Základní jmenovitá životnost L10 se vztahuje na podmínky použití vysoce kvalitních výrobních ložisek s životností 90% spolehlivosti při běžném používání. Vnitřek ložiska je vyroben z materiálů ložiskové oceli specifikovaných JIS nebo standardního provedení z ekvivalentních materiálů. Vztah mezi základní dynamickou únosností a dynamickým zatížením. Ekvivalentní zatížení a základní jmenovitá životnost ložiska lze vyjádřit rovnicí (5-1). Tento vzorec pro výpočet životnosti nelze použít pro ložiska C0, která jsou ovlivněna faktory, jako je plastická deformace oběžné dráhy a kontaktních ploch valivých těles v důsledku extrémně vysokého zatížení (když P překračuje základní statickou únosnost) (viz základní statické zatížení jmenovité a statické ekvivalentní zatížení) nebo 0.5C) nebo naopak pro podmínky zatížení ložisek ovlivněné faktory, jako jsou kontaktní povrchy oběžných drah a klouzání valivých těles v důsledku extrémně nízkého prokluzu. To je doba, kterou sada zdánlivě identických ložisek projde nebo překročí, než dojde k únavovému odlupování. Základní vzorec pro výpočet jmenovité životnosti ložiska L10 je (1-1):

Životnost ložiska 1
2

Pro výpočet základní jmenovité životnosti ložiska se používá rovnice (1-2) pro provoz s konstantními otáčkami; při použití ložiska v železničních kolejových vozidlech nebo automobilech se z hlediska ujeté vzdálenosti (km) použije rovnice (1-3).

Proto je dynamické ekvivalentní zatížení P a rychlost otáčení je n; pak se můžete podívat do tabulky specifikací ložisek a vybrat velikost ložiska, která je pro konkrétní účel nejvhodnější. C může vypočítat základní vzorec dynamické únosnosti (1-4); doporučená životnost ložiska se liší v závislosti na stroji používajícím ložisko, jak je uvedeno v tabulce 1-5 Doporučená životnost ložiska (referenční) .

3 1

Odkazují na
Koeficient životnosti (fh) a koeficient otáček nf se vypočítají podle rovnice (1-2) takto:

4

Pouze pro informaci, hodnoty fn, fh a L10h lze snadno získat pomocí nomogramu připojeného k tomuto katalogu jako zjednodušené metody.

5

[Odkaz] Otáčky (n) a jejich koeficient (fn), koeficient životnosti (fh) a základní jmenovitá životnost (L4h)

Kombinované radiální a axiální zatížení

Všechna kuličková a válečková ložiska vydrží velká axiální axiální zatížení. Když se objeví kombinované radiální a axiální zatížení, je třeba vypočítat „ekvivalentní zatížení ložiska“ P použité ve vzorci jmenovité životnosti. Tento výpočet může být poněkud složitý, protože závisí na relativních velikostech radiálního a axiálního zatížení vůči sobě navzájem a na kontaktním úhlu vytvořeném ložiskem. Bylo by příliš obtížné prokázat výpočet P pro všechny zobrazené typy ložisek. U kuželíkových ložisek se používá koeficient tahu „K“. Pro jakékoli výpočty jmenovité životnosti vyžadující kombinaci radiálního a axiálního zatížení se obraťte na společnost Aubearing.

Radiální válečková ložiska s protilehlými přírubami na vnitřním a vnějším kroužku mají omezenou schopnost odolávat axiálnímu zatížení po délce válečků. Přijatelná axiální zatížení jsou ta, která používají válečkové konce a příruby pro přerušovaný tah a účely polohování. Protože jakékoli axiální zatížení bude kolmé k radiálnímu zatížení a budou použity různé kontaktní plochy ložisek, axiální zatížení podél délky válečku nejsou faktorem při výpočtech životnosti ložisek.

Kombinované radiální a axiální zatížení

Různé zatížení a rychlosti

Ložiska v mnoha aplikacích nepracují při konstantním zatížení nebo otáčkách a nemusí být ekonomické vybrat ložisko se specifickou jmenovitou životností (v hodinách) na základě nejhorších provozních podmínek. Typicky lze pracovní cyklus definovat pro různé provozní podmínky (zatížení a rychlost) a procento času za každého provozního stavu. Související situace nastávají také u některých strojů, které produkují vratný pohyb. Dále lze tyto dva příklady kombinovat pro několik očekávaných provozních podmínek s vratným pohybem a různými špičkovými zatíženími a rychlostmi. Výpočet jmenovité životnosti pro změny zatížení a rychlosti nejprve vyžaduje výpočet jmenovité životnosti L10 pro každou provozní podmínku pracovního cyklu. Dále použijte níže uvedený vzorec ke kombinaci individuální životnosti L10 s jmenovitou životností během celého pracovního cyklu.

6

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

  • T1, T2, T = procento času za různých podmínek, vyjádřené jako desetinné n

  • T1 + T2 + … T = 1n

  • Lp1, Lp2, L = Životnost v hodinách na cyklus konstantní zátěže a rychlosti pn

Oscilační zátěž

Ložisko se během provozu úplně neotáčí, ale má amplitudu kmitání. Pro výpočet nižšího ekvivalentního radiálního zatížení ložiska můžeme použít následující vzorec:

Pe = Pox(p/90)l/e

  • Pe = ekvivalentní dynamické radiální zatížení

  • Po = skutečné oscilační radiální zatížení

  • β = úhel výkyvu ve stupních

  • e = 10/3 (válečkové ložisko) 3.0 (kuličkové ložisko)

Oddělte radiální a axiální zatížení

V některých aplikacích jsou ložiska vystavena velmi vysokému radiálnímu a axiálnímu zatížení. Pro aplikace podléhající oběma typům zatížení je lepší návrh poskytnout samostatná ložiska pro radiální nebo axiální zatížení. V takovém případě musí konstruktér stroje dbát na to, aby radiální ložiska přenášela pouze radiální zatížení a axiální ložiska pouze axiální zatížení. Dobrým způsobem, jak toho dosáhnout, je použít válečkové ložisko s přímou dráhou v „radiální“ poloze, protože toto ložisko nezvládá žádné tlačné síly. Dvojice ložisek s kosoúhlým stykem nebo velkoúhlová kuželíková ložiska jsou obvykle dobrou volbou pro přenášení axiálního zatížení, ale musí být chráněna před jakýmkoli radiálním zatížením. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je zajistit, aby vnější kroužek zapadl do pouzdra velmi volně: typicky 0.5 mm/0.020 palce. do 1.0 mm/0.040 palce.

Faktory nastavení pro životnost ložisek

Faktory přizpůsobení životnosti ložisek umožňují výrobcům OEM lépe předvídat skutečnou životnost a spolehlivost ložisek, která vyberete a nainstalujete do svého zařízení. Upravená jmenovitá životnost L10 se vypočítá pomocí následujícího vzorce:

Lna = a1 x a2 x a3 x L10

  • Lna = upravená jmenovitá životnost

  • a1 = koeficient přizpůsobení životnosti spolehlivosti

  • a2 = faktor přizpůsobení životnosti pro speciální vlastnosti ložiska (např. materiál)

  • a3 = Faktor přizpůsobení životnosti pro provozní podmínky, mazání, čistotu atd.

Faktory přizpůsobení životnosti a1, a2 a a3 mohou být teoreticky větší nebo menší než 1.0, v závislosti na jejich vyhodnocení.

Úprava životnosti spolehlivosti - a1

Výrobci zařízení potřebují zlepšit spolehlivost vybraných ložisek, aby mohli předvídat delší provozní doby. Níže uvedený faktor a1 se používá ke zvýšení hodnoty spolehlivosti. Pokud je hodnota L10 vypočítaná pomocí faktoru a1 nepřijatelně nízká, bude nutné vybrat ložisko s větší dynamickou únosností.(Citace z JIS B 1518: 2013)

Spolehlivost, %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

Faktor přizpůsobení životnosti pro speciální charakteristiky ložisek - a2

Zejména v posledních letech došlo k mnoha vylepšením v konstrukci a výrobě ložisek, která byla potvrzena v testech životnosti, což vedlo ke zlepšení L10 krát. Některá z těchto vylepšení jsou:

  • Zlepšit povrchovou úpravu

  • Vylepšené materiály a tepelné zpracování

  • Válečky a oběžné dráhy

Korekční faktor životnosti: αISO

a) Systematický přístup

Různé účinky na životnost ložisek jsou vzájemně závislé. Systematická metoda výpočtu korigované životnosti byla vyhodnocena jako praktická metoda pro stanovení korekčního faktoru životnosti αISO (viz obrázek 5-1). Korekční koeficient životnosti αISO se vypočítá podle následujícího vzorce. Pro každý typ ložisek existují schémata (radiální kuličková ložiska, radiální válečková ložiska, axiální kuličková ložiska a axiální válečková ložiska). (Každý obrázek (obrázky 5-2 až 5-5) je citován z JIS B 1518≤50. ISOα
Všimněte si, že při skutečném použití je toto nastaveno na faktor modifikace životnosti: 2013.)

7
8

Obrázek 1-1 Systémové řešení

9

1-2 Korekční koeficient životnosti αISO (radiální kuličkové ložisko)

10

1-3 Korekční koeficient životnosti αISO (radiální válečkové ložisko)

11

1-4 Korekční koeficient životnosti αISO (axiální kuličkové ložisko)

12

1-5 Korekční koeficient životnosti αISO (axiální válečkové ložisko)

b) Mez únavového zatížení: Cu

Při stejné kvalitě, pokud stav zatížení nepřekročí určitou hodnotu a v prostředí s dobrými mazacími podmínkami, úrovní čistoty mazání a dalšími provozními podmínkami, je životnost ložiska teoreticky neomezená. U ložisek vyrobených z obecně kvalitních materiálů a kvality výroby je hranice únavového napětí dosaženo při kontaktním napětí mezi oběžnou dráhou a valivými tělesy přibližně 1.5 GPa. Pokud je jedna nebo obě kvalita materiálu a kvalita výroby nižší, bude také nižší mez únavového napětí. Termín „mez únavového zatížení“ se vztahuje na mez únavového zatížení. Cu je definována jako „zatížení ložiska, které právě dosáhne meze únavového napětí při nejtěžším zatížení „kontakt oběžné dráhy“ ISO 281:2007. A je ovlivněna faktory, jako je typ ložiska, velikost a materiál. Pokud jde o speciální ložiska, která nejsou uvedena v tomto katalogu Pro podrobné informace o mezích únavového zatížení jiných ložisek kontaktujte společnost Aubeering.

c) Faktor znečištění: ec

Pokud se pevné částice z kontaminovaného maziva zachytí mezi oběžnými drahami a valivými prvky, mohou se na jedné nebo obou oběžných drahách a valivých prvcích vytvořit prohlubně. Tyto prohlubně způsobí lokální zvýšení tlaku, a tím zkrátí životnost. Zkrácenou životnost v důsledku znečištění mazivem lze vypočítat podle stupně znečištění, tj. koeficientu znečištění ec. V tabulce Dpw je uveden průměr roztečné kružnice sady kuliček/válců, jednoduše vyjádřený jako : vnitřní průměr) Příslušné speciály Podrobnosti, jako jsou podmínky mazání nebo podrobné šetření, prosím kontaktujte JTEKT. d: vnější průměr, D)/2. (d=(D+pwD

Úroveň kontaminaceec
Dpw< 100mmDpw≧ 100 mm
Extrémně vysoká čistota: Velikost částic se přibližně rovná tloušťce filmu mazacího oleje, což se vyskytuje v prostředí na úrovni laboratoře.11
Vysoká čistota: Olej byl filtrován extrémně jemným filtrem, který se vyskytuje u standardních ložisek plněných tukem a utěsněných ložisek.0.8 0.6 ~0.9 0.8 ~
Standardní čistota: Olej byl filtrován jemným filtrem, který se vyskytuje u standardních ložisek plněných tukem a krytých ložisek.0.6 0.5 ~0.8 0.6 ~
Minimální znečištění: Mazivo je mírně znečištěné.0.5 0.3 ~0.6 0.4 ~
Normální znečištění: K tomu dochází, když není použito těsnění a hrubý filtr je používán v prostředí, ve kterém do maziva pronikají úlomky opotřebení a částice z okolí.0.3 0.1 ~0.4 0.2 ~
Vysoká kontaminace: Objevuje se, když je okolní prostředí značně kontaminováno a těsnění ložiska je nedostatečné.0.1 0 ~0.1 0 ~
Extrémně vysoká kontaminace00

d) Viskozitní poměr: K

Mazivo vytváří na povrchu válců olejový film, který odděluje oběžné dráhy a valivá tělesa. Stav filmu mazacího oleje je vyjádřen viskozitním poměrem κ, což je skutečná kinematická viskozita ν při provozní teplotě dělená referenční kinematickou viskozitou. Pro podrobné informace o mazivech, jako jsou tuky a maziva obsahující aditiva pro extrémní tlaky, kontaktujte JTEKT. Větší než 4, rovné 4 a menší než 0.1 nejsou použitelné. κA je znázorněno v následujícím vzorci.

13

Service life of a bearing system consisting of two or bearings

Most machines use two or bearings on one shaft, and often have two or shafts. All bearings in a machine are considered a bearing system. For business purposes, it is important for manufacturers to understand the reliability of their machines or system longevity. This evaluation process considers the important factor of combining the L10 life of all bearings in the system to answer the question: “How long will the machine run with ninety percent reliability?” “Simply put, the system L10 reliability will be lower than the lowest individual L10<a i=6> rated life. The calculation formula of the system rated life is as follows:

15
16

[příklad]
Když je hřídel nesena dvěma válečkovými ložisky se životností 50 000 hodin a 30 000 hodin, jmenovitá životnost ložiskového systému nesoucího hřídel se vypočítá následovně: Vzorec (1-11):

17

This equation shows that these bearings as a system have a shorter rated life than bearings with shorter lifespans. This fact is important in estimating bearing service life in applications where two or bearings are used.

Doporučená životnost ložisek v různých aplikacích

Protože delší životnost ne vždy přispívá k hospodárnému provozu, měla by být stanovena nejvhodnější životnost pro každou aplikaci a provozní podmínky. Empiricky stanovená doporučená životnost založená na aplikaci je pro informaci popsána v tabulce níže.

Provozní staveditaci videaDoporučená životnost (h)
Krátký nebo přerušovaný provozElektrické spotřebiče pro domácnost, elektrické nářadí, zemědělská technika, těžká nákladní zdvihací zařízení4000 8000 ~
Není prodloužena doba trvání, ale vyžaduje stabilní provozKlimatizační motory pro domácnost, stavební stroje, dopravníky, výtahy8000 12000 ~
Přerušovaný, ale prodloužený provozHrdla válců, malé motory, jeřáby8000 12000 ~
Motory používané v továrnách, obecné převody12000 20000 ~
Obráběcí stroje, třepačky, drtiče20000 30000 ~
Kompresory, čerpadla, převody pro nezbytné použití40000 60000 ~
Daily operation than 8 hr. or continuous extended operationEskalátory12000 20000 ~
Odstředivé separátory, klimatizace, dmychadla, dřevoobráběcí zařízení, čepy náprav osobních vozů20000 30000 ~
Velké motory, důlní kladkostroje, čepy náprav lokomotiv, trakční motory železničních kolejových vozidel40000 60000 ~
Zařízení na výrobu papíru100000 200000 ~
24 hodin provoz (žádná porucha není povolena)Vodárenská zařízení, elektrárny, vypouštěcí zařízení důlních vod100000 200000 ~