Alt om å bære liv

Alt om å bære liv

Lagerlevetid er en av nøkkelfaktorene som bestemmer levetiden til mekanisk utstyr. Etter å ha bestemt lagerets arbeidsrom, for en gitt akselboringsdiameter, er det mulig å finne standardlager med forskjellige ytre diametre og bredder. Etter hvert som lagerets ytre diameter og bredde øker, øker den dynamiske belastningskapasiteten tilsvarende, og øker dermed lagerets merkelevetid. Når belastningen og hastigheten til lagrene er bestemt, blir spørsmålet nå: "Hvor mange timers nominell levetid krever en godt designet maskin?" Noen ganger er dette diktert av spesifikke bransjestandarder eller bedriftens retningslinjer basert på bransjen og kundens beliggenhet. av. I en bransje kan det være helt akseptabelt for sluttbrukere å utføre service på utstyr en gang i året, bytte ut lagre, tetninger osv. I en annen bransje har lagre en levetid på minst ti år. Hyppigheten av bruk av utstyret må også tas i betraktning når du bestemmer minimumsverdien for forventet levetid.

AUbearing - en ledende lagerprodusent

AUbearing produserer mer enn 8,000 lagertyper som brukes i en rekke bransjer i USA og rundt om i verden. Industrielle lagre produsert av Aubearing gir ikke bare lang levetid i henhold til standarder for rulletretthet, men lagerkonstruksjon må også vurderes basert på applikasjonen for å forhindre støt, overbelastning og sporadiske høyhastighetsutflukter. For dette formål er utformingen av hvert lager optimalisert.

Aubearing

Bærende dynamisk belastningskapasitet – C

Basert på at den nominelle dynamiske lasten er en ren radiell last med konstant retning og konstant størrelse (for radielle lagre) eller en sentral aksial last (for trykklager), kan en grunnleggende nominell levetid på 1 million omdreininger oppnås i dette tilfellet. Verdien av denne viktige lagerparameteren C vises i hver lagertabell bortsett fra krankroklager. Den grunnleggende dynamiske belastningsgraden indikerer lagerets evne til å motstå rulletretthet og er spesifisert som den grunnleggende dynamiske radielle belastningsgraden (< ai=3>Cr) for radielle lagre, og den grunnleggende dynamiske aksiale belastningen (Ca) for trykklager. Disse verdiene er definert av foreninger som American Bearing Manufacturers Association (ABMA) og International Organization for Standardization (ISO) for å beregne dynamiske belastninger på lagre. Lagerdynamisk belastning brukes til å forutsi levetiden til hvert lager ved forventet belastning og hastighet. Generelt sett kan et lager bare tåle en maksimal driftsbelastning som tilsvarer halvparten av dens dynamiske lagerkapasitet.

Dynamisk og statisk belastning av lager

Statisk kapasitet - Co

Lager statisk kapasitet Co er den maksimale belastningen som trygt kan påføres et ikke-roterende lager uten å forårsake skade på etterfølgende lagerdrift. Den er basert på den beregnede kontaktspenningen i midten av det mest belastede rulleelementet i kontakt med den indre ringen. Spenningsnivåene for de tre typene lagre er:

– Selvjusterende kulelagre er 4600 MPa (667,000 XNUMX psi)
– 4200 MPa (609,000 XNUMX psi) for alle andre kulelagre
– Alle rullelagre er 4000 MPa (580,000 XNUMX psi)

Beregning av levetid for lagerklassifisering

Den grunnleggende levetiden L10 refererer til bruksforholdene til høykvalitets produksjonslagre med en levetid på 90 % pålitelighet ved normal bruk. Innsiden av lageret er laget av lagerstålmaterialer spesifisert av JIS eller en standarddesign laget av tilsvarende materialer. Forholdet mellom grunnleggende dynamisk belastningsgrad og dynamisk belastning. Ekvivalent belastning og grunnlevetid for lageret kan uttrykkes ved ligning (5-1). Denne levetidsberegningsformelen gjelder ikke for lagre C0 som påvirkes av faktorer som plastisk deformasjon av løpebanen og rulleelementets kontaktflater på grunn av ekstremt høye belastningsforhold (når P overskrider den grunnleggende statiske belastningen) (se den grunnleggende statiske belastningen klassifisering og statisk ekvivalent belastning) eller 0.5C) eller omvendt, for bærebelastningsforhold påvirket av faktorer som løpebanekontaktflater og rullende elementer som glir på grunn av ekstremt lav slipp. Dette er tiden som et sett med tilsynelatende identiske lagre vil gå gjennom eller overskride før utmattelsesskaling utvikler seg. Den grunnleggende formelen for å beregne den nominelle levetiden til lager L10 er (1-1):

Bæreliv 1
2

For å beregne den grunnleggende levetiden til et lager, brukes ligning (1-2) for drift med konstant hastighet; når lageret brukes i rullende jernbanemateriell eller biler, når det gjelder reiseavstand (km), brukes ligning (1-3).

Derfor er den dynamiske ekvivalentlasten P og rotasjonshastigheten er n; så kan du se lagerspesifikasjonstabellen for å velge lagerstørrelsen som passer best for det spesifikke formålet. C kan beregne den grunnleggende dynamiske lastvurderingsformelen (1-4); den anbefalte levetiden til lageret varierer avhengig av maskinen som bruker lageret, som vist i Tabell 1-5 Anbefalt levetid for lageret (referanse) .

3

Referere til
Levetidskoeffisienten (fh) og rotasjonshastighetskoeffisienten nf beregnes i henhold til ligning (1-2) som følger:

4

Kun for referanse kan verdiene for fn, fh og L10h enkelt oppnås ved å bruke nomogrammet vedlagt denne katalogen som en forenklet metode.

5

[Referanse] Hastighet (n) og koeffisient (f< ai=4>n), levetidskoeffisient (fh) og grunnleggende nominell levetid (L10h)

Kombinert radial- og skyvebelastning

Alle kulelagre og rullelagre tåler store aksiale trykkbelastninger. Når det oppstår kombinerte radielle og aksiale belastninger, må "ekvivalent lagerlast" P som brukes i formelen for klassifiseringslevetid, beregnes. Denne beregningen kan være noe kompleks da den avhenger av de relative størrelsene av radial- og skyvebelastningene til hverandre og kontaktvinkelen som skapes av lageret. Det ville være for vanskelig å demonstrere beregningen av P for alle viste lagertyper. For koniske rullelagre brukes "K" skyvekraftskoeffisienten. Kontakt Aubearing for eventuelle beregninger av levetid som krever en kombinasjon av radial- og skyvebelastning.

Radiale sylindriske rullelagre med motstående flenser på indre og ytre ringer har begrenset evne til å motstå skyvebelastninger over lengden på rullene. Akseptable trykkbelastninger er de som bruker rulleender og flenser for intermitterende trykk- og posisjoneringsformål. Siden eventuelle trykkbelastninger vil være vinkelrett på de radielle belastningene og forskjellige lagerkontaktflater vil bli brukt, er ikke trykkbelastninger langs rullelengden en faktor i beregninger av lagerets levetid.

Kombinert radial- og skyvebelastning

Varierende belastninger og hastigheter

Lagre fungerer ikke med konstant belastning eller hastighet i mange applikasjoner, og det er kanskje ikke økonomisk å velge et lager med en spesifikk nominell levetid (i timer) basert på de verste driftsforholdene. Vanligvis kan driftssyklus defineres for ulike driftsforhold (belastning og hastighet) og prosentandelen av tid under hver driftstilstand. Relaterte situasjoner oppstår også i noen maskiner som produserer frem- og tilbakegående bevegelse. Videre kan disse to eksemplene kombineres for flere forventede driftsforhold med frem- og tilbakegående bevegelse og forskjellige topplaster og hastigheter. Beregning av nominell levetid for last- og hastighetsendringer krever først å beregne den nominelle L10-levetiden for hver driftstilstand i driftssyklusen. Deretter bruker du formelen nedenfor for å kombinere den individuelle L10-levetiden med den nominelle levetiden over hele driftssyklusen.

6

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

  • T1, T2, T = prosentandel av tid under forskjellige forhold, uttrykt som en desimal n

  • T1 + T2 + … T< /span> = 1n

  • Lp1, Lp2, L = Levetid i timer per konstant belastning og hastighetssyklus pn

Oscillerende belastning

Lageret roterer ikke helt under drift, men har en oscillasjonsamplitude. Vi kan bruke følgende formel for å beregne den nedre ekvivalente radielle belastningen til lageret:

Pe = Po x (β/90)1/e

  • Pe = ekvivalent dynamisk radiell last

  • Po = faktisk oscillerende radiell belastning

  • β = svingvinkel i grader

  • e = 10/3 (rullelager) 3.0 (kulelager)

Separer radial- og skyvebelastninger

I noen applikasjoner er lagrene utsatt for svært høye radielle og skyvebelastninger. For applikasjoner som er underlagt begge typer belastning, er en bedre design å gi separate lagre for radial- eller skyvebelastninger. Hvis dette er tilfelle, må maskinkonstruktøren være nøye med å sikre at radiallagrene kun bærer radialbelastninger og skyvelagrene kun bærer skyvelaster. En god måte å oppnå dette på er å bruke et sylindrisk rullelager med rett løpebane i "radial" posisjon, siden dette lageret ikke kan håndtere noen skyvekrefter. Et par vinkelkontaktlager eller koniske rullelager med stor vinkel er vanligvis gode valg for å bære skyvebelastninger, men de må beskyttes mot radielle belastninger. En måte å oppnå dette på er å få den ytre ringen til å passe veldig løst inn i huset: typisk 0.5 mm/0.020 tommer. til 1.0 mm/0.040 tommer.

Justeringsfaktorer for lagerlevetid

Justeringsfaktorer for lagerlevetid gjør at OEM-er bedre kan forutsi den faktiske levetiden og påliteligheten til lagrene du velger og installerer i utstyret ditt. Den justerte L10 nominelle levetiden beregnes ved å bruke følgende formel:

Lna = a1 x a2 x a3 x L10

  • Lna = justert nominell levetid

  • a1 = justeringskoeffisient for pålitelighet levetid

  • a2 = levetidsjusteringsfaktor for spesielle lageregenskaper (f.eks. materiale)

  • a3 = Levetidsjusteringsfaktor for driftsforhold, smøring, renslighet osv.

Livsjusteringsfaktorene a1, a2 og a3 kan teoretisk være større eller mindre enn 1.0, avhengig av deres vurdering.

Pålitelighet levetidsjustering - a1

Utstyrsprodusenter må forbedre påliteligheten til utvalgte lagre for å forutsi lengre servicetider. A1-faktoren vist nedenfor brukes til å øke pålitelighetsverdien. Hvis L10-verdien beregnet med a1-faktoren er uakseptabelt lav, må et lager med større dynamisk lastekapasitet velges.(Sitat fra JIS B 1518:2013)

Pålitelighet, %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

Levetidsjusteringsfaktor for spesielle lageregenskaper - a2

Spesielt de siste årene har det vært mange forbedringer i lagerdesign og produksjon som har blitt bekreftet i levetidstester, noe som har resultert i forbedrede L10-tider. Noen av disse forbedringene er:

  • Forbedre overflatefinishen

  • Forbedrede materialer og varmebehandling

  • Ruller og løpebaner

Livskorreksjonsfaktor: αISO

a) Systematisk tilnærming

De ulike effektene på lagerets levetid er gjensidig avhengige. Den systematiske metoden for å beregne korrigert levetid er evaluert som en praktisk metode for å bestemme levetidskorreksjonsfaktoren αISO (se figur 5-1). Levetidskorreksjonskoeffisienten αISO beregnes ved hjelp av følgende formel. Det er diagrammer for hver lagertype (radialkulelager, radialrullelager, trykkkulelager og trykkrullelager). (Hver figur (figur 5-2 til 5-5) er sitert fra JIS B 1518≤50. ISOα
Merk at ved faktisk bruk er dette satt til livstidsmodifikasjonsfaktoren: 2013.)

7
8

Figur 1-1 Systemløsning

9

1-2 Levetidskorreksjonskoeffisient αISO (radialkulelager)

10

1-3 Levetidskorreksjonskoeffisient αISO (radialrullelager)

11

1-4 Levetidskorreksjonskoeffisient αISO (aksialkulelager)

12

1-5 Levetidskorreksjonskoeffisient αISO (trykkrullelager)

b) Tretthetsbelastningsgrense: Cu

Med samme kvalitet, så lenge belastningstilstanden ikke overstiger en viss verdi og i et miljø med gode smøreforhold, smøringsrenhet og andre driftsforhold, er levetiden til lageret teoretisk ubegrenset. For lagre laget av generelt høykvalitetsmaterialer og produksjonskvalitet, nås utmattelsesspenningsgrensen når kontaktspenningen mellom løpebanen og rulleelementene er ca. 1.5 GPa. Hvis en eller begge av materialkvaliteten og produksjonskvaliteten er lavere, vil også utmattelsesspenningsgrensen være lavere. Begrepet "tretthetsbelastningsgrense" refererer til tretthetsbelastningsgrensen. Cu er definert som "lagerbelastningen som akkurat når utmattelsesgrensen under den tyngste lasten "løpebanekontakt" ISO 281:2007. Og påvirkes av faktorer som lagertype, størrelse og materiale. Angående spesiallagre og ikke oppført i denne katalogen For detaljert informasjon om utmattingsbelastningsgrenser for andre lagre, vennligst kontakt Aubearing.

c) Forurensningsfaktor: ec

Hvis faste partikler fra forurenset smøremiddel blir fanget mellom løpebanene og rulleelementene, kan det dannes fordypninger på en eller begge løpebanene og rulleelementene. Disse fordypningene vil forårsake lokaliserte trykkøkninger, og dermed forkorte levetiden. Den forkortede levetiden på grunn av smøremiddelforurensning kan beregnes i henhold til graden av forurensning, det vil si forurensningskoeffisienten ec. Vist i Dpw-tabellen er stigningssirkeldiameteren til kule/rullesettet, enkelt uttrykt som < /span>: indre diameter) Relevant spesial For detaljer som smøreforhold eller detaljert undersøkelse, vennligst kontakt JTEKT. d: ytre diameter, D)/2. (d=(D+pwD

Forurensningsnivåec
Dpw< 100mmDpw≧100 mm
Ekstremt høy renhet: Størrelsen på partiklene er omtrent lik tykkelsen på smøreoljefilmen, denne finnes i laboratoriemiljøer.11
Høy renhet: Oljen har blitt filtrert av et ekstremt fint filter, dette finnes med standard fettpakkede lagre og forseglede lagre.0.8 ~ 0.60.9 ~ 0.8
Standard renslighet: Oljen er filtrert av et finfilter, dette finnes med standard fettpakkede lagre og skjermede lagre.0.6 ~ 0.50.8 ~ 0.6
Minimal kontaminering: Smøremidlet er lett forurenset.0.5 ~ 0.30.6 ~ 0.4
Normal forurensning: Dette er funnet når ingen tetning brukes og et grovfilter brukes i et miljø der slitasjerester og partikler fra området rundt trenger inn i smøremidlet.0.3 ~ 0.10.4 ~ 0.2
Høy forurensning: Dette er funnet når omgivelsene er betydelig forurenset og lagertetningen er utilstrekkelig.0.1 ~ 00.1 ~ 0
Ekstremt høy forurensning00

d) Viskositetsforhold: κ

Smøremidlet danner en oljefilm på rullens kontaktflate, som skiller løpebanene og rulleelementene. Tilstanden til smøreoljefilmen uttrykkes ved viskositetsforholdet κ, som er den faktiske kinematiske viskositeten ν ved driftstemperaturen delt på den kinematiske referanseviskositeten. For detaljert informasjon om smøremidler som fett og smøremidler som inneholder tilsetningsstoffer for ekstremt trykk, kontakt JTEKT. Større enn 4, lik 4 og mindre enn 0.1 er ikke aktuelt. κ A er vist i følgende formel.

13

Levetiden til et lagersystem bestående av to eller lagre

De fleste maskiner bruker to eller lagre på en aksel, og har ofte to eller aksler. Alle lagre i en maskin regnes som et lagersystem. For forretningsformål er det viktig for produsenter å forstå påliteligheten til maskinene deres eller systemets levetid. Denne evalueringsprosessen vurderer den viktige faktoren ved å kombinere L10-levetiden til alle lagrene i systemet for å svare på spørsmålet: "Hvor lenge vil maskinen kjøre med nitti prosent pålitelighet?" Enkelt sagt vil systemets L10-pålitelighet være lavere enn den laveste individuelle L10- rangerte levetiden. Beregningsformelen for systemets nominelle levetid er som følger:

15
16

[eksempel]
Når en aksel støttes av to rullelager med levetid på henholdsvis 50 000 timer og 30 000 timer, beregnes den nominelle levetiden til lagersystemet som støtter akselen som følger: Formel (1-11):

17

Denne ligningen viser at disse lagrene som et system har en kortere nominell levetid enn lagre med kortere levetid. Dette faktum er viktig for å estimere lagerets levetid i applikasjoner der to eller lagre brukes.

Anbefalt levetid for lagre i forskjellige bruksområder

Siden lengre levetid ikke alltid bidrar til økonomisk drift, bør den best egnede levetiden for hver applikasjon og driftsforhold bestemmes. Som referanse er den empirisk bestemte anbefalte levetiden basert på bruk beskrevet i tabellen nedenfor.

DriftstilstandSøknadAnbefalt levetid (h)
Kort eller intermitterende operasjonElektriske husholdningsapparater, elektriske verktøy, landbruksutstyr, løfteutstyr for tung last4000 ~ 8000
Ikke forlenget varighet, men stabil drift krevesHusholdnings klimaanlegg motorer, anleggsutstyr, transportører, heiser8000 ~ 12000
Intermitterende, men forlenget driftValseverk rullehalser, små motorer, kraner8000 ~ 12000
Motorer brukt i fabrikker, generelle gir12000 ~ 20000
Maskinverktøy, shaker-sikter, knusere20000 ~ 30000
Kompressorer, pumper, gir for nødvendig bruk40000 ~ 60000
Daglig drift enn 8 timer. eller kontinuerlig utvidet driftRulletrapper trapper~~POS=HEADCOMP12000 ~ 20000
Sentrifugalseparatorer, klimaanlegg, luftblåsere, trebearbeidingsutstyr, akseltapper for passasjerbusser20000 ~ 30000
Store motorer, gruvetaljer, lokomotivakseltapper, trekkmotorer for rullende materiell for jernbane40000 ~ 60000
Utstyr for papirproduksjon100000 ~ 200000
24 timer. operasjon (ingen feil tillatt)Vannforsyningsanlegg, kraftstasjoner, gruvevannutslippsanlegg100000 ~ 200000