Allt om bärande liv

Allt om bärande liv

Lagrets livslängd är en av nyckelfaktorerna som bestämmer livslängden för mekanisk utrustning. Efter att ha bestämt lagrets arbetsutrymme, för en given axelhålsdiameter, är det möjligt att hitta standardlager med olika ytterdiametrar och bredder. När lagrets ytterdiameter och bredd ökar, ökar den dynamiska lastkapaciteten i enlighet därmed, vilket ökar lagrets märklivslängd. När belastningen och hastigheten på lagren har bestämts, blir frågan nu: "Hur många timmars nominell livslängd kräver en väldesignad maskin?" Ibland dikteras detta av specifika industristandarder eller företagspolicyer baserade på branschen och kundens plats. av. I en bransch kan det vara helt acceptabelt att slutanvändare servar utrustning en gång per år, byter ut lager, tätningar etc. I en annan bransch har lager en livslängd på minst tio år. Användningsfrekvensen för utrustningen måste också beaktas när det lägsta förväntade livslängdsvärdet bestäms.

AUbearing tillverkar mer än 8,000 XNUMX lagertyper som används i en mängd olika industrier i USA och runt om i världen. Industriella lager tillverkade av Aubearing ger inte bara lång livslängd enligt rullutmattningsstandarder, utan lagerkonstruktion måste också övervägas baserat på applikationen för att förhindra stötar, överbelastning och enstaka höghastighetsexkursioner. För detta ändamål är designen av varje lager optimerad.

Aubearing

Bärande dynamisk lastkapacitet – C

Baserat på att den märkdynamiska belastningen är en ren radiell belastning med konstant riktning och konstant storlek (för radiella lager) eller en central axiell belastning (för axiallager), kan en grundläggande märklivslängd på 1 miljon varv erhållas i detta fall. Värdet på denna viktiga lagerparameter C visas i varje lagertabell utom för krankroklager. Den grundläggande dynamiska belastningen anger lagrets förmåga att motstå rullutmattning och specificeras som den grundläggande dynamiska radiella belastningen (< ai=3>Cr) för radiella lager, och den grundläggande dynamiska axialbelastningen (Ca) för axiallager. Dessa värden har definierats av föreningar som American Bearing Manufacturers Association (ABMA) och International Organization for Standardization (ISO) för att beräkna dynamiska belastningar på lager. Lagerdynamisk belastning används för att förutsäga märklivslängden för varje lager vid dess förväntade belastning och hastighet. Generellt sett kan ett lager endast motstå en maximal driftsbelastning motsvarande hälften av dess lagerdynamiska belastningskapacitet.

Dynamisk och statisk belastning av lager

Statisk kapacitet - Co

Lagerets statiska kapacitet Co är den maximala belastningen som säkert kan appliceras på ett icke-roterande lager utan att orsaka skada på efterföljande lagerdrift. Den är baserad på den beräknade kontaktspänningen i mitten av det mest belastade rullelementet i kontakt med den inre ringen. Spänningsnivåerna för de tre typerna av lager är:

– Självjusterande kullager är 4600 MPa (667,000 XNUMX psi)
– 4200 MPa (609,000 XNUMX psi) för alla andra kullager
– Alla rullager är 4000 MPa (580,000 XNUMX psi)

Beräkning av lagrets livslängd

Den grundläggande livslängden L10 avser användningsförhållandena för högkvalitativa tillverkningslager med en livslängd på 90 % tillförlitlighet vid normal användning. Lagrets insida är gjord av lagerstålmaterial specificerat av JIS eller en standardkonstruktion gjord av likvärdiga material. Förhållandet mellan grundläggande dynamisk belastning och dynamisk belastning. Lagrets ekvivalenta belastning och grundläggande livslängd kan uttryckas med ekvation (5-1). Denna livslängdsberäkningsformel är inte tillämplig på lager C0 som påverkas av faktorer som plastisk deformation av löpbanan och rullande elements kontaktytor på grund av extremt höga belastningsförhållanden (när P överstiger den grundläggande statiska belastningen) (se den grundläggande statiska belastningen klassificering och statisk ekvivalent belastning) eller 0.5C) eller omvänt, för lagerbelastningsförhållanden som påverkas av faktorer som löpbanans kontaktytor och rullande element som glider på grund av extremt låg slirning. Detta är den tid som en uppsättning uppenbarligen identiska lager kommer att gå igenom eller överskrida innan utmattningsspjälkning uppstår. Grundformeln för att beräkna den nominella livslängden för lagret L10 är (1-1):

Bärande liv 1
2

För att beräkna den grundläggande livslängden för ett lager, används ekvation (1-2) för drift med konstant hastighet; när lagret används i rullande järnvägsmateriel eller bilar, i termer av färdavstånd (km), används ekvation (1-3).

Därför är den dynamiska ekvivalenta lasten P och rotationshastigheten är n; sedan kan du referera till lagerspecifikationstabellen för att välja den lagerstorlek som är mest lämplig för det specifika ändamålet. C kan beräkna den grundläggande dynamiska belastningsklassformeln (1-4); den rekommenderade livslängden för lagret varierar beroende på maskinen som använder lagret, som visas i Tabell 1-5 Rekommenderad livslängd för lagret (referens) .

3 1

Hänvisa till
Livslängdskoefficienten (fh) och varvtalskoefficienten nf beräknas enligt ekvation (1-2) enligt följande:

4

Endast som referens kan värdena för fn, fh och L10h enkelt erhållas genom att använda nomogrammet som bifogas denna katalog som en förenklad metod.

5

[Referens] Hastighet (n) och dess koefficient (f< ai=4>n), livslängdskoefficient (fh) och grundläggande märklivslängd (L10h)

Kombinerade radiella och tryckkrafter

Alla kullager och rullager tål stora axiella axialbelastningar. När kombinerade radiella och axiella belastningar inträffar måste den "ekvivalenta lagerbelastningen" P som används i formeln för märklivslängden beräknas. Denna beräkning kan vara något komplicerad eftersom den beror på de relativa storleken av radiella och axiella belastningar till varandra och kontaktvinkeln som skapas av lagret. Det skulle vara för svårt att demonstrera beräkningen av P för alla visade lagertyper. För koniska rullager används axialkoefficienten "K". Kontakta Aubearing för eventuella beräkningar av livslängden som kräver en kombination av radiella belastningar och dragkrafter.

Radiella cylindriska rullager med motstående flänsar på de inre och yttre ringen har en begränsad förmåga att motstå axialbelastningar över rullarnas längd. Acceptabla dragkrafter är de som använder rulländar och flänsar för intermittent dragkraft och positioneringsändamål. Eftersom eventuella axialbelastningar kommer att vara vinkelräta mot de radiella belastningarna och olika lagerkontaktytor kommer att användas, är axialbelastningar längs rullens längd inte en faktor vid beräkningar av lagrets livslängd.

Kombinerade radiella och tryckkrafter

Varierande belastningar och hastigheter

Lager arbetar inte med konstant belastning eller hastighet i många applikationer, och det kanske inte är ekonomiskt att välja ett lager med en specifik nominell livslängd (i timmar) baserat på de värsta driftsförhållandena. Normalt kan arbetscykeln definieras för olika driftsförhållanden (belastning och hastighet) och den procentuella tiden under varje drifttillstånd. Relaterade situationer uppstår också i vissa maskiner som producerar fram- och återgående rörelse. Vidare kan dessa två exempel kombineras för flera förväntade driftsförhållanden med fram- och återgående rörelse och olika toppbelastningar och hastigheter. För att beräkna den nominella livslängden för last- och hastighetsändringar måste man först beräkna L10:s nominella livslängd för varje drifttillstånd i arbetscykeln. Använd sedan formeln nedan för att kombinera den individuella L10-livslängden med den nominella livslängden under hela driftcykeln.

6

Presentation kommer strax

  • T1, T2, T = procent av tiden under olika förhållanden, uttryckt som en decimal n

  • T1 + T2 + … T< /span> = 1n

  • Lp1, Lp2, L = Livslängd i timmar per konstant belastning och hastighetscykel pn

Oscillerande belastning

Lagret roterar inte helt under drift utan har en oscillationsamplitud. Vi kan använda följande formel för att beräkna den lägre ekvivalenta radiella belastningen för lagret:

Pe = Pox (p/90)1/e

  • Pe = ekvivalent dynamisk radiell last

  • Po = faktisk oscillerande radiell last

  • β = svängningsvinkel i grader

  • e = 10/3 (rullager) 3.0 (kullager)

Separera radiella och tryckkrafter

I vissa applikationer utsätts lager för mycket höga radiella belastningar och axialbelastningar. För applikationer som utsätts för båda typerna av belastning är en bättre design att tillhandahålla separata lager för radiella belastningar eller axialbelastningar. Om så är fallet måste maskinkonstruktören vara noga med att radiallagren endast bär radiella belastningar och axiallagren endast bär axialbelastningar. Ett bra sätt att uppnå detta är att använda ett cylindriskt rullager med rak bana i "radial" position, eftersom detta lager inte klarar några axialkrafter. Ett par vinkelkontaktlager eller koniska rullager med stor vinkel är vanligtvis bra val för att bära axialbelastningar, men de måste skyddas från alla radiella belastningar. Ett sätt att uppnå detta är att få den yttre ringen att passa väldigt löst in i huset: typiskt 0.5 mm/0.020 tum. till 1.0 mm/0.040 tum.

Justeringsfaktorer för lagerlivslängd

Justeringsfaktorer för lagerlivslängd gör att OEM-tillverkare bättre kan förutsäga den faktiska livslängden och tillförlitligheten för de lager du väljer och installerar i din utrustning. Den justerade L10 nominella livslängden beräknas med följande formel:

Lna = a1 x a2 x a3 x L10

  • Lna = justerad nominell livslängd

  • a1 = justeringskoefficient för tillförlitlighetens livslängd

  • a2 = livslängdsjusteringsfaktor för speciella lageregenskaper (t.ex. material)

  • a3 = Livslängdsjusteringsfaktor för driftförhållanden, smörjning, renlighet, etc.

Livsjusteringsfaktorerna a1, a2 och a3 kan teoretiskt sett vara större eller mindre än 1.0, beroende på deras utvärdering.

Tillförlitlighet livslängdsjustering - a1

Utrustningstillverkare måste förbättra tillförlitligheten hos utvalda lager för att förutsäga längre servicetider. Faktorn a1 som visas nedan används för att öka tillförlitlighetsvärdet. Om L10-värdet beräknat med a1-faktorn är oacceptabelt lågt, måste ett lager med större dynamisk lastkapacitet väljas.(Citat från JIS B 1518:2013)

Tillförlitlighet, %Lnmα1
90LNer till 10m1
95L5m0.64
96L4m0.55
97L3m0.47
98L2m0.37
99L1m0.25
99.2LNer till 0.8m0.22
99.4LNer till 0.6m0.19
99.6LNer till 0.4m0.16
99.8LNer till 0.2m0.12
99.9LNer till 0.1m0.093
99.92LNer till 0.08m0.087
99.94LNer till 0.06m0.080
99.95LNer till 0.05m0.077

Livslängdsjusteringsfaktor för speciella lageregenskaper - a2

Särskilt under de senaste åren har det skett många förbättringar i lagerdesign och tillverkning som har bekräftats i livstidstester, vilket resulterat i förbättrade L10-tider. Några av dessa förbättringar är:

  • Förbättra ytfinishen

  • Förbättrade material och värmebehandling

  • Rullar och löpbanor

Livskorrigeringsfaktor: αISO

a) Systematiskt tillvägagångssätt

De olika effekterna på lagrets livslängd är beroende av varandra. Den systematiska metoden för att beräkna korrigerad livslängd har utvärderats som en praktisk metod för att bestämma livslängdskorrektionsfaktorn αISO (se figur 5-1). Livslängdskorrektionskoefficienten αISO beräknas med följande formel. Det finns diagram för varje lagertyp (radialkullager, radiella rullager, axialkullager och axialrullager). (Varje figur (figur 5-2 till 5-5) är citerad från JIS B 1518≤50. ISOα
Observera att vid faktisk användning är detta inställt på livstidsmodifieringsfaktorn: 2013.)

7
8

Bild 1-1 Systemlösning

9

1-2 Livslängdskorrektionskoefficient αISO (radialkullager)

10

1-3 Livslängdskorrektionskoefficient αISO (radialrullager)

11

1-4 Livslängdskorrektionskoefficient αISO (axialkullager)

12

1-5 Livslängdskorrektionskoefficient αISO (axialrullager)

b) Utmattningsbelastningsgräns: Cu

Med samma kvalitet, så länge belastningsförhållandena inte överstiger ett visst värde och i en miljö med goda smörjförhållanden, smörjrenhetsnivå och andra driftsförhållanden, är lagrets livslängd teoretiskt obegränsad. För lager tillverkade av generellt högkvalitativa material och tillverkningskvalitet nås utmattningsspänningsgränsen när kontaktspänningen mellan löpbanan och rullelementen är cirka 1.5 GPa. Om en eller båda av materialkvaliteten och tillverkningskvaliteten är lägre, blir utmattningsspänningsgränsen också lägre. Termen "utmattningsbelastningsgräns" avser utmattningsbelastningsgränsen. Cu definieras som "den lagerbelastning som precis når utmattningsspänningsgränsen under den tyngsta lasten "raceway contact" ISO 281:2007. Och påverkas av faktorer som lagertyp, storlek och material. Beträffande speciallager och inte listade i denna katalog För detaljerad information om utmattningsbelastningsgränser för andra lager, vänligen kontakta Aubearing.

c) Föroreningsfaktor: ec

Om fasta partiklar från förorenat smörjmedel fastnar mellan löpbanorna och de rullande elementen, kan fördjupningar bildas på en eller båda av löpbanorna och rullelementen. Dessa fördjupningar kommer att orsaka lokala tryckökningar, vilket förkortar livslängden. Den förkortade livslängden på grund av smörjmedelskontamination kan beräknas efter graden av kontaminering, det vill säga kontamineringskoefficienten ec. I Dpw-tabellen visas stigningscirkeldiametern för kul-/rullsetet, enkelt uttryckt som < /span>: innerdiameter) Relevant special För detaljer såsom smörjförhållanden eller detaljerad undersökning, vänligen kontakta JTEKT. d: ytterdiameter, D)/2. (d=(D+pwD

Föroreningsnivåec
Dpw<100mmDpw≧100 mm
Extremt hög renhet: Storleken på partiklarna är ungefär lika med tjockleken på smörjoljefilmen, detta finns i laboratoriemiljöer.11
Hög renhet: Oljan har filtrerats av ett extremt fint filter, detta finns med vanliga fettpackade lager och tätade lager.0.8 ~ 0.60.9 ~ 0.8
Standardrenlighet: Oljan har filtrerats med ett finfilter, detta finns med vanliga fettpackade lager och skärmade lager.0.6 ~ 0.50.8 ~ 0.6
Minimal kontaminering: Smörjmedlet är lätt förorenat.0.5 ~ 0.30.6 ~ 0.4
Normal kontaminering: Detta upptäcks när ingen tätning används och ett grovfilter används i en miljö där slitageskräp och partiklar från omgivningen tränger in i smörjmedlet.0.3 ~ 0.10.4 ~ 0.2
Hög förorening: Detta konstateras när den omgivande miljön är avsevärt förorenad och lagertätningen är otillräcklig.0.1 ~ 00.1 ~ 0
Extremt hög kontaminering00

d) Viskositetsförhållande: K

Smörjmedlet bildar en oljefilm på valsens kontaktyta, som separerar löpbanorna och de rullande elementen. Smörjoljefilmens tillstånd uttrycks av viskositetsförhållandet κ, vilket är den faktiska kinematiska viskositeten ν vid driftstemperaturen dividerat med den kinematiska referensviskositeten. Kontakta JTEKT för detaljerad information om smörjmedel som fetter och smörjmedel som innehåller tillsatser för extremt tryck. Större än 4, lika med 4 och mindre än 0.1 är inte tillämpliga. κ A visas i följande formel.

13

Livslängd för ett lagersystem bestående av två eller lager

De flesta maskiner använder två eller lager på en axel, och har ofta två eller axlar. Alla lager i en maskin anses vara ett lagersystem. För affärsändamål är det viktigt för tillverkare att förstå tillförlitligheten hos sina maskiner eller systemets livslängd. Denna utvärderingsprocess tar hänsyn till den viktiga faktorn att kombinera L10-livslängden för alla lager i systemet för att svara på frågan: "Hur länge kommer maskinen att gå med nittio procent tillförlitlighet?" "Förenklat uttryckt kommer systemets L10-tillförlitlighet att vara lägre än den lägsta individuella L10 -märkta livslängden. Beräkningsformeln för systemets nominella livslängd är följande:

15
16

[exempel]
När en axel stöds av två rullager med livslängder på 50 000 timmar respektive 30 000 timmar, beräknas den nominella livslängden för det lagersystem som stöder axeln enligt följande: Formel (1-11):

17

Denna ekvation visar att dessa lager som ett system har en kortare nominell livslängd än lager med kortare livslängder. Detta faktum är viktigt för att uppskatta lagerlivslängden i applikationer där två eller lager används.

Rekommenderad livslängd för lager i olika applikationer

Eftersom en längre livslängd inte alltid bidrar till ekonomisk drift, bör den mest lämpliga livslängden för varje applikation och driftsförhållanden bestämmas. Som referens beskrivs den empiriskt bestämda rekommenderade livslängden baserat på applikation i tabellen nedan.

DriftstillståndAnsökanRekommenderad livslängd (h)
Kort eller intermittent operationElektriska hushållsapparater, elektriska verktyg, jordbruksutrustning, lyftutrustning för tung last4000 ~ 8000
Inte förlängd varaktighet, men stabil drift krävsLuftkonditioneringsmotorer för hushåll, anläggningsutrustning, transportörer, hissar8000 ~ 12000
Intermittent men förlängd driftValsverk rullhalsar, små motorer, kranar8000 ~ 12000
Motorer som används i fabriker, allmänna växlar12000 ~ 20000
Verktygsmaskiner, shakers, krossar20000 ~ 30000
Kompressorer, pumpar, växlar för väsentlig användning40000 ~ 60000
Daglig drift än 8 timmar. eller kontinuerlig förlängd driftRulltrappor12000 ~ 20000
Centrifugalavskiljare, luftkonditioneringsapparater, luftfläktar, träbearbetningsutrustning, axeltappar för passagerare20000 ~ 30000
Stora motorer, gruvlyftar, axeltappar för lokomotiv, dragmotorer för rullande järnvägsmateriel40000 ~ 60000
Utrustning för papperstillverkning100000 ~ 200000
24 timmar. drift (inget fel tillåtet)Vattenförsörjningsanläggningar, kraftverk, gruvvattentömningsanläggningar100000 ~ 200000