Ciasteczka wykorzystywane przez serwis internetowy SKF

Wykorzystujemy ciasteczka (ang. cookies) w celu usprawniania sposobów przeglądania naszych stron i korzystania z naszych internetowych aplikacji. Dalsze korzystanie z serwisu niepoprzedzone zmianą ustawień przeglądarki jest równoznaczne z wyrażeniem zgody na zapisywanie przez serwis ciasteczek na dysku komputera. Pamiętaj, że w każdej chwili możesz zmienić ustawienia swojej przeglądarki internetowej.

Trwałość nominalna łożyska

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Do szacowania spodziewanej trwałości łożyska można używać albo trwałości nominalnej podstawowej L10, albo trwałości nominalnej według SKF L10m.
Jeżeli masz już doświadczenie w pracy z danymi warunkami eksploatacji związanymi ze smarowaniem i zanieczyszczeniem i wiesz, że warunki panujące w danym zastosowaniu nie mają drastycznego wpływu na trwałość Twoich łożysk, dokonaj wyliczenia trwałości nominalnej podstawowej – w przeciwnym razie SKF zaleca zastosowanie trwałości nominalnej według SKF.

Definicja trwałości łożyska
Trwałość łożyska definiuje się jako liczbę obrotów (lub czas pracy w godzinach) przy określonej prędkości obrotowej, którą (który) łożysko może osiągnąć do momentu pojawienia się pierwszych śladów zużycia zmęczeniowego metalu (złuszczeń) na elemencie tocznym albo na bieżni pierścienia wewnętrznego lub zewnętrznego.

Próby przeprowadzane na pozornie identycznych łożyskach, w identycznych warunkach pracy, dają wyniki znacznie zróżnicowane pod względem liczby cykli – albo czasu pracy – skutkującej zmęczeniem metalu. Dlatego też oszacowanie trwałości łożyska na podstawie zmęczenia powierzchni styku tocznego (RCF) jest nie dość dokładne i wyznaczenie wymaganego rozmiaru łożyska wymaga zastosowania podejścia statystycznego.

Trwałość nominalna podstawowa L10 to trwałość zmęczeniowa, jakiej osiągnięcia lub przekroczenia można oczekiwać od 90% dostatecznie dużej grupy pozornie identycznych łożysk eksploatowanych w identycznych warunkach pracy.

Aby wyznaczyć właściwy rozmiar łożyska z zastosowaniem podanej tu definicji, porównuj obliczaną trwałość nominalną z oczekiwaniami dotyczącymi trwałości eksploatacyjnej łożyskowania, kierując się w doświadczeniem z poprzednich procesów wymiarowania, o ile takie posiadasz. W przeciwnym razie kieruj się wytycznymi dotyczącymi trwałości dokumentacyjnej łożysk w różnych zastosowaniach zamieszczonymi w tabeli 1tabeli 2.

Ze względu na statystyczny rozrzut trwałości zmęczeniowej łożysk, czas pracy pojedynczego łożyska do powstania uszkodzenia może zostać wyznaczony w odniesieniu do jego trwałości nominalnej, o ile prawdopodobieństwo uszkodzenia danego łożyska zostało określone w stosunku do całej populacji łożysk pracujących w podobnych warunkach.

Wyniki licznych badań dotyczących uszkodzeń łożysk w rozmaitych zastosowaniach potwierdzają, że ustanawianie wytycznych konstrukcyjnych odpowiednio do poziomu niezawodności 90% i stosowanie dynamicznych współczynników bezpieczeństwa daje w efekcie wytrzymałe rozwiązania kwestii łożyskowania, które nie ulegają typowym uszkodzeniom zmęczeniowym.

Trwałość nominalna podstawowa
Jeżeli bierzesz pod uwagę tylko obciążenie i prędkość, możesz posłużyć się trwałością nominalną podstawową L10.

Trwałość nominalna podstawowa łożyska zgodnie z normą ISO 281 wynosi

Basic rating life
Wykonaj obliczenia

W przypadku łożysk pracujących ze stałą prędkością obrotową często wygodniej jest wyznaczyć trwałość wyrażoną w godzinach pracy, z następującego równania:

Basic rating life in hours

gdzie
L10trwałość nominalna podstawowa (przy niezawodności na poziomie 90%) [mln obrotów]
L10htrwałość nominalna podstawowa (przy niezawodności na poziomie 90%) [godziny pracy]
Cnominalna nośność dynamiczna [kN]
P równoważne obciążenie dynamiczne łożyska [kN]
nprędkość obrotowa [obr/min]
pwykładnik równania trwałości
= 3 dla łożysk kulkowych
= 10/3 dla łożysk wałeczkowych


Trwałość nominalna według SKF
W przypadku nowoczesnych łożysk wysokiej jakości, obliczana trwałość nominalna podstawowa może znacznie odbiegać od rzeczywistej trwałości eksploatacyjnej w danym zastosowaniu. Trwałość eksploatacyjna danego łożyskowania zależy bowiem nie tylko od obciążenia i rozmiaru łożyska, lecz także od wielu czynników, takich jak smarowanie, stopień zanieczyszczenia, prawidłowy montaż oraz środowisko pracy.

W normie ISO 281 zastosowano współczynnik korekcji trwałości do uzupełnienia równania trwałości nominalnej podstawowej. współczynnik modyfikacji trwałości SKF aSKF bazuje na tej samej koncepcji granicznego obciążenia zmęczeniowego Pu (→ Graniczne obciążenie zmęczeniowe Pu) co zastosowana w normie ISO 281. Wartości Pu są podane w tablicach produktowych. Podobnie jak w normie ISO 281, dla odzwierciedlenia trzech istotnych warunków eksploatacji, współczynnik modyfikacji trwałości SKF aSKF uwzględnia warunki smarowania (stosunek lepkości κ → Warunki smarowania – stosunek lepkości κ), poziom obciążenia w stosunku do granicznego obciążenia zmęczeniowego łożyska oraz wskaźnik stopnia czystości ηc uwzględnienie poziomu zanieczyszczenia (→ Wskaźnik stopnia czystości ηc)

SKF rating life
Wykonaj obliczenia

W przypadku łożysk pracujących ze stałą prędkością, trwałość może zostać wyrażona w godzinach pracy, według równania

SKF rating life in hours

gdzie
Lnmtrwałość nominalna według SKF (przy niezawodności na poziomie 100 – n1) %) [mln obrotów]
Lnmhtrwałość nominalna według SKF (przy niezawodności na poziomie 100 – n1) %) [godziny pracy]
L10trwałość nominalna podstawowa (przy niezawodności na poziomie 90%) [mln obrotów]
a1współczynnik korekcji trwałości dla niezawodności (tabela 3, wartości zgodnie z normą ISO 281)
aSKFwspółczynnik modyfikacji trwałości SKF
Cnominalna nośność dynamiczna [kN]
Prównoważne obciążenie dynamiczne łożyska [kN]
nprędkość obrotowa [obr/min]
pwykładnik równania trwałości
= 3 dla łożysk kulkowych
= 10/3 dla łożysk wałeczkowych

1) Współczynnik n oznacza prawdopodobieństwo uszkodzenia, tj. różnicę między wymaganym poziomem niezawodności a poziomem 100%.

Dla niezawodności 90%:

Lnm = trwałość nominalna według SKF (przy niezawodności na poziomie 100 – n1)%) [mln obrotów]

Staje się:

L10m = trwałość nominalna według SKF [mln obrotów]

Ponieważ współczynnik korekcji trwałości a1 jest powiązany ze zmęczeniem, w mniejszym stopniu odzwierciedla on poziomy obciążenia P poniżej granicznego obciążenia zmęczeniowego Pu. Wymiarowanie z zastosowaniem współczynników korekcji trwałości odzwierciedlających bardzo wysoką niezawodność (np. 99%) skutkuje wyznaczaniem dla danych obciążeń bardzo dużych rozmiarów łożysk. W takim wypadku obciążenie łożyska musi zostać sprawdzone pod kątem zgodności z wymogiem obciążenia minimalnego obowiązującym w stosunku do danego łożyska. Wyliczanie obciążenia minimalnego opisano w punkcie Wymagane obciążenia minimalne.

Tabela 4 zawiera powszechnie stosowane przeliczniki do wyrażania trwałości łożyska w jednostkach innych niż miliony obrotów.

Obliczanie trwałości łożyska przy zmiennych warunkach pracy – obciążenie tętniące

W niektórych zastosowaniach – np. w przekładniach przemysłowych, skrzyniach biegów pojazdów, wiatrakach – warunki pracy, takie jak wielkość i kierunek obciążeń, prędkości, temperatury i warunki smarowania, ulegają ciągłym zmianom. Dla takich zastosowań nie da się obliczyć trwałości łożyska, dopóki nie uprości się widma obciążeń lub cyklu pracy łożyskowania do ograniczonej liczby prostszych przypadków obciążeń (wykres 1).

W przypadku ciągle zmieniającego się obciążenia można zliczać obciążenia o tym samym poziomie i na tej podstawie zbudować widmo obciążeń w postaci histogramu złożonego ze słupków odpowiadających poszczególnym obciążeniom. Każdy słupek powinien odpowiadać określonemu udziałowi procentowemu lub udziałowi w czasie pracy. Obciążenia wysokie i normalne mają znacznie większy wpływ na trwałość łożyska niż obciążenia niskie. Z tego względu wszelkie obciążenia szczytowe powinny zostać miarodajnie uwzględnione na wykresie obciążeń, nawet jeżeli występują względnie rzadko i tylko w krótkim okresie. 


W obrębie każdego przedziału cyklu pracy można uśrednić obciążenie łożyska i warunki pracy do pewnej miarodajnej stałej wartości. Ponadto, liczba godzin pracy lub obrotów dla danego obciążenia w obrębie przedziału cyklu musi być odniesiona do łącznej liczby godzin pracy lub obrotów podczas pracy łożyska. Zatem jeżeli oznaczymy przez N1 liczbę obrotów wymaganą w warunkach obciążenia P1, a przez N spodziewaną liczbę obrotów do ukończenia wszystkich zmiennych cykli obciążenia, to ułamek cyklu U1 = N1/N zostaje zastosowany do warunków obciążenia P1, którym odpowiada obliczeniowa trwałość L10m1. W przypadku zmiennych warunków pracy, spodziewaną trwałość łożyska można wyznaczyć ze wzoru

Bearing life

gdzie

L10mtrwałość nominalna według SKF (dla niezawodności 90%) [mln obrotów]
L10m1, L10m2, …ułamkowe trwałości nominalne według SKF (dla niezawodności 90%) dla poszczególnych stałych warunków pracy 1, 2, … [mln obrotów]
U1, U2, …ułamek cyklu trwałości dla warunków pracy 1, 2, …
U1 + U2 + … Un = 1


Ta metoda wykonywania obliczeń sprawdza się w przypadku zastosowań, gdzie poziomy obciążenia i prędkości są zmienne przy znanym udziale poszczególnych poziomów w ogólnym czasie pracy.

SKF logo