Ciasteczka wykorzystywane przez serwis internetowy SKF

SKF uzywa na swoich stornach interentowych cookies w celu możliwie jak najlepszego dostosowywania prezentowanych informacji do preferencji odwiedzających, dotyczących między innymi regionu i języka. Czy wyrażasz zgodę na wykorzystywanie cookies przez SKF?

cookie_information_popup_text_2[150]

Obciążenia dynamiczne łożyska i jego trwałość

Ogólne informacje w zakresie obliczeń trwałości łożysk oraz ich nośności nominalnej podane w rozdziale Dobór wielkości łożyska dotyczą również łożysk super-precyzyjnych. Należy uwzględnić fakt, że wszystkie obliczenia trwałości dokonywane w oparciu o normę ISO 281:2007 dotyczą „normalnego” zakresu prędkości. Dla zastosowań, w których współczynnik prędkości A > 500 000 mm/min, należy skontaktować się ze specjalistą SKF do spraw technicznych.

A = n dm

gdzie
A=współczynnik prędkości [mm/min]
dm=średnica średnia łożyska [mm] = 0,5 (d + D)
n=prędkość obrotowa [obr/min]
Trwałość łożysk można obliczać przy założeniu wytrzymałości zmęczeniowej materiałów opartej o założenia statystyczne. Szczegółowe informacje na ten temat, patrz Trwałość nominalna.
Nominalna nośność dynamiczna

Nominalna nośność dynamiczna C jest przyjmowana do obliczeń trwałości dynamicznie obciążonych łożysk, to znaczy łożysk obracających się pod obciążeniem. Wielkość ta określa obciążenie łożyska, przy którym łożysko uzyska trwałość nominalną wg ISO 281:2007 L10 równą 1 000 000 obrotów. Zakłada się, że obciążenie jest stałe co do wartości i kierunku oraz ściśle promieniowe w przypadku łożysk poprzecznych bądź ściśle osiowe, działające centrycznie w przypadku łożysk wzdłużnych.

Wartości nominalnej nośności dynamicznej C podane są w tabelach produktów.

Równoważne obciążenie dynamiczne łożyska

Aby móc obliczyć trwałość nominalną łożyska z uwzględnieniem nominalnej nośności dynamicznej, należy przekształcić rzeczywiste wartości obciążeń dynamicznych w równoważne obciążenie dynamiczne łożyska. Równoważne obciążenie dynamiczne łożyska P jest definiowane jako hipotetyczne obciążenie, stałe pod względem wielkości i kierunku, które działa promieniowo na łożyska poprzeczne bądź osiowo i centrycznie na łożyska wzdłużne. Takie obciążenie hipotetyczne powinno mieć taki sam wpływ na trwałość łożyska, jak obciążenia rzeczywiste działające na łożysko.

Informacje i dane niezbędne do obliczania równoważnego obciążenia dynamicznego łożyska podane są w rozdziałach dotyczących poszczególnych produktów.

Trwałość nominalna podstawowa
Trwałość nominalna łożyska zgodnie z normą ISO 281:2007 wynosi


Przeprowadź obliczenia

Jeśli prędkość jest stała, wygodniejsze jest obliczenie trwałości wyrażonej w godzinach pracy przy użyciu równania



gdzie
L10=trwałość nominalna (przy niezawodności 90%) [miliony obrotów]
L10h=trwałość nominalna (dla niezawodności 90%) [godziny pracy]
C=nominalna nośność dynamiczna [kN]
P=równoważne obciążenie dynamiczne łożyska [kN]
n=prędkość obrotowa [obr/min]
p=wykładnik równania trwałości
= 3 dla łożysk kulkowych
= 10/3 dla łożysk walcowych
Trwałość nominalna łożysk hybrydowych

Do obliczania trwałości nominalnej łożysk hybrydowych można stosować te same parametry trwałości, jak w przypadku łożysk ze stalowymi elementami tocznymi. Ceramiczne elementy toczne łożysk hybrydowych są znacznie twardsze i bardziej sztywne od stalowych elementów tocznych. Mimo, że wyższa twardość i sztywność skutkuje powstawaniem większych naprężeń na styku ceramicznych elementów tocznych ze stalową bieżnią, wyniki doświadczeń wykonywanych w terenie oraz badań laboratoryjnych dowodzą, że w przypadku obu rodzajów łożysk można stosować te same wartości trwałości nominalnej.

W oparciu o bogate doświadczenie oraz wyniki badań można wywnioskować, że trwałość eksploatacyjna łożysk hybrydowych jest znacznie większa w porównaniu z łożyskami posiadającymi stalowe elementy toczne. Większa trwałość eksploatacyjna łożysk hybrydowych wynika z twardości, małej gęstości materiału oraz wykończenia powierzchni elementów tocznych. Mała gęstość materiału zmniejsza obciążenia wewnętrzne pochodzące od sił odśrodkowych i bezwładności, a zwiększona twardość sprawia, że elementy toczne są mniej podatne na zużywanie się. Dzięki wykończeniu powierzchni elementów tocznych środek smarny jest optymalnie wykorzystany w łożysku.

Wymagane obciążenie minimalne
Dla łożysk pracujących przy wysokich prędkościach lub takich, które narażone są na oddziaływanie dużych przyspieszeń bądź gwałtowne zmiany kierunku obciążenia, siły bezwładności elementów tocznych i tarcie w środku smarnym mogą mieć szkodliwy wpływ na warunki toczenia w łożyskowaniu i mogą powodować szkodliwe poślizgi pomiędzy elementami tocznymi i bieżniami. W celu zapewnienia prawidłowej pracy, łożyska toczne muszą być zawsze poddane pewnemu obciążeniu minimalnemu. Ogólna praktyczna zasada mówi, że obciążenia minimalne odpowiadające wartości 0,01 C należy przyłożyć do łożysk kulkowych, a obciążenia o wartości 0,02 C do łożysk walcowych.
Obliczenia trwałości przy zmiennych warunkach pracy

W niektórych zastosowaniach warunki pracy, takie jak wielkość i kierunek obciążeń, prędkości, temperatury oraz warunki smarowania podlegają nieustannym zmianom. W tego rodzaju zastosowaniach trwałości łożyska nie można obliczyć bez uprzedniego uproszczenia widma obciążeń lub cyklu pracy do skończonej liczby uproszczonych przypadków obciążeń.

W przypadku nieustannie zmieniającego się obciążenia, można zliczyć obciążenia o tej samej wielkości i na tej podstawie zbudować widmo obciążeń w postaci wykresu kolumnowego(histogramu), gdzie każdej wielkość obciążenia odpowiada jeden słupek (wykres 1). Każdy słupek powinien odpowiadać określonemu udziałowi procentowemu lub części czasu podczas pracy. Należy pamiętać, że wysokie i normalne obciążenia mają znacznie większy wpływ na trwałość łożyska niż niskie obciążenia. Z tego względu wszelkie obciążenia udarowe i inne krótkotrwałe spiętrzenia obciążeń powinny zostać uwzględnione na wykresie obciążeń nawet, jeżeli występują rzadko i tylko przez niewielką liczbę obrotów.

W obrębie każdego przedziału cyklu pracy można uśrednić obciążenie łożyska i warunki robocze do pewnej stałej wartości. Ponadto, liczba godzin pracy lub obrotów dla danego obciążenia musi być odniesiona do łącznej liczby godzin pracy lub obrotów podczas pracy łożyska. W związku z tym, jeśli N1 oznacza liczbę obrotów wymaganych w warunkach obciążenia P1, a N liczbę spodziewanych obrotów dla wykonania wszystkich zmiennych cykli obciążenia, wówczas ułamek trwałości U1 = N1/N jest używany w warunkach obciążenia P1, dla których obliczony okres trwałości wynosi L10 1. W zmiennych warunkach pracy trwałość łożyska można wyznaczyć ze wzoru


gdzie

L10=trwałość nominalna (przy niezawodności 90%) [miliony obrotów]
L10 1, L10 2, ...
 =trwałość nominalna (przy niezawodności 90%) w stałych warunkach 1, 2, ... [miliony obrotów]
U1, U2, ...=ułamek cyklu trwałości w warunkach 1, 2,...
Uwaga: U1 + U2 + ... + Un = 1

Możliwość stosowania powyższej metody zależy w dużym stopniu od dostępności reprezentatywnego wykresu obciążeń dla danego łożyskowania. Należy pamiętać, że taki wykres historii obciążeń może pochodzić z podobnej aplikacji.
SKF logo