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 i trwałość łożysk

Ogólne informacje w zakresie obliczeń trwałości łożysk oraz ich nośności nominalnej podane w rozdziale Rozmiar łożyska dotyczą również łożysk superprecyzyjnych. Należy pamiętać, że wszystkie obliczenia trwałości według normy ISO 281:2007 odnoszą się do normalnych 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 nominalną (znamionową) łożyska można obliczać dla warunków zmęczenia na podstawie określonych założeń statystycznych. Szczegółowe informacje na ten temat zawiera rozdział Trwałość nominalna.
Nominalna nośność dynamiczna

Nominalna nośność dynamiczna C jest przyjmowana do obliczeń trwałości dynamicznie obciążonych łożysk, to znaczy łożysk wirujących pod obciążeniem. Wielkość ta określa obciążenie łożyska, przy jakim łożysko uzyska trwałość nominalną wg ISO 281:2007 L10 na poziomie 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 tablicach produktowych.

Równoważne obciążenie dynamiczne łożyska

Obliczenie trwałości nominalnej podstawowej łożyska z zastosowaniem podstawowych nośności dynamicznych łożyska wymaga przekształcenia faktycznych obciążeń dynamicznych w równoważne obciążenie dynamiczne łożyska. Równoważne obciążenie dynamiczne łożyska jest definiowane jako hipotetyczne obciążenie, stałe pod względem wielkości i kierunku, jakie 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 obliczenia równoważnego obciążenia dynamicznego łożyska podane są w poszczególnych rozdziałach katalogu poświęconych określonemu produktowi.

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


Wykonaj obliczenia

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



gdzie
L10=trwałość nominalna podstawowa (przy niezawodności na poziomie 90%) [mln 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 wałeczkowych
Trwałość nominalna łożysk hybrydowych

Przy obliczaniu trwałości nominalnej łożysk hybrydowych stosować można te same wartości trwałości, co w odniesieniu do łożysk ze stalowymi elementami tocznymi. Ceramiczne elementy toczne łożysk hybrydowych są znacznie twardsze i sztywniejsze od elementów tocznych wykonanych ze stali. 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.

Bogate doświadczenie i szeroko zakrojone próby dowodzą, że w typowych układach obrabiarek trwałość eksploatacyjna łożyska hybrydowego jest znacznie większa niż w przypadku łożysk ze stalowymi elementami tocznymi. 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 zużycie. 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. Dla zapewnienia prawidłowej pracy, łożyska toczne muszą być zawsze poddawane 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 wałeczkowych.
Obliczenia trwałości przy zmiennych warunkach pracy

W niektórych zastosowaniach warunki pracy takie jak wielkość i kierunek obciążeń, prędkości, temperatury i warunki smarowania ulegają ciągłym 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 wielkości obciążenia odpowiada jeden słupek (wykres 1). Każdy słupek powinien odpowiadać określonemu udziałowi procentowemu lub udziałowi w czasie 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. 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 L10 1. W przypadku zmiennych warunków pracy, spodziewaną trwałość łożyska można wyznaczyć ze wzoru


gdzie

L10=trwałość nominalna podstawowa (przy niezawodności na poziomie 90%) [mln obrotów]
L10 1, L10 2, ...
 =trwałość nominalna (przy niezawodności 90%) w stałych warunkach 1, 2, ... [mln obrotów]
U1, U2, …=ułamek cyklu trwałości dla warunków pracy 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 podobnego zastosowania.
SKF logo