Примеры расчёта

Пример 1: Номинальный ресурс и номинальный ресурс SKF

Радиальные шарикоподшипники SKF Explorer 6309 предназначены для работы при частоте вращения 3000 об/мин в условиях постоянной радиальной нагрузки Fr = 10 кН. Необходимо смазывание маслом с фактической кинематической вязкостью ν = 20 мм2/с при нормальной температуре эксплуатации. Требуемая надёжность составляет 90 %, а рабочие условия должны отличаться высокой степенью чистоты. Что такое «номинальный ресурс» и «номинальный ресурс SKF»?
a) Номинальный ресурс при надёжности 90 %:

Example 1 a): formula

Согласно значениям из таблицы для подшипника 6309, C = 55,3 кН. Поскольку нагрузка исключительно радиальная, P = Fr = 10 кН (→ «Эквивалентная динамическая нагрузка на подшипник»). Таким образом, в миллионах оборотов

Example 1 a): equation 1

или в рабочих часах

Example 1 a): equation 2

Example 1 a): equation 3
b) Номинальный ресурс SKF при надёжности 90 %:

Example 1 b): formula
  • Поскольку требуется надежность 90 %, необходимо рассчитать ресурс L10m и a1 = 1 (таблица 1).
  • Согласно значениям из таблицы для подшипника 6309, dm = 0,5 (d + D) = 0,5 (45 + 100) = 72,5 мм
  • Исходя из диаграммы 1, номинальная вязкость масла при рабочей температуре и частоте вращения 3000 об/мин, ν1 = 8,15 мм2/с. таким образом, κ = ν/ν1 = 20/8,15 = 2,45
  • Согласно таблице подшипников, Pu = 1,34 кН и Pu/P = 1,34/10 = 0,134. Поскольку уровень чистоты условий очень высок, ηc = 0,8 (таблица 2) и ηc (Pu/P) = 0,107. С учетом κ = 2,45 и использованием шкалы SKF Explorer на диаграмме 2, получаем значение aSKF = 8. Таким образом, согласно формуле ресурса SKF, в миллионах оборотов

    Example 1 b): equation 1

    или в рабочих часах с использованием

    Example 1 b): equation 2

    Example 1 b): equation 3

Пример 2: Проверка условий загрязнённости

Рассмотрим существующий пример применения. Радиальный шарикоподшипник SKF Explorer 6309-2RS1 со встроенными уплотнениями, заполненный стандартной пластичной смазкой, работает в условиях, аналогичных описанным в примере 1 (κ = 2,45). Необходимо определить уровень загрязнённости данных условий эксплуатации для оценки возможности использования более экономичного подшипника с минимальным требуемым ресурсом 3000 часов работы.
  • Учитывая, что подшипник уплотнён и смазан пластичной смазкой, уровень загрязнённости может характеризоваться как «высокая чистота», и, согласно таблице 2, ηc = 0,8. При Pu/P = 0,134, ηc (Pu/P) = 0,107, с использованием шкалы SKF Explorer на диаграмме 1 и κ = 2,45, aSKF = 8.

    Example 2: equation 1

    в рабочих часах.
  • Наиболее экономичным подшипником для данного случая является подшипник SKF Explorer 6309-2Z с защитными шайбами. Уровень загрязнённости может характеризоваться как «нормальная чистота», поэтому согласно таблице 2, ηc = 0,5. При Pu/P = 0,134, ηc (Pu/P) = 0,067, с использованием шкалы SKF Explorer на диаграмме 2 и κ = 2,45, aSKF ≈ 3,5.

    Example 2: equation 2

    в рабочих часах.

Вывод: Экономичным решением в условиях данного применения является замена уплотнённого подшипника подшипником с защитными шайбами.

Пример 3: Проверка условий динамической и статической грузоподъёмности

Рабочий цикл уплотнённого сферического роликоподшипника SKF Explorer 24026-2CS2/VT143, используемого в большегрузном транспортном оборудовании сталелитейного завода, проходит в условиях, указанных в таблице 3.
Статическая нагрузка в данных условиях определяется с достаточной точностью с учётом инерционных нагрузок, возникающих при погрузочных операциях, а также ударных нагрузок при случайном сбросе груза.
Требуется проверить соответствие условий динамической и статической нагрузки этого подшипника для предположения, что его требуемый срок эксплуатации должен составлять L10mh 60 000 часов с минимальным статическим коэффициентом запаса 1,5.

Исходные данные для расчёта:
  • Грузоподъёмность:
    C = 540 кН; C0 = 815 кН; Pu = 81,5 кН
  • Размеры:
    d = 130 мм; D = 200 мм,
    таким образом, dm = 0,5 (130 + 200) = 165 мм
  • Заполнение пластичной смазкой:
    Антизадирная пластичная смазка на основе минерального масла с литиевым загустителем имеет консистенцию класса NLGI 2 для диапазона температур от –20 до +110 °C (от –5 до +230 °F) и вязкость базового масла при 40 и 100 °C (105 и 210°F), равную 200 и 16 мм2/с соответственно.

Выполняются следующие вычисления или определяются следующие величины (таблица 4):
  1. ν1 = номинальная вязкость [мм2/с] (диаграмма 1) – вводные величины: dm и частота вращения
  2. ν = фактическая рабочая вязкость [мм2/с] (диаграмма 3) — вводные величины: вязкость смазочного материала при 40 °C (105 °F) и рабочая температура
  3. κ = коэффициент вязкости (ν/ν1)
  4. ηc = коэффициент для уровня загрязнённости (таблица 2) — «Высокая чистота», уплотнённый подшипник: ηc = 0,8
  5. L10h = номинальный ресурс согласно формуле (→ «Номинальный ресурс») — вводные величины: C, P и n
  6. aSKF = из диаграммы 4 – вводные величины: Подшипник SKF Explorer, ηc, Pu, P и κ
  7. L10mh1,2, … = ресурс SKF согласно формуле (→ «Номинальный ресурс SKF») — вводные величины: aSKF и L10h1,2, …
  8. L10mh = ресурс SKF согласно формуле (→ «Расчёт ресурса для изменяющихся рабочих условий») — вводные величины: L10mh1, L10mh2, … и U1, U2, …
Ресурс SKF, составляющий 84 300 часов, превышает требуемый срок службы. Таким образом, условия динамической нагрузки подшипника прошли проверку.
Далее проверяется статический коэффициент запаса для данной области применения с использованием

Example 3, equation 1

Example 3, equation 1

Приведённые выше данные показывают, что статический коэффициент запаса для данной области применения удовлетворяет расчётным требованиям. Ввиду высокой точности предварительного определения статической нагрузки, незначительное отклонение величины статического коэффициента запаса может быть признано допустимым.
SKF logo