Cookies na webu SKF

Společnost SKF na svých stránkách používá soubory cookies, které jí umožňují nabídnout návštěvníkům informace v co nejvhodnější formě, například pro zvolenou zemi a jazyk.

cookie_information_popup_text_2[151]

Trvanlivost ložiska

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

Pro odhad očekávané trvanlivosti ložiska můžete použít následující přístupy: 

  • Pokud máte zkušenosti s provozní podmínkami souvisejícími s mazáním a znečištěním a pokud víte, že vaše konkrétní podmínky nemají zásadní vliv na trvanlivost ložisek, použijte výpočet základní trvanlivosti. 
  • Ve většině ostatních případů použijte trvanlivost podle SKF. 
  • U hybridních ložisek však použijte zobecněný model SKF trvanlivosti ložisek. 
Co je trvanlivost a proč ji používat?
Únavová trvanlivost jednotlivého ložiska je počet otáček (nebo počet provozních hodin při konstantních otáčkách), které ložisko vykoná, než se na některém z jeho kroužků nebo valivých těles objeví první známky únavy kovu (únavy z valivého styku nebo odlupování). Laboratorní testy i praktické zkušenosti ukazují značné odchylky v únavové trvanlivosti stejných ložisek provozovaných za stejných podmínek.

Chcete-li předejít selháním ložisek z důvodu únavy před uplynutím požadované životnosti stroje, můžete při volbě velikosti ložisek použít statistický přístup. Trvanlivost L10 je únavová trvanlivost, jejíž dosažení nebo překročení lze očekávat u 90 % z dostatečně velké skupiny stejných ložisek provozovaných za stejných podmínek.

Trvanlivost L10 je osvědčený a účinný nástroj k určení vhodné velikosti ložiska, u které nehrozí selhání z důvodu únavy. Vypočtenou trvanlivost ložiska porovnejte s požadovanou provozní trvanlivostí stroje. Máte-li zkušenosti z předchozích voleb, můžete je použít. Jinak použijte pokyny ohledně doporučené trvanlivosti pro různé ložiskové aplikace uvedené v tabulce 1 a tabulce 2.
Základní trvanlivost
Pokud uvažujete pouze zatížení a otáčky, můžete použít základní trvanlivost L10.

Základní trvanlivost ložiska podle ISO 281 je

Basic rating life
Provedení výpočtů

Pokud jsou otáčky konstantní, je často vhodnější vypočítat trvanlivost v provozních hodinách podle vztahu

Basic rating life in hours

kde
L10základní trvanlivost (při spolehlivosti 90 %) [miliony otáček]
L10hzákladní trvanlivost (při spolehlivosti 90 %) [provozní hodiny]
Czákladní dynamická únosnost [kN]
Pekvivalentní dynamické zatížení ložiska [kN]
notáčky (rychlost otáčení) [1/min]
pexponent rovnice trvanlivosti
= 3 pro kuličková ložiska
= 10/3 pro ložiska s čárovým stykem


Trvanlivost podle SKF
Vypočtená základní trvanlivost moderních vysoce kvalitních ložisek se může výrazně lišit od skutečné provozní trvanlivosti v dané aplikaci. Provozní trvanlivost v určité aplikaci závisí nejen na zatížení a velikosti ložiska, ale také na mnoha ovlivňujících faktorech včetně mazání, stupně znečištění, správné montáže a dalších podmínek prostředí.

Norma ISO 281 používá součinitel upravené trvanlivosti, který doplňuje základní trvanlivost. Součinitel trvanlivosti aSKF využívá stejnou koncepci mezního únavového zatížení Pu (→ Mezní únavové zatížení, Pu) jako norma ISO 281. Hodnoty Pu jsou uvedeny v tabulkové části. Stejně jako norma ISO 281, která bere v úvahu tři důležité provozní podmínky, zohledňuje i součinitel trvanlivosti aSKF podmínky mazání (→ Podmínky mazání – viskózní poměr, κ), úroveň zatížení vzhledem k meznímu únavovému zatížení a součinitel ηc úrovně znečištění (→ Součinitel znečištění, ηc) s použitím

SKF rating life
Provedení výpočtů

Jestliže jsou otáčky konstantní, trvanlivost lze vyjádřit v provozních hodinách ze vztahu

SKF rating life in hours

kde
Lnmtrvanlivost podle SKF (při1) spolehlivosti 100-n %) [miliony otáček]
Lnmhtrvanlivost podle SKF (při1) spolehlivosti 100-n %) [provozní hodiny]
L10základní trvanlivost (při spolehlivosti 90 %) [miliony otáček]
a1součinitel spolehlivosti (tabulka 3), hodnoty podle ISO 281
aSKFsoučinitel trvanlivosti
Czákladní dynamická únosnost [kN]
Pekvivalentní dynamické zatížení ložiska [kN]
notáčky (rychlost otáčení) [1/min]
pexponent rovnice trvanlivosti 
= 3 pro kuličková ložiska
= 10/3 pro ložiska s čárovým stykem

1) Součinitel n představuje pravděpodobnost selhání, tedy rozdíl mezi požadovanou spolehlivostí a 100% spolehlivostí.

Pro 90% spolehlivost:

Lnm trvanlivost podle SKF (při1)spolehlivosti 100-n %) [miliony otáček]

se stává:

L10m = trvanlivost podle SKF [miliony otáček]

Protože součinitel spolehlivost a1 souvisí s únavou, je méně významný při úrovních zatížení P pod hodnotou mezního únavového zatížení PuDimenzování s použitím součinitelů zohledňujících vysokou spolehlivost (např. 99 %) má za následek velké rozměry ložisek pro daná zatížení. V těchto případech je třeba zkontrolovat splnění požadavku minimálního zatížení ložiska. Výpočet minimálního zatížení je popsán v části Požadovaná minimální zatížení.

Tabulka 4 uvádí nejčastěji používané přepočítací součinitele pro převod trvanlivosti ložiska na jiné jednotky než miliony otáček.

Zobecněný model SKF trvanlivosti ložisek
Zobecněný model SKF trvanlivosti ložisek (GBLM) umožňuje předpovědět trvanlivost u ložisek a provozních podmínek, které jiné modely trvanlivosti nepokrývají. Model SKF GBLM rozlišuje povrchové a podpovrchové příčiny poškození (obr. 1). Model vyhodnocuje povrchovou únavu s použitím pokročilých tribologických modelů a podpovrchovou únavu pomocí klasického Hertzova modelu valivého styku. Zohledňuje účinky mazání, znečištění a vlastností povrchu oběžné dráhy, které ovlivňují rozdělení napětí v oblasti valivého styku.

Obecné matematické vyjádření použité k výpočtu trvanlivosti je následující:

SKF GBLM

kde
LnGM trvanlivost (při 100 – n1) % spolehlivosti) podle modelu SKF GBLM [miliony otáček]
a1součinitel spolehlivosti (tabulka 3), hodnoty podle ISO 281
L10.surfpovrchová trvanlivost (při 90% spolehlivosti) podle modelu SKF GBLM [miliony otáček]
L10.sub
podpovrchová trvanlivost (při 90% spolehlivosti) podle modelu SKF GBLM [miliony otáček]
ematematická konstanta: ~ 2,718

Model SKF GBLM je k dispozici pro hybridní ložiska. Program SKF Bearing Select můžete použít pro výpočet trvanlivosti ložiska podle modelu SKF GBLM.


1) Součinitel n představuje pravděpodobnost selhání, tedy rozdíl mezi požadovanou spolehlivostí a 100% spolehlivostí.
Výpočet trvanlivosti ložiska za proměnných provozních podmínek

V některých aplikacích – například u průmyslových a automobilových převodovek nebo větrných turbín – se provozní podmínky (velikost a směr zatížení, otáčky, teploty a podmínky mazání) neustále mění. V těchto typech aplikací je nejprve třeba zredukovat proměnné provozní podmínky na omezený počet zjednodušených případů zatížení, aby bylo možné vypočítat trvanlivost ložiska (diagram 1).

U neustále se měnících zatížení lze jednotlivé úrovně zatížení shrnout a zatěžovací spektrum nahradit histogramem konstantních bloků zatížení. Každý blok by měl charakterizovat dané procento nebo časový úsek provozu zařízení. Velká a střední zatížení zkracují trvanlivost ložiska rychleji než nízká zatížení. Proto je důležité do zatěžovacího diagramu řádně zaznamenat špičková zatížení, i když se vyskytují poměrně zřídka a trvají krátce. 


V každém pracovním intervalu lze zatížení ložiska a provozní podmínky zprůměrovat a nahradit konstantní zástupnou hodnotou. Je třeba také uvést počet provozních hodin nebo otáček v každém pracovním intervalu, které představují část trvanlivosti odpovídající příslušnému zatížení. Pokud tedy N1 odpovídá počtu požadovaných otáček za podmínek zatížení P1a N je očekávaný počet otáček za všechny cykly proměnného zatížení, potom dílčí úsek U1 = N1/N je použit při podmínkách zatížení P1, což odpovídá vypočtené trvanlivosti L10m1. Za proměnných provozních podmínek lze trvanlivost ložiska vypočítat ze vztahu

Bearing life

kde

L10mtrvanlivost podle SKF (při 90% spolehlivosti) [milióny otáček]
L10m1, L10m2, ...trvanlivosti podle SKF (při spolehlivosti 90 %) za konstantních podmínek 1, 2, … [miliony otáček]
U1, U2, ...dílčí úseky trvanlivosti za podmínek zatížení 1, 2,...
U1 + Un2 + ... Un = 1


Tento způsob výpočtu je vhodný pro aplikace, kde se vyskytují proměnné úrovně zatížení a proměnné otáčky ve známých časových úsecích.

SKF logo