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.

Souhlasíte s použitím souborů cookies společnosti SKF?

Ekvivalentní dynamické zatížení ložiska, P

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

Při výpočtu trvanlivosti ložiska je třeba v rovnicích základní trvanlivosti i trvanlivosti podle SKF použít hodnotu ekvivalentního dynamického zatížení.
Zatížení, která působí na ložisko, se počítá podle zákonů mechaniky na základě vnějších sil – jako jsou síly vyvolané přenosem výkonu, pracovní, gravitační nebo setrvačné síly –, které jsou známé nebo je lze vypočítat.
V podmínkách reálného světa nemusí být síly působící na ložisko konstantní, mohou působit radiálně i axiálně a podléhat dalším okolnostem, které vyžadují úpravy výpočtů zatížení (nebo v některých případech jejich zjednodušení).

Výpočet ekvivalentního dynamického zatížení ložiska
Hodnota zatížení P používaná v rovnicích trvanlivosti ložiska představuje ekvivalentní dynamické zatížení. Ekvivalentní dynamické zatížení ložiska je definováno jako hypotetické zatížení konstantní velikosti a směru, které působí u radiálních ložisek v radiálním směru a u axiálních ložisek v axiálním směru v ose ložiska.

Toto hypotetické zatížení by při svém působení mělo mít stejný vliv na trvanlivost ložiska jako skutečná zatížení, kterým je ložisko vystaveno (obr. 1).

Když na ložisko současně působí radiální zatížení Fr a axiální zatížení Fa konstantní velikosti a směru, ekvivalentní dynamické zatížení ložiska P lze získat ze základní rovnice

Equivalent dynamic bearing load
Provedení výpočtů

kde
Pekvivalentní dynamické zatížení ložiska [kN]
Frskutečné radiální zatížení ložiska [kN]
Faskutečné axiální zatížení ložiska [kN]
Xsoučinitel radiálního zatížení ložiska
Ysoučinitel axiálního zatížení ložiska


U jednořadých radiálních ložisek má axiální zatížení vliv na ekvivalentní dynamické zatížení ložiska P pouze tehdy, pokud poměra/Fr přesahuje určitou mezní hodnotu e. U dvouřadých radiálních ložisek mají na ekvivalentní zatížení vliv i malé axiální síly, které proto musí být zohledněny.

Stejná obecná rovnice platí i pro soudečková axiální ložiska, která mohou přenášet axiální i radiální zatížení.

Některá axiální ložiska, jako jsou axiální kuličková ložiska a axiální válečková a jehlová ložiska, mohou přenášet pouze čistě axiální zatížení. U těchto ložisek lze rovnici za předpokladu, že zatížení působí v ose ložiska, zjednodušit na

P = Fa

Informace a údaje potřebné pro výpočet ekvivalentního dynamického zatížení u různých typů ložisek jsou uvedeny v částech týkajících se příslušných výrobků.

Ekvivalentní střední zatížení
Jiná zatížení se mohou v průběhu času měnit. V těchto situacích je třeba vypočítat ekvivalentní střední zatížení.

Střední zatížení v pracovním intervalu

Provozní podmínky se v každém intervalu zatížení mohou mírně lišit od jmenovité hodnoty. Za předpokladu, že provozní podmínky jako otáčky a směr zatížení jsou poměrně stálé a velikost zatížení se neustále mění v rozsahu od minimální hodnoty Fmin do maximální hodnoty Fmax (diagram 1), lze střední zatížení získat ze vztahu:

Fm Mean load

Obvodové zatížení

V situaci odpovídající diagramu 2, kdy se zatížení působící na ložisko skládá ze zatížení F1, které má konstantní velikost a směr (např. hmotnost rotoru), a z konstantního obvodového zatížení F2, (např. zatížení od nevyváhy), lze střední zatížení získat ze vztahu

Fm = fm (F1 + F2)

Hodnoty součinitele fm jsou uvedeny v diagramu 3.

Špičkové zatížení

Vysoká zatížení působící po krátkou dobu (diagram 4) nesmí ovlivňovat střední zatížení používané ve výpočtu únavové trvanlivosti. Taková špičková zatížení posuzujte s ohledem na základní statickou únosnost ložiska C0s použitím vhodného součinitele statické bezpečnosti s0. → Volba velikosti na základě statického zatížení 

Předpoklady při výpočtu ekvivalentního dynamického zatížení ložiska
Při výpočtu složek zatížení působících na ložiska nesoucí hřídel se pro jednoduchost předpokládá, že hřídel je staticky určitý nosník spočívající na tuhých podpěrách, na které nepůsobí momenty. Rovněž se neuvažují pružné deformace ložiska, ložiskového tělesa a rámu stroje ani momenty vyvolané v ložisku průhybem hřídele. Tato zjednodušení jsou nezbytná, pokud chcete výpočty uložení ložisek provádět bez použití vhodného počítačového programu. Standardizované metody výpočtu základních únosností a ekvivalentních zatížení ložisek jsou založeny na podobných zjednodušeních.

Zatížení ložisek lze vypočítat na základě teorie pružnosti bez předchozích zjednodušení, avšak takový postup vyžaduje použití složitých počítačových programů (→ SKF SimPro Quick a SKF SimPro Expert). V těchto programech jsou ložiska, hřídel a těleso považovány za pružné součásti systému.

Pokud externí síly a zatížení – jako jsou setrvačné síly nebo zatížení v důsledku hmotnosti hřídele a jeho částí – nejsou známé, lze je vypočítat. Při určování pracovních sil a zatížení – jako jsou síly při válcování, momentová zatížení, zatížení od nevyváhy a rázová zatížení – je však často nutné spolehnout se na odhady založené na zkušenostech s podobnými stroji nebo uloženími ložisek.

Ozubené převody

U ozubených převodů lze vypočítat teoretické síly působící v ozubení z přenášeného výkonu a konstrukčních vlastností ozubení. Přesto však zde působí i přídavné dynamické síly vznikající buď přímo v ozubení, nebo vytvářené vstupním či výstupním hřídelem. Přídavné dynamické síly z ozubených kol mohou být způsobeny chybami rozteče nebo tvaru ozubení a nevyvahou rotujících součástí. U ozubených kol vyrobených s vysokou přesností jsou přídavné síly zanedbatelné. U ozubených kol s nižší přesností použijte následující součinitele zatížení ozubení:

  • chyby rozteče a tvaru < 0,02 mm: 1,05 až 1,1
  • chyby rozteče a tvaru od 0,02 do 0,1 mm: 1,1 až 1,3
Přídavné dynamické síly přenášené ze strojů připojených k převodu mohou být určeny pouze tehdy, jsou-li známé provozní podmínky, setrvačnost pohonného ústrojí a chování spojek či jiných spojovacích prvků. Jejich vliv na trvanlivost ložisek je zahrnut v „provozním“ součiniteli, který zohledňuje dynamické účinky systému.

Řemenové pohony

Při výpočtu zatížení ložisek v aplikacích s řemenovými převody je třeba vzít v úvahu „tažnou sílu řemenu“. Tažná síla řemenu, což je obvodové zatížení, závisí na velikosti přenášeného krouticího momentu. Tažnou sílu řemenu je třeba vynásobit součinitelem, jehož hodnota závisí na typu řemenu, jeho napnutí a přídavných dynamických silách. Hodnoty obvykle uvádějí výrobci řemenů. Pokud však tyto informace nejsou k dispozici, lze použít následující hodnoty:

  • ozubené řemeny = 1,1 až 1,3
  • klínové řemeny = 1,2 až 2,5
  • ploché řemeny= 1,5 až 4,5

Větší hodnoty platí:

  • je-li vzdálenost mezi hřídeli malá
  • tam, kde se vyskytují velká nebo špičková zatížení
  • pro velká napnutí řemene 

Požadované minimální zatížení

V aplikacích, kde je velikost ložiska určena jinými faktory než zatížením – například omezením průměru hřídele z důvodu kritických otáček –, může být ložisko zatíženo méně, než odpovídá jeho velikosti a únosnosti. U velmi nízkých zatížení často převládají selhání v důsledku jiných příčin než únavou, například v důsledku prokluzování a oděru oběžných drah nebo poškození klece. Má-li ložisko uspokojivě pracovat, musí na ně vždy působit určité minimální zatížení. Základní pravidlo říká, že kuličková ložiska by měla být zatížena minimálně silou 0,01 C a ložiska s čárovým stykem minimálně silou 0,02 C. Přesnější požadavky na minimální zatížení jsou uvedeny v částech věnovaných příslušným výrobkům.

Důležitost působení minimálního zatížení je větší u těch aplikací, kde dochází k výrazným zrychlením nebo rychlým spuštěním a zastavením, a kde otáčky přesahují 50 % mezních otáček uvedených v tabulkové části (→ Omezení otáček). Pokud nelze splnit požadavky minimálního zatížení, nabízejí se následující možnosti:

SKF logo