Laakeri epäonnistuu harvoin, koska se oli huonosti tehty. Se epäonnistuu, koska tietyn kuormituksen alaisen kierrosluvun jälkeen materiaali heti radan pinnan alapuolella lopulta väsyy. Laakereiden käyttöiän laskenta on oppia, jolla arvioidaan, milloin se hetki koittaa, ja se on yksi harvoista teknisistä arvioista, joka rutiininomaisesti päättää, käykö kone hiljaa vuosia vai hajoaako se muutaman kuukauden välein.
Tässä oppaassa käydään läpi standardimenetelmä askel askeleelta: perusluokituksen kesto, L10-kaava, miljoonien kierrosten muuntaminen käyttötunteiksi ja korjauskertoimet, jotka muuttavat kuvastokuvasta jotain lähempänä todellisuutta.
Mitä Bearing Life todella tarkoittaa
Vierintälaakerien terminologiassa käyttöikä tarkoittaa melkein aina väsymisikää eikä kulumista, korroosiota tai voiteluaineen hajoamista. Kolme termiä kattaa useimmat keskustelut:
- L10, perusluokituksen kesto — kierrosten lukumäärä, jonka 90 % identtisten laakereiden ryhmästä suorittaa tai ylittää ennen kuin ensimmäinen väsymyksen merkki ilmaantuu.
- L10h — sama määrä ilmaistuna käyttötunteina tasaisella nopeudella, minkä huoltotiimit itse asiassa suunnittelevat.
- Lnm tai Lnmh, muokattu luokitusikä — peruskäyttöikä, joka on säädetty muun kuin 90 %:n luotettavuuden sekä voitelun, likaantumisen ja väsymiskuormitusrajan mukaan.
90 % luku on pikemminkin sopimus kuin lupaus. Siinä sanotaan, että joka kymmenes tilastollisesti identtisessä ryhmässä saattaa olla väsynyt ennen kuin saavuttaa L10:n, ja että noin puolet voi selviytyä viisi kertaa L10:stä. Käyttöiän laskeminen ei siis tarkoita taatun vaihtopäivän löytämistä; kyse on suunnitteluvaihtoehtojen vertailusta ja järkevien tarkastusvälien asettamisesta.
Luokituksen peruskaava
Laskelman lähtökohtana on laakerin kantavuus suhteessa kuormaan, jota se todellisuudessa kantaa:
L10 = (C / P) p
Tässä L10 ilmaistaan miljoonina kierroksina. Eksponentti p riippuu kosketingeometriasta: kuulalaakereille se on 3 ja rullalaakereille 10/3, koska viivakosketin jakaa kuorman eri tavalla kuin pistekosketin.
| Symbol | Merkitys | Tyypillinen lähde |
|---|---|---|
| C | Perusdynaaminen kuormitusarvo newtoneina | Laakeriluettelo tai tietolehti |
| P | Vastaava dynaaminen laakerikuorma, newtoneina | Laskettu akseliin vaikuttavista voimista |
| p | Elämän eksponentti | 3 kuulalaakereille, 10/3 rullalaakereille |
| L10 | Perusluokituksen kesto, miljoonissa kierroksissa | Laskettu tulos |
| n | Pyörimisnopeus, kierroksia minuutissa | Sovellustiedot |
Suurin osa suunnittelutyöstä menee vastaavaan dynaamiseen kuormitukseen. Radiaaliset ja aksiaaliset voimat yhdistetään yhdeksi arvoksi, joka tuottaa saman väsymisvaikutuksen kuin todellinen kuormitus. Kevyesti kuormitetulle urakuulalaakerille se voi olla yksinkertainen säteittäinen termi; raskaan työntövoiman alaisen laakerin osalta aksiaalinen vaikutus voi hallita ja muuttaa tulosta dramaattisesti.
Myös kuormitusarvo itsessään ansaitsee huomion. Koska C:n ero kulkee kuutiosuhteen kautta, pienestä kapasiteetin erosta tulee suuri ero lasketussa käyttöiässä.
Sarjan 6000 tiivistetyt syväurakuulalaakerit Suljetut 6000-sarjan laakerit tarjoavat esivoideltua kontaminaatiosuojaa ja julkaistut dynaamiset/staattiset kuormitusarvot lasketun väsymisiän vertailua varten. Näytä tuote → Miljoonista vallankumouksista käyttötunteihin
Väsymyselämä vallankumouksissa on hyödyllistä teorialle, mutta suunnittelijat ajattelevat tunneissa. Vakionopeudella:
L10h = (1 000 000 / (60 × n)) × L10
missä n on kierroksina minuutissa. Suluissa oleva termi on yksinkertaisesti miljoonan kierroksen keräämiseen tarvittava tuntimäärä. Nopeudella 1 500 rpm se kestää noin 11,1 tuntia, joten 300 miljoonan kierroksen perusarvollinen käyttöikä vastaa noin 3 300 käyttötuntia.
Kaava olettaa vakionopeuden ja vakiokuorman. Kun jompikumpi vaihtelee käyttöjakson aikana, laskentaa on käsiteltävä eri tavalla.
L10:n lisäksi: Luotettavuus, voitelu ja kontaminaatio
Peruskäyttöikä edellyttää oikein asennettua laakeria, riittävää voiteluainekalvoa, puhdasta ympäristöä ja riittävän lievää kuormitusta, jotta materiaali ei kyllästy. Oikeat koneet harvoin täyttävät kaikki nämä ehdot, joten vakiokäytäntö on säätää L10:tä kahdella tekijällä:
- a1, luotettavuustekijä. Se on yhtä kuin 1 90 %:n luotettavuudella ja putoaa nopeasti tavoitteen noustessa – noin 0,64 95 %:n kohdalla ja huomattavasti alhaisempi 99 %:n kohdalla.
- aISO, joskus kirjoitettuna aSKF, elämänmuutostekijä. Se ottaa huomioon voitelun laadun, kontaminaatiotason sekä käytetyn kuormituksen ja laakerin väsymisrajan välisen suhteen.
Hyvin voideltu laakeri puhtaassa kotelossa voi helposti saavuttaa kaksi-kolme kertaa sen perusmitoituksen. Sama laakeri, joka kulkee ohuella voiteluainekalvolla ja hankaavaa pölyä tiivisteiden ympärillä, voi saavuttaa osan siitä. Viskositeettisuhde, suodatus ja tiivisteen valinta eivät siksi ole sivukysymyksiä; ne ovat usein ratkaisevia muuttujia.
Kun kuormat ja nopeudet eivät ole vakioita
Kuljettimet, vaihteistot, pumput ja maatalouskoneet käyvät harvoin yhdellä kuormalla ja yhdellä nopeudella. Useista segmenteistä koostuvan käyttöjakson aikana jokainen segmentti muunnetaan vastaavaksi kuormitukseksi, joka tuottaa saman väsymisvaikutuksen koko syklin ajan:
Pm = [ Σ (Pi p × ni × ti) / Σ (ni × ti) ] 1/p
Jokainen segmentti vaikuttaa suhteessa edustamiinsa kierroksiin, ja raskaat segmentit hallitsevat eksponentin takia. Lyhyellä huippukuormalla voi siksi olla enemmän merkitystä kuin tuntien kevyellä ajolla – tuttu kuvio laitteissa, jotka käynnistyvät ja pysähtyvät kuormituksen alaisena, jolloin kiihdytysmomentti ja iskut muokkaavat käyttösuhdetta.
Asennettujen yksiköiden ympärille rakennetuissa koneissa kuormituslaskenta ja kotelon valinta hoidetaan yleensä yhdessä, koska kotelo, akselin sovitus ja tiivistysjärjestely vaikuttavat kaikki vierintäelementteihin kohdistuvaan kuormaan.
UC-sarjan ruuvilukitussisäkelaakerisarja Kiinnitetyt laakerit kaksoissäätöruuveilla, GCr15-renkaat, akselikoot 12–90 mm ja kotelon valintaa varten luetellut kuormitusluokat. Näytä tuote → Lyhyt toimiva esimerkki
Otetaan 6205 syväurakuulalaakeri, jonka dynaaminen peruskuormitus on noin 14 kN ja joka kantaa vastaavan dynaamisen 2 kN kuormituksen nopeudella 1 500 rpm.
- Laske kuormitussuhde: C / P = 14 / 2 = 7.
- Nosta se potenssiin 3: 7³ = 343, joten L10 = 343 miljoonaa kierrosta.
- Muunna tunneiksi: 343 × (1 000 000 / (60 × 1 500)) ≈ 3 800 tuntia.
- Käytä korjauskertoimia. Kun a1 = 1 ja hyvä voiteluaine antaa aISO = 2, muokattu käyttöikä on noin 7 600 tuntia.
Numerot ovat havainnollistavia, mutta kuvio on tyypillinen. Korjauskertoimet voivat kaksinkertaistaa tai puolittaa tuloksen, kun taas 20 %:n muutos kuormassa siirtää käyttöikää yli 60 % kuutiosuhteen läpi. Herkkyys on tärkeämpää kuin desimaalit.
Virheet, jotka vääristävät tulosta
- Staattisen kuormituksen käyttäminen dynaamisen arvosanan sijasta tai newtonien ja kilonewtonien sekoittaminen.
- Yhdistetyn kuorman aksiaalisen komponentin huomioiminen, erityisesti kulmakoskettimissa ja syväuralaakereissa.
- Tuntikaavan soveltaminen nopeudella, joka koskee vain osaa käyttöjaksosta.
- Käsittelemme eri toimittajien luettelon C arvoja suoraan vertailukelpoisiksi tarkistamatta niiden takana olevaa standardia.
- Jätetään voitelu ja saastuminen pois laskelmista ja sitten ihmetellään, miksi todellinen käyttöikä ei vastaa laskentataulukkoa.
- Unohtamalla, että kohdistusvirhe, väärät istuvuudet ja tärinä kiihdyttävät väsymistä ilman, että se näkyy yhtälössä.
Laskenta on vertailutyökalu, ei kristallipallo. Sen arvo on sen osoittaminen, mikä muutos – suurempi laakeri, parempi voiteluaine, tiukempi tiiviste – ostaa eniten käyttöikää vähimmällä vaivalla.
Laskennan muuttaminen laakerin valinnaksi
Olemme valmistaneet urakuulalaakereita ja sisälaakereita Ningbossa vuodesta 1994, porauskoot 3 mm - 100 mm. Suuri osa toimittamastamme tavarasta menee sovelluksiin, joissa joku on juuri tehnyt elinikälaskelman ja tarvitsee vastausta vastaavan osan. Saamme kysymykset yleensä kuormitusarvoista, välystä, tiivisteistä ja sovituksista pikemminkin kuin kaavoista, ja se on osa työtä, jonka tunnemme parhaiten.
Jos käyttömääräsi sisältää vaihtelevia kuormia ja asennettua yksikköä, tekninen tiimimme voi käydä läpi numerot kanssasi ja vahvistaa asennukseen sopivan kotelon, sisäkkeen ja akselin sovituksen. Muistiinpanot päällä kuormituslaskenta ja tyynylohkoyksiköiden valinta ovat hyödyllinen lähtökohta.
UCP-sarjan tyynylohkolaakeriyksiköt Tyynylohkoyksiköt HT200- tai QT450-10-koteloilla, GCr15-sisäkkeillä, rasvaliittimellä ja UCP 201–218 -mitoilla asennetun yksikön valintaan. Näytä tuote → Jatkuvasti kohtuullisella radiaalikuormalla käyville laitteille – sähkömoottoreille, pumpuille, pienille vaihteistoille – tavallinen syväuravalikoimamme kattaa yleisimmät koot ja sähkömoottorin laakerit osoittaa, mitä tavallisesti toimitamme kyseiseen tehtävään. Lähetä meille kuorma, nopeus ja ajotunnit, niin autamme sinua muuttamaan laskelman laakeriksi, jonka voit todella tilata.
