Динамическая эквивалентная радиальная нагрузка:
Постоянная стационарная нагрузка, при которой срок службы подшипника качения получается таким же, как и в условиях фактической нагрузки. Динамическая эквивалентная радиальная нагрузка на радиальные, радиально-упорные шариковые и радиальные роликовые подшипники при постоянной радиальной и осевой нагрузках вычисляется по следующим формулам:
P r = (X F r + Y F a ). f d
Динамическая эквивалентная радиальная нагрузка для радиальных роликовых подшипников при α = 0 и под воздействием только радиальной нагрузки рассчитывается по следующей формуле:
P r = F r f d
Динамическая эквивалентная осевая нагрузка:
Постоянная центрально-осевая нагрузка, при которой срок службы подшипника качения получается таким же, как и в условиях фактической нагрузки. Динамическая эквивалентная осевая нагрузка на упорные шариковые подшипники и упорные роликовые подшипники при α≠ 0 рассчитывается по формуле:
P a = (X F r + Y F a ). f d
Упорные шариковые и упорные роликовые подшипники при α= 90 град. могут выдерживать только осевые нагрузки. Динамическая эквивалентная осевая нагрузка на подшипники этого типа рассчитывается по формуле:
P a = F a f d
Статическая эквивалентная радиальная нагрузка:
Статическая радиальная нагрузка, которая создает такое же контактное напряжение в центре контакта наиболее нагруженного ролика/дорожки качения, что и в случае контакта в условиях фактической нагрузки. Статическая эквивалентная радиальная нагрузка на радиальные, радиально-упорные шариковые и радиальные роликовые подшипники является наибольшим из двух значений, которые рассчитываются по формуле:
P 0r = X 0 F r + Y 0 F a
P 0r = F r
Статическая эквивалентная осевая нагрузка:
Статическая центрально-осевая нагрузка, которая создает такое же контактное напряжение в центре контакта наиболее нагруженного ролика/дорожки качения, что и в случае контакта в условиях фактической нагрузки. Статическая эквивалентная осевая нагрузка на упорные шариковые подшипники и упорные роликовые подшипники рассчитывается по формуле:
P 0a = X 0 F r + Y 0 F a
Результирующая эквивалентная нагрузка
При постоянной нагрузке на подшипник эквивалентная нагрузка рассчитывается в зависимости от типа подшипника по следующим формулам:
P = P r или P = P a
Если нагрузка на подшипник в течение его срока службы непостоянна, эквивалентная нагрузка рассчитывается по формуле:
Где:
|
i |
индекс периода срока службы |
|
|
n i |
число оборотов за период срока службы |
|
|
t i |
срок службы |
|
|
P i |
эквивалентная радиальная или осевая нагрузка за период срока службы (в зависимости от типа подшипника) |
, нагрузка на подшипник P
Основной номинальный срок службы:
Для отдельного шарикового подшипника или группы внешне идентичных шариковых подшипников, функционирующих в одинаковых условиях, — срок эксплуатации с коэффициентом надежности 90 % в обычных рабочих условиях, с использованием современных, общеупотребительных материалов и при надлежащем контроле качества изготовления. Основной номинальный срок службы радиальных шариковых подшипников рассчитывается по формуле:
|
или |
|
для расчета срока службы в часах |
Основной номинальный срок службы радиальных роликовых подшипников рассчитывается по формуле:
|
или |
|
для расчета срока службы в часах |
Основной номинальный срок службы упорных шариковых подшипников рассчитывается по формуле:
|
или |
|
для расчета срока службы в часах |
Основной номинальный срок службы упорных роликовых подшипников рассчитывается по формуле:
|
или |
|
для расчета срока службы в часах |
Скорректированный номинальный срок службы:
Значение срока службы, получаемое путем корректировки основного номинального срока службы с учетом соответствующего уровня надежности, особых свойств подшипника и конкретных условий эксплуатации. Основной номинальный срок службы радиальных шариковых подшипников рассчитывается по формуле:
при методе расчета ANSI/AFBMA 9 (ISO 281): L nar = L 10r a 1 a 2 a 3 или L na = L 10 a 1 a 2 a 3 для расчета срока службы в часах
при методе расчета SKF AG: L nar = L 10r a 1 a skf f t или L na = L 10 a 1 a skf f t для расчета срока службы в часах
Коэффициент корректировки срока службы с учетом надежности, a1
Для группы внешне идентичных шариковых подшипников, функционирующих в одинаковых условиях, — процент подшипников, для которых ожидается достижение или превышение заданного срока службы. Надежность отдельного шарикового подшипника — это вероятность достижения или превышения заданного срока службы для этого подшипника. Значения коэффициента корректировки срока службы a1 приводятся в следующей таблице.
|
Надежность [%] |
L na |
a1 |
|---|---|---|
|
90 |
L 10 |
1 |
|
95 |
L 5 |
0.62 |
|
96 |
L 4 |
0.53 |
|
97 |
L 3 |
0.44 |
|
98 |
L 2 |
0.33 |
|
99 |
L 1 |
0.21 |
Коэффициент корректировки срока службы с учетом особых свойств подшипника, a2
Срок службы подшипника увеличивается или сокращается в зависимости от качества материала, технологии изготовления и внутренней конструкции подшипника. С учетом этих особенностей значение срока службы корректируется с помощью коэффициента a2.
Коэффициент корректировки срока службы с учетом условий эксплуатации, a3
Этот коэффициент используется, когда требуется принять во внимание воздействие условий эксплуатации на подшипник, в особенности смазки. На срок службы влияет фактор усталости, которая обычно наблюдается под поверхностями, подвергаемыми воздействию повторяющихся нагрузок. Если состояние смазки удовлетворительное, ролики отделены от дорожек качения масляной пленкой и повреждением поверхности можно пренебречь, значение a 3 устанавливается равным 1. Если состояние смазки неудовлетворительное, например смазочное масло имеет низкую вязкость или окружная скорость роликов слишком мала, используется значение a 3 < 1.
С другой стороны, если смазка в отличном состоянии, можно использовать значение a 3 > 1. Если смазка неудовлетворительная и используется значение a 3 < 1, коэффициент корректировки срока службы a2 не может превышать 1. Если подшипник выбирается в зависимости от номинальной основной динамической нагрузки, рекомендуется использовать подходящее значение коэффициента надежности a1 для каждой конкретной ситуации. При выборе следует руководствоваться соотношением стоимость/производительность, определяемым типом оборудования и фактическими условиями эксплуатации, включая смазку, температуру, крепление и т. д.
Коэффициент изменения срока службы для SKF, aSKF
Этот коэффициент отражает зависимость между предельным коэффициентом усталостной нагрузки (Pu/P), состоянием смазки (коэффициентом вязкости) и уровнем загрязнения подшипника (ηc). Значения коэффициента aSKF можно получить из следующих четырех диаграмм для разных типов подшипников как функцию значения ηc(Pu/P) для стандартных подшипников SKF и подшипников SKF Explorer при различных значениях коэффициента вязкости κ.
Диаграмма 1. Коэффициент a SKF для радиальных шариковых подшипников
| a SKF |
|
| η c (P u / P) |
|
Другие стандартные подшипники SKF | |
|
Подшипники SKF Explorer |
Диаграмма 2. Коэффициент a SKF для радиальных роликовых подшипников
| a SKF |
|
| η c (P u / P) |
|
|
Другие стандартные подшипники SKF | |
|
|
Подшипники SKF Explorer |
Диаграмма 3. Коэффициент a SKF для упорных шариковых подшипников
| a SKF |
|
| η c (P u / P) |
Диаграмма 4. Коэффициент a SKF для радиальных упорных роликовых подшипников
| a SKF |
|
| η c (P u / P) |
|
|
Другие стандартные подшипники SKF | |
|
|
Подшипники SKF Explorer |
Температурный коэффициент, ft
Рабочая температура для каждого подшипника определяется в зависимости от его материала и структуры. Подшипники, прошедшие специальную термическую обработку, могут использоваться при температурах свыше +150 ºC. С ростом рабочей температуры допустимый уровень контактного напряжения постепенно снижается. Соответственно сокращается и номинальный срок службы.
Потеря мощности при трении
При κ > 4 используйте кривую для κ = 4. Поскольку значение η c (P u / P) стремится к нулю, a SKF стремится к 0,1 при всех значениях κ. Пунктирная линия обозначает положение прежней шкалы a 23 (κ), где a SKF = a 23 .
На диаграммах представлены типичные значения и запасы прочности, обычно соответствующие предельным усталостным нагрузкам для других механических компонентов. Учитывая, что формулы номинального срока службы SKF допускают упрощения, даже при точной идентификации рабочих условий нецелесообразно использовать значения a SKF , превышающие 50.
Значение используемых переменных:
|
C r |
основная номинальная радиальная динамическая нагрузка [фунт-сила, Н] |
|
|
C or |
основная номинальная радиальная статическая нагрузка [фунт-сила, Н] |
|
|
C a |
основная номинальная осевая динамическая нагрузка [фунт-сила, Н] |
|
|
C oa |
основная номинальная осевая статическая нагрузка [фунт-сила, Н] |
|
|
Fa |
осевая нагрузка подшипника = осевая составляющая фактической нагрузки подшипника [фунт-сила, Н] |
|
|
F r |
радиальная нагрузка подшипника = радиальная составляющая фактической нагрузки подшипника [фунт-сила, Н] |
|
|
n |
обороты вала [об/мин] |
|
|
L regr |
требуемый номинальный срок службы, 10 06 оборотов [млн об.] | |
|
L 10r |
основной номинальный срок службы в 10 6 оборотов [млн. об.] |
|
|
L nar |
скорректированный номинальный срок службы в 10 6 оборотов [млн. об.] |
|
|
L reg |
требуемый номинальный срок службы, 10 6 оборотов, [час] | |
|
L 10 |
основной номинальный срок службы в 10 6 оборотов [час] |
|
|
L na |
скорректированный номинальный срок службы в 10 6 оборотов [час] |
|
|
P r |
динамическая эквивалентная радиальная нагрузка [фунт-сила, Н] |
|
|
P or |
статическая эквивалентная радиальная нагрузка [фунт-сила, Н] |
|
|
P a |
динамическая эквивалентная осевая нагрузка [фунт-сила, Н] |
|
|
P oa |
статическая эквивалентная осевая нагрузка [фунт-сила, Н] |
|
|
X |
коэффициент динамической радиальной нагрузки | |
|
X 0 |
коэффициент статической радиальной нагрузки | |
|
Y |
коэффициент динамической осевой нагрузки | |
|
Y 0 |
коэффициент статической осевой нагрузки | |
|
R reg |
требуемая надежность [%] |
|
|
a 1 |
коэффициент корректировки срока службы с учетом надежности |
|
|
a 2 |
коэффициент корректировки срока службы с учетом особых свойств подшипника |
|
|
a 3 |
коэффициент корректировки срока службы с учетом условий эксплуатации |
|
|
a SKF |
коэффициент корректировки срока службы по методу SKF |
|
|
e |
предельное значение F a / F r для применения различных значений коэффициентов X и Y |
|
|
P |
степень для определения срока службы |
|
| α |
номинальный угол контакта подшипника в градусах |
|
|
s 0 |
требуемый статический запас прочности |
|
|
s 0c |
расчетный статический запас прочности |
|
|
f t |
температурный коэффициент |
|
|
f d |
коэффициент, определяемый дополнительными силами |
|
|
l t |
тип смазки |
|
|
T |
максимальная рабочая температура |
|
|
f z |
потеря мощности при трении |
|
| μ |
Коэффициент трения [МПа, фунт/кв. дюйм] |