Zastępcze poprzeczne obciążenie ruchowe:
Stałe obciążenie stacjonarne, pod którego działaniem łożysko toczne ma taką samą trwałość, jak w warunkach obciążenia rzeczywistego. Zastępcze poprzeczne obciążenie ruchowe dla promieniowych i kątowych łożysk kulkowych oraz promieniowych łożysk wałeczkowych pod stałym obciążeniem promieniowym i osiowym oblicza się ze wzoru:
P r = (X F r + Y F a ). f d
Zastępcze poprzeczne obciążenie ruchowe dla promieniowych łożysk wałeczkowych, gdzie α = 0, poddanych tylko obciążeniu promieniowemu, oblicza się ze wzoru:
P r = F r f d
Zastępcze osiowe obciążenie ruchowe:
Stałe środkowe obciążenie osiowe, pod którego działaniem łożysko toczne ma taką samą trwałość, jak pod działaniem obciążenia rzeczywistego. Zastępcze osiowe obciążenie ruchowe dla łożysk kulkowych wzdłużnych i łożysk wałeczkowych wzdłużnych, gdzie α ≠ 0, oblicza się ze wzoru:
P a = (X F r + Y F a ). f d
Łożyska kulkowe i wałeczkowe wzdłużne, w których α = 90 st. mogą utrzymać tylko obciążenia osiowe. Zastępcze osiowe obciążenie dynamiczne dla tego typu łożysk jest zapewnione przez
P a = F a f d
Zastępcze poprzeczne obciążenie spoczynkowe:
Promieniowe obciążenie statyczne, które wywołuje takie samo naprężenie kontaktowe w środku najbardziej obciążonego elementu tocznego/kontaktu bieżni, jak naprężenie, które pojawia się w warunkach obciążenia rzeczywistego. Zastępcze promieniowe obciążenie statyczne dla promieniowych i kątowych łożysk kulkowych oraz promieniowych łożysk wałeczkowych jest większą z dwóch wartości, zapewnionych przez
P 0r = X 0 F r + Y 0 F a
P 0r = F r
Zastępcze osiowe obciążenie spoczynkowe:
Stałe środkowe obciążenie osiowe, które wywołuje takie samo naprężenie kontaktowe w środku najbardziej obciążonego elementu tocznego/kontaktu bieżni, jak naprężenie, które pojawia się w warunkach obciążenia rzeczywistego. Zastępcze osiowe obciążenie statyczne dla wzdłużnych kulkowych łożysk i wzdłużnych wałeczkowych łożysk jest zapewnione przez
P 0a = X 0 F r + Y 0 F a
Wypadkowe obciążenie zastępcze
Jeśli obciążenie łożyska jest stałe, obciążenie zastępcze, w zależności od typu łożyska, oblicza się ze wzoru:
P = P r lub P = P a
Jeśli obciążenie łożyska w okresie trwałości użytkowej nie jest stałe, obciążenie zastępcze oblicza się ze wzoru:
gdzie:
|
i |
wskaźnik okresu trwałości użytkowej |
|
|
n i |
zmienne okresu trwałości użytkowej |
|
|
t i |
czas trwania okresu trwałości użytkowej |
|
|
P i |
zastępcze obciążenie poprzeczne lub osiowe w okresie trwałości użytkowej (w zależności od typu łożyska) |
, obciążenie łożyska P
Podstawowa trwałość znamionowa:
Jest to trwałość obliczana dla pojedynczego łożyska tocznego lub grupy pozornie identycznych łożysk tocznych działających w takich samych warunkach, skojarzona z niezawodnością na poziomie 90%, ze współczesną, powszechną jakością materiału i produkcji oraz typowymi warunkami eksploatacji. Podstawowa trwałość dla promieniowych łożysk kulkowych jest określana przez
|
lub |
|
dla trwałości znamionowej w godzinach |
Podstawowa trwałość dla promieniowych łożysk wałeczkowych jest określana przez
|
lub |
|
dla trwałości znamionowej w godzinach |
Podstawowa trwałość dla wzdłużnych kulkowych łożysk jest określana przez
|
lub |
|
dla trwałości znamionowej w godzinach |
Podstawowa trwałość dla wzdłużnych łożysk wałeczkowych jest określana przez
|
lub |
|
dla trwałości znamionowej w godzinach |
Dopasowana trwałość znamionowa:
Trwałość znamionowa otrzymana po dostosowaniu podstawowej trwałości znamionowej do odpowiedniego poziomu niezawodności, szczególnych właściwości łożysk i określonych warunków działania. Podstawowa trwałość dla promieniowych łożysk kulkowych jest określana przez
dla metody obliczeń ANSI/AFBMA 9 (ISO 281): L nar = L 10r a 1 a 2 a 3 lub L na = L 10 a 1 a 2 a 3 dla trwałości znamionowej w godzinach
dla metody obliczeń SKF AG: L nar = L 10r a 1 a skf f t lub L na = L 10 a 1 a skf f t dla trwałości znamionowej w godzinach
Współczynnik dopasowania trwałości do niezawodności, al
Dla grupy pozornie identycznych łożysk tocznych działających w tych samych warunkach procent z tej grupy, który przewidywalnie osiągnie lub przekroczy określoną trwałość. Niezawodność pojedynczego łożyska tocznego to prawdopodobieństwo, że to łożysko osiągnie lub przekroczy określoną trwałość. Wartości współczynnika regulacji trwałości a1 są podane w tabeli:
|
Niezawodność [%] |
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 |
Współczynnik dopasowania trwałości do szczególnych właściwości łożyska, a2
Trwałość łożyska wydłuża się lub skraca w zależności od jakości materiału, technologii produkcji i wewnętrznej konstrukcji łożyska. Dla tych właściwości trwałości łożyska wartość trwałości koryguje się za pomocą współczynnika dopasowania trwałości do szczególnych właściwości łożyska a2.
Współczynnik dopasowania trwałości do warunków eksploatacji, a3
Podczas używania tego współczynnika bierze się pod uwagę wpływ warunków eksploatacji, zawłaszcza smarowania, na łożysko. Na trwałość łożyska ma wpływ zjawisko zmęczenia, które, mówiąc ogólnie, zachodzi pod powierzchniami wystawionymi na powtarzalne naprężenia. Jeśli warunki smarowania są odpowiednie, element toczny i powierzchnie bieżni są oddzielone za pomocą cienkiej warstwy smaru i można zignorować zniszczenie powierzchni, a 3 ustawione jest na 1. Jeśli warunki smarowania nie są odpowiednie, np. jeśli używa się smaru o niskiej lepkości lub szybkość obwodowa elementów tocznych jest wyjątkowo niska, używa się a 3 < 1.
Z drugiej strony, jeśli jakość smarowania jest wyjątkowo dobra, można użyć wartości a 3 > 1. Jeśli warunki smarowania nie są dobre i używa się a 3 < 1, współczynnik dopasowania trwałości a2 nie może być większy niż 1. Przy wyborze łożyska pod względem podstawowej nośności ruchowej dla każdego zastosowania zaleca się wybór odpowiedniej wartości współczynnika niezawodności a1. Wyboru należy dokonać za pomocą C/P określonego przez rodzaj urządzenia i opartego na aktualnych warunkach smarowania, temperaturze, osadzeniu itd.
Współczynnik zmiany trwałości SKF, aSKF
Ten współczynnik przedstawia związek między współczynnikiem granicy obciążenia zmęczeniowego (Pu/P), warunkami smarowania (współczynnikiem lepkości) i poziomem zanieczyszczenia łożyska (ηc). Wartości współczynnika aSKF mogą zostać pobrane z czterech wykresów w zależności od typu łożyska, funkcji ηc(Pu/P) dla łożysk standardowych SKF i SKF Explorer oraz różnych wartości współczynnika lepkości κ.
Wykres 1: Współczynnik a SKF dla promieniowych łożysk kulkowych:
| a SKF |
|
| η c (P u / P) |
|
Inne standardowe łożyska SKF | |
|
Łożyska SKF Explorer |
Wykres 2: Współczynnik a SKF dla promieniowych łożysk tocznych:
| a SKF |
|
| η c (P u / P) |
|
|
Inne standardowe łożyska SKF | |
|
|
Łożyska SKF Explorer |
Wykres 3: Współczynnik a SKF dla oporowych łożysk kulkowych:
| a SKF |
|
| η c (P u / P) |
Wykres 4: Współczynnik a SKF dla promieniowych oporowych łożysk tocznych:
| a SKF |
|
| η c (P u / P) |
|
|
Inne standardowe łożyska SKF | |
|
|
Łożyska SKF Explorer |
Współczynnik temperatury, ft
Temperaturę oddziałującą na każde łożysko określa się na podstawie jego materiału i struktury. Jeśli stosuje się specjalną obróbkę termiczną, można używać łożysk w temperaturach wyższych niż +150 ºC. Dopuszczalne naprężenie kontaktowe zmniejsza się stopniowo wraz ze wzrostem temperatury. Odpowiednio zmniejsza się też trwałość znamionowa.
Utrata mocy przez tarcie
Dla κ > 4 należy użyć krzywej dla κ = 4. Jak wartość η c (P u / P) zbliża się do zera, a SKF zbliża się do 0,1 dla wszystkich wartości κ. Linia kropkowana wyznacza pozycję starej a 23 (κ) skali, gdzie a SKF = a 23 .
Wykresy przedstawiają wartości typowe i współczynniki bezpieczeństwa typu zazwyczaj kojarzonego z granicami obciążenia zmęczeniowego dla innych komponentów mechanicznych. Biorąc pod uwagę uproszczenia obecne w równaniach trwałości znamionowej SKF, nawet jeśli warunki eksploatacji zostały odpowiednio rozpoznane, nie trzeba korzystać z wartości a SKF wyższych niż 50.
Znaczenie użytych zmiennych:
|
C r |
podstawowa promieniowa obciążalność dynamiczna [funt-siła, N] |
|
|
C or |
podstawowa promieniowa obciążalność statyczna, [funt-siła, N] |
|
|
C a |
podstawowa osiowa obciążalność dynamiczna, [funt-siła, N] |
|
|
C oa |
podstawowa osiowa obciążalność statyczna, [funt-siła, N] |
|
|
Fa |
obciążenie osiowe łożyska = komponent osiowy aktualnego obciążenia łożyska, [funt-siła, N] |
|
|
F r |
obciążenie promieniowe łożyska = komponent promieniowy aktualnego obciążenia łożyska, [funt-siła, N] |
|
|
n |
obroty wału, [rpm] |
|
|
L regr |
wymagana trwałość znamionowa, w 10 6 obrotach, [Mr] | |
|
L 10r |
podstawowa trwałość znamionowa, w 10 6 obrotach, [Mr] |
|
|
L nar |
dopasowana trwałość znamionowa, w 10 6 obrotach, [Mr] |
|
|
L reg |
wymagana trwałość znamionowa, w 10 6 obrotach., [h] | |
|
L 10 |
podstawowa trwałość znamionowa, w 10 6 obrotach, [h] |
|
|
L na |
dopasowana trwałość znamionowa, w 10 6 obrotach, [h] |
|
|
P r |
zastępcze promieniowe obciążenie dynamiczne, [funt-siła, N] |
|
|
P or |
zastępcze poprzeczne obciążenie spoczynkowe, [funt-siła, N] |
|
|
P a |
zastępcze osiowe obciążenie dynamiczne, [funt-siła, N] |
|
|
P oa |
zastępcze osiowe obciążenie spoczynkowe, [funt-siła, N] |
|
|
X |
współczynnik poprzecznego obciążenia ruchowego | |
|
X 0 |
współczynnik poprzecznego obciążenia spoczynkowego | |
|
Y |
współczynnik osiowego obciążenia ruchowego | |
|
Y 0 |
współczynnik osiowego obciążenia spoczynkowego | |
|
R reg |
wymagana niezawodność, [%] |
|
|
a 1 |
Współczynnik dopasowania trwałości do niezawodności |
|
|
a 2 |
Współczynnik dopasowania trwałości do szczególnych właściwości łożyska |
|
|
a 3 |
Współczynnik dopasowania trwałości do warunków eksploatacji |
|
|
a SKF |
Współczynnik dopasowania trwałości oparty na metodzie trwałości SKF |
|
|
e |
wartość graniczna F a / F r dla zastosowalności różnych wartości współczynników X i Y |
|
|
P |
wykładnik do określania trwałości |
|
| α |
kąt nominalny łożyska, w st. |
|
|
s 0 |
wymagany statyczny współczynnik bezpieczeństwa |
|
|
s 0c |
obliczony wymagany statyczny współczynnik bezpieczeństwa |
|
|
f t |
współczynnik temperatury |
|
|
f d |
współczynnik dodatkowych sił |
|
|
l t |
typ smarowania |
|
|
T |
maksymalna temperatura pracy |
|
|
f z |
utrata mocy przez tarcie |
|
| μ |
Współczynnik tarcia [MPA,psi] |