محاسبه عمر بلبرینگ: فرمول ها، نسبت های بار و ساعات خدمات واقعی

بلبرینگ گیربکسی که بعد از 9 ماه از کار بیفتد به ندرت نتیجه محاسبات بد است. محاسبه عمر بلبرینگ یک فرمول کوتاه است، اما عددی که تولید می‌کند به ورودی‌هایی بستگی دارد که از دستگاه می‌آیند تا کاتالوگ: بار دینامیکی معادل، سرعت عملیات واقعی، فیلم روغن‌کاری و سطح آلودگی.

پاسخی که از قبل بیان شد این است که عمر درجه بندی پایه از L10 = (C/P)^p پیروی می کند، که در آن C رتبه بار دینامیکی، P معادل بار دینامیکی، و p برای یاتاقان های ساچمه ای 3 و برای یاتاقان های غلتکی 10/3 است. از آنجا که نسبت بار به یک توان افزایش می یابد، نتیجه به P بسیار حساس تر از هر چیز دیگری در معادله است. انتقال نسبت بار از 0.10 به 0.12 تقریباً 42 درصد از عمر محاسبه شده را حذف می کند و هیچ گریس درجه یک آن را پس نمی دهد.

آنچه در ادامه می‌آید شامل خود فرمول، عوامل تنظیمی است که یک L10 نظری را به عددی تبدیل می‌کند که می‌توانید برای نگهداری آن برنامه‌ریزی کنید، چهار مقایسه بصری بارها، شرایط و انواع بلبرینگ‌ها، و یک چک لیست کوتاه برای اجرا قبل از انجام یک بازه زمانی خدمات.

فرمول پایه و یک مثال کار شده

عمر درجه بندی اولیه L10 عمری است که 90 درصد از یک گروه یکسان از یاتاقان ها قبل از اولین نشانه خستگی مواد به آن می رسد یا از آن بیشتر می شود. معمولاً در میلیون‌ها دور بیان می‌شود که پس از مشخص شدن سرعت به ساعت تبدیل می‌شود.

L10 = (C/P)^p، در میلیون‌ها دور. L10h = (1000000 / (60 n)) ضرب در (C/P)^p، در ساعات کار، که در آن n سرعت بر حسب دور در دقیقه است.

یک بلبرینگ شیار عمیق کوچک با ظرفیت دینامیکی C 14 کیلو نیوتن، بار P معادل 1.4 کیلو نیوتن و سرعت شفت 1500 دور در دقیقه بگیرید. نسبت بار 0.10 است، بنابراین L10 برابر با 1000 میلیون دور و L10h برابر با 11111 ساعت است که تقریباً پانزده ماه کار مداوم است. بار واقعی را به 1.68 کیلو نیوتن برسانید و نسبت 0.12 می شود، بنابراین همان بلبرینگ حدود 6400 ساعت زمان می دهد. هیچ چیز دیگری تغییر نکرد.

بلبرینگ شیار عمیق محصولات توصیه شده مشاهده محصول →

فرمول یک فیلم روانکاری کاملاً توسعه یافته، اتصال صحیح، بدون انحراف و بدون ساییدگی ناشی از آلودگی یا جریان سرگردان را فرض می کند. هر یک از این مفروضات باید به طور جداگانه بررسی شوند، زیرا زندگی رتبه بندی اولیه آنها را به عنوان شرایط ایده آل در نظر می گیرد.

چرا نسبت بار بر نتیجه غالب است؟

عمر متناسب با نسبت بار افزایش یافته به توان p است، بنابراین تغییر در بار در نتیجه تقویت می شود. دوبرابر کردن بار، عمر بلبرینگ را به یک هشتم مقدار آن کاهش می دهد و همین دوبرابر کردن یاتاقان غلتکی را به حدود یک دهم کاهش می دهد. شکل این رابطه از روی نمودار راحت تر از جدول اعداد قابل خواندن است.

عمر رتبه بندی پایه در برابر نسبت بار

منحنی عمر درجه بندی اولیه را بر حسب ساعت در 1500 دور در دقیقه نشان می دهد که در برابر نسبت بار از 0.05 تا 0.30 ترسیم شده است. محور عمودی لگاریتمی است، بنابراین هر خط شبکه نشان دهنده یک تغییر ده برابری به جای یک مرحله ثابت است. کاهش نسبت بار از 0.05 به 0.10 به خودی خود 8 برابر در طول عمر هزینه دارد، از 88889 ساعت به 11111 ساعت. بین 0.20 و 0.30 منحنی در این مقیاس صاف تر به نظر می رسد، با این حال مقادیر همچنان از 1389 ساعت به 411 ساعت کاهش می یابد. نکته عملی این است که چند درصد اول بار اضافی هزینه عمر بیشتری نسبت به چند درصد گذشته دارد، به همین دلیل است که اندازه گیری بار سزاوار توجه بیشتری نسبت به محاسبات است.

بار دینامیکی معادل: جایی که اکثر محاسبات اشتباه می شود

P بار شعاعی نیست که از نقشه می خوانید مگر اینکه یاتاقان بار شعاعی خالص را با یک حلقه داخلی چرخان حمل کند. هنگامی که نیروهای شعاعی و محوری با هم عمل می کنند، P = X برابر Fr به اضافه Y ضربدر Fa، و عوامل X و Y از برگه اطلاعات بلبرینگ می آیند.

برای بلبرینگ های شیار عمیق، نسبت بار محوری به شعاعی در برابر مقدار e، معمولاً بین 0.22 و 0.44، تعیین می کند که آیا عبارت محوری اصلاً لحاظ شود یا خیر. بلبرینگ های تماس زاویه ای از مقادیر Y در محدوده 1.0 تا 2.2 استفاده می کنند. بنابراین، یک نیروی محوری متوسط ​​از یک چرخ دنده مارپیچ، یک پمپ عمودی یا یک کوپلینگ نامرتب می تواند 30 تا 60 درصد به بار موثر اضافه کند و توان مکعبی آن را به عمر بسیار کمتری تبدیل می کند.

نیروهایی که هرگز روی طرح‌بندی ظاهر نمی‌شوند به همان اندازه مهم هستند: کشش تسمه، توده‌های نامتعادل، کشش زنجیر و بار اضافی ایجاد شده توسط یک تداخل ایجاد شده که فاصله داخلی را مصرف می‌کند. یک مکالمه کوتاه با طراح مکانیک ارزان تر از یک محاسبه ناموفق است.

بلبرینگ تماسی زاویه ای دو ردیفه سری 52، 53 بلبرینگ تماسی زاویه ای دو ردیفه سری 52، 53 Princinal Dimensions (mm) Bearing Designations Basic Ratings Maxronoutspeed Mass(kg) d D B r P.NO. Shielded Seal... مشاهده محصول →

در جایی که بارهای ترکیبی اجتناب ناپذیر است و فضا تنگ است، طراحی تماس زاویه ای دو ردیفه نیروهای شعاعی و محوری را در یک واحد حمل می کند، که هم آرایش یاتاقان و هم حالت بار را که باید در محاسبه توضیح دهید، ساده می کند.

ترخیص، پیش بارگذاری و دما باری را که در نظر گرفته اید تغییر می دهد

یک یاتاقان از پیش بارگذاری شده با بار محوری ثابت وارد خدمت می شود و در موقعیت های بارگذاری کم، پیش بارگذاری می تواند بزرگترین جزء منفرد P باشد. پیش بارگذاری سفتی را افزایش می دهد و نویز را کاهش می دهد، اما باید در مقابل هدف زندگی انتخاب شود، بنابراین به درک کمک می کند. چگونه پیش بارگذاری و ترخیص بار عامل را تغییر می دهند قبل از اینکه یک مقدار ثابت شود

دما از جهت دیگر کار می کند. شفتی که 40 درجه گرمتر از محفظه آن است نسبت به محفظه رشد می کند و اگر فاصله داخلی کم باشد یاتاقان به صورت محوری گیر می کند. همان مکانیزم در کاربردهای معمولی موتور ظاهر می شود، جایی که افزایش دما برای مصرف فاصله و تغییر زاویه تماس کافی است، همانطور که در این یادداشت توضیح داده شده است. انبساط حرارتی بلبرینگ های شیار عمیق .

هر دو اثر بار واقعی را بالاتر از مقدار استفاده شده روی کاغذ می‌برند، بنابراین محاسبه را به‌عنوان بررسی تصمیم طراحی به‌جای جایگزینی برای یکی در نظر بگیرید.

عمر رتبه بندی تنظیم شده: قابلیت اطمینان، روانکاری و مواد

تعداد کمی از برنامه ها می توانند 10 درصد احتمال شکست را بپذیرند. عمر رتبه بندی اصلاح شده مقدار پایه را با عوامل تنظیم ضرب می کند: Lnm = a1 ضرب در aISO ضربدر L10. ضریب قابلیت اطمینان a1 با بالا رفتن هدف به شدت کاهش می یابد.

فاکتور شرایط عملیاتی aISO بیشترین گسترش را ایجاد می کند. در ماشینی با روغن تمیز و یک لایه روان کننده ضخیم، این ضریب می تواند از 1.5 تجاوز کند، در حالی که یک لایه مرزی با ورودی آب می تواند آن را به زیر 0.3 برساند. میله‌های زیر نشان می‌دهند که این اسپرد در ساعت برای یک یاتاقان با عمر پایه تمیز 8000 ساعت به چه معناست.

تنظیم عمر تحت شرایط عملیاتی مختلف

هر پنج میله از یک عمر پایه 8000 ساعته شروع می شود و یک فاکتور شرایط عملیاتی متفاوت را اعمال می کند. یک یاتاقان مهر و موم شده که در روغن تمیز کار می کند به 13600 ساعت می رسد، در حالی که همان بلبرینگ در یک محفظه به شدت آلوده به 2000 ساعت کاهش می یابد. فاصله بین نوار بالا و پایین بیش از یازده برابر طول عمر است که تنها توسط روغن کاری و آلودگی ایجاد می شود. هیچ باری در این مقایسه تغییر نکرده است و ظرفیت دینامیکی C در هر مورد یکسان است. بنابراین بیشترین سود منفرد ناشی از محافظت از یاتاقان به جای سفارش یک بلبرینگ بزرگتر است.

توپ یا غلتک: انتخاب نماگر مناسب

توان متفاوت است زیرا هندسه تماس متفاوت است. یاتاقان های توپ از p = 3 استفاده می کنند، یاتاقان های غلتکی از p = 10/3 استفاده می کنند، و این توان کسری دلیل اصلی است که یک یاتاقان غلتکی اغلب طول عمر محاسبه شده بیشتری را در همان نسبت بار نشان می دهد. مقایسه زیر پوشش و سرعت را یکسان نگه می دارد به طوری که فقط توان تغییر می کند.

بلبرینگ در مقابل غلتک در سه نسبت بار

نمودار یک یاتاقان توپ و یک غلتک با پوشش مشابه در سه نسبت بار، همه در 1500 دور در دقیقه مقایسه می‌کند. در نسبت بار 0.10 یاتاقان غلتکی به 23900 ساعت در مقابل 11111 ساعت برای بلبرینگ می رسد. شکاف مطلق با افزایش بار کاهش می یابد، اما یاتاقان غلتکی تقریباً 1.7 تا 2.2 برابر در محدوده نشان داده شده است. این مزیت از اعمال یک توان 10/3 به جای 3 به نسبت بار یکسان ناشی می شود. بلبرینگ‌های غلتکی اصطکاک بالاتر و حساسیت بیشتری نسبت به ناهماهنگی به همراه دارند، بنابراین ساعات اضافی رایگان نیستند.

بارها و سرعت های مختلف: روش چرخه وظیفه

اکثر ماشین ها در تمام طول عمر خود با یک بار و یک سرعت کار نمی کنند. چرخه کار را به شرایط تقسیم کنید، سهم زمانی q هر کدام را تخمین بزنید و آنها را در یک بار معادل واحد ترکیب کنید.

در سرعت ثابت، بار معادل میانگین مکعبی است: Pm برابر است با ریشه مکعبی مجموع q ضرب در P مکعب، با استفاده از توان 10/3 برای یاتاقان غلتکی به جای 3. هنگامی که سرعت نیز تغییر کرد، L10h را برای هر شرایط محاسبه کنید و سپس نتایج را با هم ترکیب کنید: عمر کل برابر زمان متقابل مجموع عمر آنها است.

محاسبه چرخه وظیفه همچنین نشان می دهد که کدام قسمت از چرخه مستحق توجه است. معمول است که 20 درصد از زمان کارکرد بیشتر عمر محاسبه شده را مصرف می کند، و این شرایط زمانی است که یک تغییر کوچک در بار یا تراز سریعتر بازپرداخت می کند.

رولبرینگ تماسی زاویه ای دو ردیفه غلتک های ردیاب با LR حلقه بیرونی استوانه ای یا تاج دار مشاهده محصول →

المان‌های غلتکی اغلب برای قسمت‌های بارگذاری‌شده سنگین یک چرخه کار استفاده می‌شوند، زیرا توان بالاتر زمانی که شرایط اوج بر آسیب کل غالب باشد، ظرفیت بار بیشتری را پاداش می‌دهد.

مقایسه انواع بلبرینگ قبل از محاسبه

این فرمول بلبرینگ های یک نوع معین را به طور دقیق رتبه بندی می کند، اما به شما نمی گوید که در وهله اول از کدام نوع استفاده کنید. جایی که یک ماشین به ظرفیت محوری در هر دو جهت در داخل یک پاکت فشرده نیاز دارد، بلبرینگ تماس زاویه ای دو ردیفه پاسخ معمولی هستند، و فاکتورهای محوری آنها پس از توصیف صحیح بار ترکیبی آنها را رقابتی می کند.

شش ویژگی که عدد عمر را شکل می دهند

رادار دو ترتیب متداول را در شش ویژگی مقایسه می کند که بر عدد عمری که در نهایت در محاسبه تایپ می کنید تأثیر می گذارد. بلبرینگ شیار عمیق تک ردیفی از نظر نویز، تحمل ناهماهنگی و هزینه امتیاز خوبی کسب می کند، اما ظرفیت محوری را کاهش می دهد. بلبرینگ تماس زاویه‌ای دو ردیفه بار شعاعی و محوری بیشتری را در یک پوشش حمل می‌کند و سختی بالاتر آن معمولاً از عمر محاسبه‌شده طولانی‌تری در همان نسبت بار پشتیبانی می‌کند. تحمل ناهماهنگی نقطه ضعف آن است، زیرا هر دو ردیف بار را به اشتراک می گذارند و محفظه کج شده تنش را روی یک ردیف متمرکز می کند. از نموداری مانند این برای فهرست کوتاه یک نوع استفاده کنید، سپس L10 را به طور جداگانه برای هر گزینه در فهرست نهایی محاسبه کنید.

یک چک لیست کوتاه قبل از اینکه شماره را امضا کنید

• از یک بار اندازه گیری شده یا محاسبه شده استفاده کنید و کشش تسمه، نیروهای چرخ دنده و اثر برازش ها را شامل شود.
• C را از اطلاعات سازنده برای نوع دقیق آن، از جمله مهر و موم و کلاس ترخیص، بگیرید.
• اطمینان حاصل کنید که سرعت استفاده شده در تبدیل ساعت، سرعت عملیات واقعی است، نه سرعت پلاک نام.
• بررسی کنید که روش روانکاری می تواند فیلمی را با کمترین سرعت و دمای مورد انتظار بسازد.
• قبل از مقایسه نقل قول از تامین کنندگان مختلف، هدف قابلیت اطمینان را تنظیم کنید و a1 را اعمال کنید.
• چرخه وظیفه را با بدترین شرایط، نه تنها با نامی، دوباره محاسبه کنید.
• محاسبه را با رکورد ماشین ثبت کنید تا بازرسی بعدی با پیش بینی مقایسه شود.

محاسبه عمر بلبرینگ یک تمرین بازاریابی نیست. این روشی برای آزمایش یک فرض قبل از برش فلز است. فرمول دو خط طول می‌کشد، اما کیفیت پاسخ به باری که اندازه‌گیری کرده‌اید، سرعتی که تأیید کرده‌اید و روان‌کاری که واقعاً می‌توانید حفظ کنید بستگی دارد.

عددی که با واقعیت مطابقت دارد ارزش بیشتری نسبت به عددی دارد که در یک دیتاشیت چشمگیر به نظر می رسد. محاسبه را برای بدترین شرایط در چرخه کار انجام دهید، دو نوع فهرست کوتاه را بر اساس یکسان مقایسه کنید و نتیجه را در کنار سابقه تعمیر و نگهداری نگه دارید. وقتی بلبرینگ بعدی از آن دستگاه خارج شد، در عرض چند دقیقه متوجه خواهید شد که آیا محاسبه یا برنامه اشتباه بوده است.