Pomoc: Parametry, cechy, wykazy

Trwałość

Trwałość łożysk jest to czas pracy łożyska wyrażony w mln obrotów lub godzinach przy danej prędkości obrotowej, obliczany do chwili wystąpienia pierwszych oznak zmęczenia materiału. Jak wykazały liczne doświadczenia, zjawisko zmęczenia powierzchniowego przebiega nieregularnie i dla pozornie identycznych łożysk pracyjących w tych samych warunkach może się zmieniać w szerokich granicach. Dlatego też przyjęto za trwałość umowną określać taką liczbę obrotów, jakie osiągnie bez objawów zmęczenia 90% badanych łożysk w określonych warunkach. Oznacza to, że pozostałe 10% łożysk może wykazać mniejszą trwałość, co mieści się jednak w dopuszczalnych granicach. Trwałość umowną oznacza się symbolem L10. (W tym dokumencie trwałość L należy traktować jako L10). Zależność między trwałością, nośnością ruchową i obciążeniem zewnętrznym określa się z ogólnego wzoru:

L=(C/P)p

gdzie:

  • L - trwałość [w mln obrotów]
  • C - nośność ruchowa [w daN]
  • P - obciążenie zastępcze [w daN]
  • p - wykładnik potęgowy wynoszący:
    • dla łożysk kulkowych p=3
    • dla łożysk wałeczkowych p=10/3

W maszynach i urządzeniach pracujących przy stałej liczbie obrotów na minutę, trwałość łożysk określa się często w godzinach pracy łożyska Lh ze wzoru:

Lh=L*106/n*60=16660/n*(C/P)p [w godzinach]

gdzie:

  • n - szybkość obrotowa łożyska [w obr/min]

W przypadku, gdy rzeczywiście działające obciążenie jest zmienne w czasie oraz gdy jest skośnie skierowane do osi łożyska, należy obliczyć taką wartość stałego obciążenia zastępczego, poprzecznego dla łożysk poprzecznych lub wzdłużnego dla łożysk wzdłużnych, którego działanie wywoła taki sam skutek zmęczeniowy, jak pod działaniem obciążenia rzeczywiście występującego.

W niektórych przypadkach zastosowań, gdy są szczególne warunki pracy i specjalne wykonanie łożysk oraz konieczne jest przeprowadzenie dokładnych obliczeń z uwzględnieniem założonej niezawodości, trwałość łożyska można określać wg poniższej zależności:

Lna=a1*a2*a3*L10 [mln obr]

gdzie:

  • Lna - skorygowana trwałość, przy czym "n" oznacza różnicę między niezawodnością 100% a żądaną oraz "a" oznacza metodę obliczeń za pomocą współczynników a1, a2, a3;
  • a1 - współczynnik niezawodności
  • a2 - współczynnik materiałowy
  • a3 - współczynnik warunków pracy (zależny głównie od smarowania i czystości łożyskowania).
Wartości współczynnika a1 w zależności od wymaganej niezawodności
Niezawodność[%] Wartość współczynnika a1
90 1
95 0,62
96 0,53
97 0,44
98 0,33
99 0,21

Wartość współczynnika materiałowego a2 zależy od jakości materiału zastosowanego do wykonania pierścieni i części tocznych łożysk. W przypadku stosowania "konwencjonalnej" wysokogatunkowej stali chromowej ŁH15 lub ŁH15SG współczynnik a2=1.

W przypadku gdy stal ta jest bardziej czysta, na przykład w wyniku wytopu elektrożużlowego lub próżniowego, można przyjąć, że współczynnik a2 będzie wyższy od 1. Wartość jednak tego współczynnika zależy od warunków eksploatacji. Jeśli stal jest wytopu próżniowego lub elektrożużlowego, podnosi się odporność na zmęczenie materiału, natomiast nie zmienia się odporność na ścieranie. Z tego względu, jeśli nie są zachowane właściwe warunki smarowania i czystości łożyskowania, współczynnik a2, nawet w przypadku idealnej stali, nie osiągnie wartości wyższej od 1.

Współczynnik a3 zależy przede wszystkim od warunków eksploatacji, to znaczy smarowania i czystości. Tak więc obydwa współczynniki a2 i a3 są od siebie współzależne. Dlatego też podany wzór do obliczania Lna może być wykożystany tylko w przypadku, gdy znane i sprawdzone (na podstawie wieloletniej praktyki) warunki eksploatacyjne.

Niektórzy producenci łożysk zalecają posługiwanie się połączonym współczynnikiem a23, którego wartość może wahać się w granicach 0,5-5.

Przy doborze łożyska jest niezbędne rozważenie wymaganej trwałości w zależności od zastosowania.

Ogólne wytyczne doboru trwałości Lh
Rodzaj maszyny Lh [h]
Przyrządy i aparaty rzadko używane: aparaty pokazowe, urządzenia do zaciemniania, mechanizmy dzwi przesuwnych, aparaty medyczne 500
Silniki lotnicze 500 - 1000
Silniki samochodowe - wały korbowe i korbowody: samochody osobowe i lekkie ciężarowe 1000 - 2000
Silniki samochodowe - wały korbowe i korbowody: samochody ciężarowe i ciągniki (Diesel) 3000 - 5000
Silniki samochodowe: przekładnie zębate 4000 - 6000
Maszyny o krótkich okresach pracy, pracujące na stałe (przerwy w pracy nie mają większego znaczenia): narzędzia reczne, podnośniki w fabrykach, maszyny o napędzie ręcznym, dźwigi montażowe, urządzenia dźwigowe w odlewniach, maszyny gospodarstwa domowego i biurowego, małe wentylatory, maszyny rolnicze 4000 - 8000
Maszyny pracujące nie stale (konieczna duża niezawodność pracy): maczyny pomocnicze w siłowniach, maszyny poruszające transportery w produkcji ciągłej, podnośniki, dźwigi, obrabiarki rzadziej używane, walce robocze w walcarkach 8000 - 12500
Maszyny do pracy 8 godzin na dobę, nie w pełni wykorzystane: silniki elektryczne stałe, silniki spalinowe stałe, przekładnie zębate 12500 - 20000
Maszyny do pracy 8 godzin na dobę, w pełni wykorzystane: obrabiarki do metali, dźwignice pracujące nieprzerwanie, dmuchawy 20000 - 32000
Pojazdy szynowe: silniki trakcyjne, prądnice do oświetlania 32000 - 50000
Maszyny do pracy ciągłej (24 godziny): sprężarki, pompy, główne wały pędniane, taśmowe urządzenia przeładunkowe, wyciągi kopalniane, duże silniki elektryczne, maszyny pracujące nieprzerwanie, wirówki 50000 - 63000
Statki i okręty: wały napędowe, urządzenia główne pomocnicze, silniki spalinowe, pompy 63000 - 100000
Maszyny do pracy ciągłej (24 godziny) o wymaganym wielkim stopniu pewności pracy: maszyny do przeróbki celulozy i papiernicze, siłownie, pompy kopalniane, miejskie stacje pomp, maszyny o nieprzerwanej pracy na statkach handlowych 100000 - 200000