Dokuz ay sonra arızalanan bir dişli kutusu yatağı nadiren kötü aritmetiğin sonucudur. Rulman ömrü hesaplaması kısa bir formüldür ancak ürettiği sayı, katalogdan ziyade makineden gelen girdilere bağlıdır: eşdeğer dinamik yük, gerçek çalışma hızı, yağlama filmi ve kirlilik seviyesi.
Başlangıçta belirtilen yanıt, temel değer ömrünün L10 = (C / P)^p'ye uygun olduğudur; burada C, dinamik yük değeri, P eşdeğer dinamik yük ve p, bilyalı rulmanlar için 3 ve makaralı rulmanlar için 10/3'tür. Yük oranı bir güce yükseltildiğinden, sonuç P'ye denklemdeki diğer herhangi bir şeyden çok daha duyarlıdır. Yük oranının 0,10'dan 0,12'ye kaydırılması hesaplanan ömrün yaklaşık yüzde 42'sini ortadan kaldırır ve hiçbir premium gres bunu geri vermez.
Aşağıda formülün kendisi, teorik bir L10'u bakımı planlayabileceğiniz bir sayıya dönüştüren ayarlama faktörleri, yüklerin, koşulların ve yatak türlerinin dört görsel karşılaştırması ve bir servis aralığına karar vermeden önce çalıştırmanız gereken kısa bir kontrol listesi yer almaktadır.
Temel Formül ve Çalışılmış Bir Örnek
Temel derecelendirme ömrü L10, aynı rulman grubunun yüzde 90'ının ilk malzeme yorulma belirtisinden önce ulaştığı veya aştığı ömürdür. Normalde milyonlarca devirle ifade edilir ve hız bilindiğinde saatlere dönüşür.
L10 = (C / P)^p, milyonlarca devir cinsinden. L10h = (1.000.000 / (60 n)) çarpı (C / P)^p, çalışma saatleri cinsinden; burada n, dakikadaki devir cinsinden hızdır.
Dinamik kapasitesi C 14 kN, eşdeğer yükü P 1,4 kN ve şaft hızı 1.500 rpm olan küçük bir sabit bilyalı rulman alın. Yük oranı 0,10'dur, yani L10 1.000 milyon devire, L10h ise yaklaşık 11.111 saate eşittir, bu da kabaca on beş aylık sürekli çalışmaya karşılık gelir. Gerçek yükü 1,68 kN'ye yükseltin ve oran 0,12 olur, böylece aynı yatak yaklaşık 6.400 saat verir. Başka hiçbir şey değişmedi.
Formül, tam gelişmiş bir yağlama filminin olduğunu, doğru montajı, yanlış hizalamanın olmadığını ve kirlenme veya kaçak akım nedeniyle aşınma olmadığını varsayar. Bu varsayımların her birinin ayrı ayrı kontrol edilmesi gerekir çünkü temel derecelendirme ömrü bunları ideal koşullar olarak ele alır.
Neden Yük Oranı Sonuca Hakim Oluyor?
Ömür, p gücüne yükselen yük oranıyla orantılıdır, dolayısıyla yükteki bir değişiklik sonuçta güçlendirilir. Yükün iki katına çıkarılması, bilyalı rulmanın ömrünü değerinin sekizde birine kadar azaltır ve aynı iki katına çıkarma, makaralı rulmanın yaklaşık onda birine kadar azaltır. Bu ilişkinin şeklini bir tablodan okumak, bir sayı tablosundan okumaktan daha kolaydır.
Yük oranına göre temel derecelendirme ömrü
Eğri, 0,05 ile 0,30 arasındaki yük oranına göre çizilmiş, 1.500 dev/dak'da temel güç ömrünü saat cinsinden gösterir. Dikey eksen logaritmiktir, dolayısıyla her bir ızgara çizgisi sabit bir adım yerine on katlık bir değişimi temsil eder. Yük oranının 0,05'ten 0,10'a düşürülmesi, kendi başına kullanım ömrünün sekiz faktörüne, yani 88.889 saatten 11.111 saate mal olur. 0,20 ile 0,30 arasında eğri bu ölçekte daha düz görünse de değerler hala 1.389 saatten 411 saate düşüyor. Pratik nokta, ekstra yükün ilk yüzde birkaçının son yüzde birkaçına göre çok daha fazla ömre mal olmasıdır, bu nedenle yük ölçümü aritmetikten daha fazla dikkati hak eder.
Eşdeğer Dinamik Yük: Çoğu Hesaplamanın Yanlış Olduğu Yer
Rulman dönen bir iç bilezikle saf radyal yük taşımadığı sürece P, çizimden okuduğunuz radyal yük değildir. Radyal ve eksenel kuvvetler birlikte etki ettiğinde, P = X çarpı Fr artı Y çarpı Fa ve X ve Y faktörleri rulman veri sayfasından gelir.
Sabit bilyalı rulmanlar için, tipik olarak 0,22 ile 0,44 arasındaki e değerine karşı eksenel yükün radyal yüke oranı, eksenel terimin dahil edilip edilmeyeceğini belirler. Eğik temaslı rulmanlar 1,0 ila 2,2 aralığında Y değerleri kullanır. Bu nedenle helisel bir dişliden, dikey bir pompadan veya yanlış hizalanmış bir kaplinden kaynaklanan mütevazı bir eksenel kuvvet, etkin yüke yüzde 30 ila 60 oranında katkıda bulunabilir ve kübik üs, bunu çok daha kısa bir ömre dönüştürür.
Plan çiziminde hiç görünmeyen kuvvetler de aynı derecede önemlidir: kayış çekme, dengesiz kütleler, zincir gerginliği ve iç boşluğu tüketen sıkı geçmenin yarattığı ekstra yük. Mekanik tasarımcıyla kısa bir görüşme, başarısız bir hesaplamadan daha ucuzdur.
Birleşik yüklerin kaçınılmaz olduğu ve alanın dar olduğu durumlarda çift sıralı açısal temas tasarımı, radyal ve eksenel kuvvetleri tek bir ünitede taşır; bu, hem yatak düzenini hem de hesaplamada tanımlamanız gereken yük durumunu basitleştirir.
Açıklık, Ön Yük ve Sıcaklık Aldığınız Yükü Değiştirir
Ön yüklemeli bir rulman, halihazırda uygulanan sabit bir eksenel yük ile hizmete girer ve hafif yüklü konumlarda bu ön yük, P'nin en büyük tek bileşeni olabilir. Ön yük, sertliği artırır ve gürültüyü azaltır, ancak kullanım ömrü hedefine göre seçilmesi gerekir; bu nedenle, anlaşılmasına yardımcı olur. Ön yükleme ve açıklık çalışma yükünü nasıl değiştirir? Bir değer sabitlenmeden önce.
Sıcaklık diğer yönden çalışır. Yuvasından 40 derece daha sıcak çalışan bir mil, yuvaya göre büyür ve iç boşluk küçükse rulman eksenel olarak sıkışır. Aynı mekanizma, bu notta anlatıldığı gibi, sıcaklık artışının boşluğu tüketmeye ve temas açısını değiştirmeye yeterli olduğu sıradan motor uygulamalarında da görülür. sabit bilyalı rulmanların termal genleşmesi .
Her iki etki de gerçek yükü kağıt üzerinde kullanılan değerin üzerine çıkarır; bu nedenle hesaplamayı, bir tasarım kararının yerine geçmek yerine, bir tasarım kararının kontrolü olarak değerlendirin.
Ayarlanmış Derecelendirme Ömrü: Güvenilirlik, Yağlama ve Malzeme
Çok az uygulama yüzde 10'luk bir arıza olasılığını kabul edebilir. Değiştirilen derecelendirme ömrü temel değeri ayarlama faktörleriyle çarpar: Lnm = a1 çarpı aISO çarpı L10. Hedef yükseldikçe güvenilirlik faktörü a1 keskin bir şekilde düşer.
1.500 rpm'de 8.000 saatlik temel ömre uygulanan güvenilirlik faktörleri
Gerekli güvenilirlik
Arıza olasılığı
a1 faktörü
Ortaya çıkan L10h
yüzde 90
yüzde 10
1.00
8.000 saat
yüzde 95
yüzde 5
0.64
5.120 saat
yüzde 96
yüzde 4
0.55
4.400 saat
yüzde 97
yüzde 3
0.47
3.760 saat
yüzde 98
yüzde 2
0.37
2.960 saat
yüzde 99
yüzde 1
0.25
2.000 saat
Çalışma koşulu faktörü aISO, hepsinden en geniş yayılmayı sağlar. Temiz yağa ve kalın yağlayıcı filme sahip bir makinede faktör 1,5'i aşabilirken, su girişi olan bir sınır filmi onu 0,3'ün altına itebilir. Aşağıdaki çubuklar, 8.000 saatlik temiz taban ömrüne sahip bir rulman için yayılımın saat cinsinden ne anlama geldiğini göstermektedir.
Farklı çalışma koşulları altında ayarlanmış ömür
Sızdırmaz yatak, temiz yağ, tam film
13.600 saat
Normal endüstriyel temizlik
8.000 saat
Hafif kirlenme veya su girişi
4.400 saat
Ağır kirlenme, sınır filmi
2.000 saat
Yetersiz yağlama, ince film
1.200 saat
Beş çubuğun tümü aynı 8.000 saatlik temel ömürden başlar ve farklı bir çalışma koşulu faktörü uygular. Temiz yağda çalışan sızdırmaz bir rulmanın ömrü 13.600 saate ulaşırken, aşırı derecede kirlenmiş bir muhafazadaki aynı rulmanın ömrü 2.000 saate düşer. Üst ve alt çubuk arasındaki boşluk, yalnızca yağlama ve kirlenme nedeniyle oluşan ömrün on bir katından fazladır. Bu karşılaştırmada hiçbir yük değişmemiştir ve dinamik kapasite C her durumda aynıdır. Bu nedenle en büyük kazanç, daha büyük bir rulman sipariş etmekten ziyade rulmanın korunmasından gelir.
Top veya Makara: Doğru Üssü Seçmek
Temas geometrisi farklı olduğundan üs farklıdır. Bilyalı rulmanlar p = 3'ü, makaralı rulmanlar p = 10/3'ü kullanır ve bu kesirli üs, makaralı rulmanların genellikle aynı yük oranında daha uzun hesaplanmış ömür göstermesinin ana nedenidir. Aşağıdaki karşılaştırma zarfı ve hızı aynı tutarak yalnızca üssün değişmesini sağlar.
Üç yük oranında bilyalı rulman ve makaralı rulman karşılaştırması
Tablo, tümü 1.500 rpm'de olmak üzere üç yük oranında benzer zarflı bir bilyalı rulman ile makaralı rulmanı karşılaştırmaktadır. 0,10 yük oranında makaralı rulman yaklaşık 23.900 saate, bilyalı rulman ise 11.111 saate ulaşır. Yük arttıkça mutlak boşluk daralır, ancak makaralı rulman gösterilen aralıkta kabaca 1,7 ila 2,2 kat avantaj sağlar. Bu avantaj, aynı yük oranına 3 yerine 10/3 üssü uygulanmasından kaynaklanmaktadır. Makaralı rulmanlar ayrıca daha yüksek sürtünme ve yanlış hizalamaya karşı daha fazla hassasiyet sağlar, dolayısıyla ekstra saatler bedava değildir.
Değişen Yükler ve Hızlar: Görev Döngüsü Yöntemi
Çoğu makine tüm ömrü boyunca tek yükte ve tek hızda çalışmaz. Çalışma çevrimini koşullara bölün, her birinin zaman payını q tahmin edin ve bunları tek bir eşdeğer yükte birleştirin.
Sabit hızda, eşdeğer yük kübik ortalamadır: Pm, makaralı rulmanlar için 3 yerine 10/3 üssü kullanılarak q toplamının küp kökünün P küp ile çarpımına eşittir. Hız da değiştiğinde, her durum için L10h'yi hesaplayın ve ardından sonuçları birleştirin: toplam ömür, zaman kesirlerinin toplamının bireysel ömürlerine bölünmesiyle elde edilenin tersidir.
Görev döngüsü hesaplaması aynı zamanda döngünün hangi kısmına dikkat edilmesi gerektiğini de gösterir. Çalışma süresinin yüzde 20'sinin hesaplanan ömrün çoğunu tüketmesi yaygındır ve bu durum, yük veya hizalamadaki küçük bir değişikliğin kendini en hızlı şekilde geri amorti ettiği durumdur.
Silindir elemanları genellikle bir görev döngüsünün ağır yüklü kısmı için kullanılır, çünkü daha yüksek üs, en yüksek durum toplam hasara hakim olduğunda daha yüksek yük kapasitelerini ödüllendirir.
Hesaplamadan Önce Rulman Tiplerini Karşılaştırma
Formül, belirli bir tipteki rulmanları doğru bir şekilde sıralar, ancak ilk etapta hangi tipin kullanılacağını size söylemez. Bir makinenin kompakt bir zarf içinde her iki yönde eksenel kapasiteye ihtiyaç duyduğu durumlarda, çift sıralı eğik temaslı rulmanlar olağan cevaptır ve eksenel faktörleri, birleşik yük doğru tanımlandığında onları rekabetçi kılar.
Yaşam sayısını şekillendiren altı özellik
Radar, hesaplamaya yazdığınız yaşam sayısını etkileyen altı özellikteki iki ortak düzenlemeyi karşılaştırır. Tek sıralı sabit bilyalı rulman gürültü, yanlış hizalama toleransı ve maliyet açısından iyi puanlar alır ancak eksenel kapasiteden vazgeçer. Çift sıralı eğik bilyalı rulman, aynı zarf içinde daha fazla radyal ve eksenel yük taşır ve daha yüksek sertliği genellikle aynı yük oranında daha uzun hesaplanmış ömrü destekler. Yanlış hizalama toleransı zayıf noktadır, çünkü her iki sıra da yükü paylaşır ve eğimli mahfaza gerilimi bir sıra üzerinde yoğunlaştırır. Bir türü kısa listeye almak için buna benzer bir grafik kullanın, ardından kısa listeye alınan her seçenek için L10'u ayrı ayrı hesaplayın.
Numarayı Kapatmadan Önce Kısa Bir Kontrol Listesi
Ölçülen veya hesaplanan bir yük kullanın ve kayış çekişini, dişli kuvvetlerini ve geçmelerin etkisini dahil edin.
Contalar ve boşluk sınıfı da dahil olmak üzere tam varyant için üretici verilerinden C'yi alın.
Saat dönüşümünde kullanılan hızın isim plakasındaki hız değil, gerçek çalışma hızı olduğunu doğrulayın.
Yağlama yönteminin beklenen en düşük hız ve sıcaklıkta bir film oluşturup oluşturamayacağını kontrol edin.
Güvenilirlik hedefini belirleyin ve farklı tedarikçilerden gelen teklifleri karşılaştırmadan önce a1'i uygulayın.
Görev döngüsünü yalnızca nominal olanı değil, en kötü koşulu da içerecek şekilde yeniden hesaplayın.
Bir sonraki incelemenin tahminle karşılaştırılabilmesi için hesaplamayı makine kaydıyla birlikte dosyalayın.
Rulman ömrünün hesaplanması bir pazarlama uygulaması değildir; metal kesilmeden önce bir varsayımı test etmenin bir yoludur. Formül iki satır alır, ancak cevabın kalitesi ölçtüğünüz yüke, doğruladığınız hıza ve gerçekten koruyabildiğiniz yağlamaya bağlıdır.
Gerçeklikle eşleşen bir sayı, veri sayfasında etkileyici görünen bir sayıdan daha değerlidir. Hesaplamayı görev döngüsündeki en kötü durum için çalıştırın, kısa listeye alınan iki türü aynı temelde karşılaştırın ve sonucu bakım kaydının yanında tutun. O makineden bir sonraki rulman çıktığında, hesaplamanın mı yoksa uygulamanın mı yanlış olduğunu dakikalar içinde anlayacaksınız.
