Как определить ресурс подшипника при повышенном уровне надёжности

Базовый ресурс (L10) принимается за показатель долговечности изделия. Является расчётным. Соответствует надёжности подшипника в 90%. По умолчанию подразумевается, что для изготовления подшипника применяются обычные материалы, технологии и условия использования.

Однако, достаточно часто, возникает потребность определения ресурса при повышенном уровне надёжности, либо с учётом, присущих изделию, специальных свойств (вариант, условий использования).

В подобных ситуациях рассчитывается ресурс скорректированный.

Определение расчётного базового ресурса (L10)

Вычисляется в млн оборотов при надёжности подшипника, равной 90% (именно отсюда в обозначении появился индекс 10. 100-90=10).

L10=(C/P)k

Здесь:

• С – грузоподъёмность динамическая базовая (осевая, Сa, либо аксиальная, Сr) Н;
• Р – нагрузка динамическая эквивалентная (осевая, Рa, либо аксиальная, Рr) Н;
• k – степень, величина которой, вычисленная эмпирическим путём, равна 3 для шарикоподшипников и 10/3 – для роликоподшипников.

 Приведённая выше формула справедлива, при условии, что величина Рr (Pa), а при нагрузках переменного характера, Pr MAX (Pa MAX) ≤1/2 Сr (вариант, 0,5Са).

На применение данной формулы наложено ограничение по частотам вращения. Последние должны быть более 10 об/мин. 

По ней определяется величина L10 для изделий, произведённых из подшипниковой стали, и применяемых при стандартных условиях (нормальных), предусматривающих:

• правильно проведённую установку;
• выбор оптимального способа смазывания;
• надёжную защиту от проникновения во внутреннюю полость инородных тел, иное.

Если условия применения или свойства материала отличаются от нормальных (вариант, при высоких требованиях, предъявляемых к надёжности подшипника) требуется вычислить расчётный ресурс, именуемый скорректированным (обозначение, Lsa) также в млн оборотов. Для этого используется формула:

Lsa=a1a2a3L10

Здесь:

• а1 – коэффициент, вносящий коррективы в ресурс с учётом надёжности Рt (смотри таблицу 1);

• а2 – коэффициент, применяемый с учётом особых свойств изделия;
• а3 – коэффициент, который вносит коррективы в величину ресурса с учётом условий эксплуатации изделия.

Величина Lsa в часах описывается выражением:

Lsah=106Lsa/(60n)

n – скорость вращения обоймы (об/мин).

Если требуется выполнить расчёт при повышенной вероятности надёжной (безотказной) работы подшипника – проводится только для особо ответственных узлов, надёжность которых задана диапазоном (91-99) %, то вместо индекса s в маркировку ресурса вносят величину разности (100-Рt) где обозначение Pt это надёжность при установлении ресурса.

Изделие получает особые свойства. Это выражается в изменившемся ресурсе, которое достигается использованием:

• спец. материалов (сталь, с особо незначительными включениями неметалических элементов);

• специальных технологических процессов изготовления;
• специальной конструкции.

Величину коэффициента а2 определяет производитель.

Эксплуатационные факторы, учитываемые коэффициентом а3, определяют:

• соответствие показателя вязкости смазки нужному значению (с учётом температур и скорости вращения);
• наличие в ней инородных частиц;
• условий, меняющих свойства материалов, из которых изготовлены детали изделия (Пример. Значительная температура снижает твёрдость).

В основу расчёта базового ресурса положено следующее. В зонах контакта дорожки с телом качения толщина смазочной плёнки равна (чуть больше) совокупной шероховатости контактирующих поверхностей. При этом принимается а1=1.

Значение а3 для иных условий определяет производитель.

Выполнение расчёта Lsa и подбор типоразмера подшипника под конкретные условия подразумевают, что изделия отвечают нужному классу точности, корпуса и валы имеют необходимую жёсткость и прочность.

При выборе величины а2>1, а3>1 это требует обязательного обоснования.