Калькуляторы
Калькулятор усталостного износа подшипников
Руководство по калькулятору усталостного износа подшипников
Подробное объяснение принципов работы и методики расчёта ресурса подшипников с учётом циклических и ударных нагрузок.
Назначение калькулятора
Калькулятор усталостного износа подшипников предназначен для прогнозирования ресурса подшипников в условиях реальной эксплуатации. В отличие от стандартных методик, он учитывает дополнительные факторы, критически влияющие на долговечность:
- Циклические нагрузки
- Ударные воздействия
- Вибрации
- Условия смазывания
- Загрязнение рабочей среды
- Рабочие температуры
Это позволяет получить более реалистичную оценку срока службы и спланировать техническое обслуживание оборудования.
Принцип расчёта
Методика расчёта основана на стандартных моделях усталостной долговечности, дополненных коэффициентами для учёта специфических условий эксплуатации:
Базовая формула расчёта ресурса L10
где:
- L10 — базовый ресурс в миллионах оборотов (90% подшипников достигнут или превзойдут этот ресурс);
- C — динамическая грузоподъёмность подшипника (кН);
- P — эквивалентная динамическая нагрузка (кН);
- p — показатель степени (p = 3 для шариковых, p = 10/3 для роликовых подшипников).
Эквивалентная динамическая нагрузка
где:
- Fr — радиальная нагрузка (кН);
- Fa — осевая нагрузка (кН);
- X — коэффициент радиальной нагрузки;
- Y — коэффициент осевой нагрузки.
Модифицированная формула с учётом дополнительных факторов
где:
- Lnm — модифицированный ресурс;
- a1 — коэффициент надёжности;
- aSKF — коэффициент условий эксплуатации (смазка, загрязнение, температура);
- Ki — коэффициент ударности;
- Kv — коэффициент вибраций.
Перевод в часы эксплуатации
где:
- Lh — ресурс в часах;
- n — частота вращения (об/мин).
Как использовать калькулятор
Параметры подшипника
- Тип подшипника — влияет на расчёт эквивалентной нагрузки и показатель степени.
- Динамическая грузоподъёмность (C) — берётся из каталога производителя (кН).
- Частота вращения — рабочая частота вращения подшипника (об/мин).
- Внутренний диаметр — диаметр внутреннего кольца подшипника (мм).
Рабочие нагрузки
- Радиальная нагрузка (Fr) — сила, перпендикулярная оси вращения (кН).
- Осевая нагрузка (Fa) — сила вдоль оси вращения (кН).
- Коэффициент ударности — выбирается в зависимости от характера нагрузки:
- 1.0 — равномерная нагрузка
- 1.2 — лёгкие удары
- 1.5 — умеренные удары
- 2.0 — сильные удары
- 3.0 — очень сильные удары
- Уровень вибрации — выбирается в зависимости от интенсивности вибраций.
Условия эксплуатации
- Требуемая надёжность — влияет на коэффициент a1:
- 90% — стандартная надёжность (фактор 1.0)
- 95% — повышенная надёжность (фактор 0.62)
- 99% — высокая надёжность (фактор 0.1)
- Качество смазывания — от недостаточного (0.6) до отличного (1.5).
- Уровень загрязнения — от сильно загрязнённой (0.2) до очень чистой среды (1.0).
- Рабочая температура — температура в зоне работы подшипника (°C).
Примеры расчёта
Пример 1: Шариковый подшипник в стандартных условиях
Исходные данные:
- Тип подшипника: Шариковый
- Динамическая грузоподъёмность: 25 кН
- Частота вращения: 1500 об/мин
- Радиальная нагрузка: 5 кН
- Коэффициент ударности: 1.0 (Равномерная нагрузка)
- Уровень вибрации: 1.0 (Минимальный)
- Требуемая надёжность: 90% (1.0)
- Качество смазывания: Хорошее (1.0)
Результаты:
- Эквивалентная нагрузка: 5 кН
- Базовый ресурс L10: 125 млн. оборотов
- Прогнозируемый ресурс: 83,333 часов
Пример 2: Роликовый подшипник в тяжёлых условиях
Исходные данные:
- Тип подшипника: Роликовый
- Динамическая грузоподъёмность: 65 кН
- Частота вращения: 750 об/мин
- Радиальная нагрузка: 15 кН
- Осевая нагрузка: 4 кН
- Коэффициент ударности: 1.5 (Умеренные удары)
- Уровень вибрации: 1.3 (Средний)
- Качество смазывания: Среднее (0.8)
- Уровень загрязнения: Загрязнённая среда (0.4)
Результаты:
- Эквивалентная нагрузка: 29.25 кН (с учётом динамического фактора)
- Скорректированный ресурс: 3.1 млн. оборотов
- Прогнозируемый ресурс: 6,888 часов
Выбор подшипников
После расчёта ресурса вы можете выбрать оптимальный подшипник из нашего каталога подшипников NKE:
- Шариковые радиальные
- Шариковые сферические
- Радиально-упорные шариковые
- Упорные шариковые
- Роликовые конические
- Роликовые сферические
- Упорные роликовые
- Подшипниковые узлы
Также доступен каталог подшипников NSK:
- Радиальные шариковые
- Радиально-упорные шариковые
- Упорные шариковые
- Радиальные роликовые
- Радиально-упорные роликовые
- Упорные роликовые
Для особых условий доступны подшипники из нержавеющей стали.
Источники методики расчёта
Калькулятор основан на признанных международных стандартах:
- ISO 281:2007 - Rolling bearings — Dynamic load ratings and rating life
- Технические руководства ведущих производителей подшипников
Отказ от ответственности
Данный калькулятор предоставляет приблизительные результаты и предназначен для предварительной оценки ресурса подшипников. Расчётные значения могут отличаться от фактических по следующим причинам:
- Упрощённая математическая модель не учитывает все факторы реальной эксплуатации
- Используются усреднённые коэффициенты, которые могут различаться для конкретных изделий
- Факторы качества монтажа, обслуживания и непредвиденные условия эксплуатации влияют на реальный ресурс
Результаты следует использовать как ориентировочные значения. Для ответственных применений рекомендуется консультация с техническими специалистами.
