Mechanical engineering | Fabrication technology » Gördülőcsapágyak élettartam-számítása

GÖRDÜLŐCSAPÁGYAK élettartam-számítása Miskolc, 2008. december 7 Pataki Tamás HTZ5PQ -1- 1. Feladat ismertetése: A gördülőcsapágyak élettartamának kiszámításának célja, hogy megadott terhelés mellett mekkora az élettartama milliókürülfordulás és üzemórában kifejezve. Ahhoz, hogy megkapjuk az élettartamot ki kell számolni a tengely terhelését, valamint a támasztó erőket kell meghatározni. 2. Alapadatok: Csapágyház jele: PDNB 212 Radiális erők nagysága: F r1 =4600[N] F r2 =3680[N] Axiális erő nagysága: Fordulatszám: F a =1380[N] n=900[1/min] 3. Kétcsapágyas egység adatai: PDNB 212 csapágyegység méretei: Tengely Csapágyház méretek da A A1 A2 A3 [mm] 60 376 316,5 60 58 A4 Da H H1 H2 J J1 L N G 10 110 142 70 25 170 275 210 15 12 Bc Bd Tömeg G 1 [kg] G 18,0 1/8 4. Csapágyházba beépített tengely: PDN 212 tengelye: da db dc dd Ba Bb 60 48 69 63 169 167,5 274,5 391 -2- Be Bf ra G2 G3

110 6 1,6 16 40 Retesz Tömeg (ISO/R [kg] 773, DIN 6885 14x9x80 13,0 5. A csapágyegység terhelése: A két helyen gördülőcsapágyakkal megtámasztott tengelyt a végcsapon F r1 és F r2 radiális erő, a baloldali tengelyvégen F a axiális erő, valamint az erők között M cs csavarónyomaték terheli. Az axiális erőt a B jelű csapágy veszi fel. A csapágyak és a terhelések helyét a csapágyegység, a csapágyak, valamint a tengely méreteiből lehet meghatározni. E 0 =A 4 +B/2=10+22/2=21[mm] E 1 =B a -E 0 -B e /2=169-21-110/2=93[mm] E 2 =B b -E 0 -B e /2=167,5-21-110/2=91.5[mm] B a , B b és B e a tengely méretei, A 4 a zsírmennyiség szabályozó tárcsa szélessége, B a csapágyak szélessége. 6. A csapágyak terhelése: A tengely terhelése és támasztóerők: A gördülőcsapágyak radiális terhelését a csapágyazási helyekre felírt nyomaték-egyensúlyi egyenletekből lehet meghatározni. A támasztóerők: F rA ={F r1 *(E 1 +A 1 )-F r2 E 2

}/A 1 ={4600(93+316,5)-368091,5}/316,5=4887,58[N] F rB ={F r2 *(E 2 +A 1 )-F r1 E 1 }/A 1 ={3680(91.5+316,5)-4600*93}/316,5=3409,66 [N] -3- A csapágyak egyenértékű dinamikus terhelését kétféle módon lehet meghatározni attól függően, hogy milyen a terhelések aránya: P=F r , ha F a /F r ≤e P=X*F r +YF a ha F a /F r >e. F a /F r1 =1380/4600=0,3[N] F a /F r2 =1380/3680=0,375[N] P A =0,56*4600+1,81380=5060 P B =0,56*3680+1,81380=4544,8 F a /C 0 =1380/36000=0,038 Az összefüggésekben X a radiális terhelés tényezője, Y az axiális terhelés tényezője, Fr a csapágy radiális terhelése, [N]; F a a csapágy axiális terhelése, [N]; e a terhelési viszonyszám tényezője. A terhelést befolyásoló tényezők az Fa/C0 hányados függvénye. C0 a csapágy statikus terhelése F a /C 0 0,038 e 0,24 X 0,56 Y 1,8 Az A jelű csapágyat csak radiális erő terheli, ezért P A =F rA . Mivel az axiális erőt a B jelű csapágy veszi fel, meg kell vizsgálni

az F a /F rB arányt. Ennek értéke dönti el az egyenértékű dinamikus terhelés számításának módját. 7. A csapágyak élettartama: 7.1 A gördülőcsapágyak alapélettartama: L 10 =(C/P)p L 10A =(C/P A )p=(55300/5060)=1303,22[milliókörülfordulás] L 10B =(C/P B )p=(55300/4544,8)3=1799,19[milliókörülfordulás] Ahol a C a dinamikus alapterhelés, [N] P a dinamikus egyenértékű terhelés, [N] p az élettartam kitevő, mely golyóscsapágyakra p=3 7.2 Az üzemórákban számított élettartam: L 10h =(110/55,3*n)L10 L 10hA =(110/55,3*900)1303,22=23330,70 [h] L 10hB =(110/55,3*900)1799,19=32209,97[h] Itt L 10h az élettartam, h; n a fordulatszám, 1/min; -4- 8. A csapágyak módosított élettartama: A módosított élettartam-egyenlet lehetőséget biztosít a 90 %-tól eltérő megbízhatóság, különleges anyagok használatának, valamint a kenés hatékonyságának a figyelembevételére: L na =a 1 *a 23 L10 L naA =0,62*1,61303,22=1292,79

[milliókörülfordulás] L naB =0,62*1,61799,19=1784,79 [milliókörülfordulás] Ahol L na a módosított élettartam, millió körülfordulás; a 1 az élettartam tényező, amely figyelembe veszi a megbízhatóságot; a 23 az élettartam tényező, amely figyelembe veszi a kenés hatékonyságát; L 10 az alapélettartam. 9. Az a1 élettartam-tényezőt a megbízhatóság függvényében: a1 élettartam tényező 0,62 Megbízhatóság % 95 Az a 23 tényező számszerű értékei annak függvényében változnak, hogy a ténylegesen felhasznált kenőanyag üzemi hőmérsékleten meghatározott ν kinematikai viszkozitása hogyan aránylik a kielégítő kenés biztosításához az adott hőmérsékleten elméletileg szükséges ν 1 viszkozitásához. A gördülőcsapágyak kenésére az SKF LGMT 2 típusjelű kenőzsírját használják. A zsír az általános gépgyártásban és a járműiparban elterjedten alkalmazott zsírtípus. -30 °C és +120°C hőmérséklethatárok

között használható. Az alapolaj viszkozitása 40 °C-on ν40 = 110mm2/s, 100 °C-on ν100 = 11 mm2/s A gördülőcsapágyak környezetének üzemi hőmérséklete: Tü = 65 °C. ν/ν 1 a 23 2 1,6 A viszkozitás meghatározása a mintaként berajzolt módon történik. A vízszintes tengelyen felmérjük a közepes átmérő értékét, majd függőlegesen a csapágy fordulatszámának megfelelő ferde vonalra vetítjük. A metszéspontból vízszintesen a ν1 tengelyre vetítve kapjuk meg a viszkozitás számértékét. A munkát megnehezíti, hogy mindkét koordinátatengely logaritmus léptékű, ahogyan a fordulatszámok megadása is. Ennek megfelelően nagyon körültekintően kell eljárni, hogy elegendően pontos adatokhoz jussunk. -5- A vízszintes tengelyre az üzemi hőmérsékletet kell felmérni, a görbe sorozat a kenőolajok (kenőzsír esetén az alapolaj) ISO VG besorolásának megfelelően készült. A görbéken szereplő számok az adott olaj mm2/s-ban

kifejezett viszkozitását jelentik 40 °C-on. 10. Felhasznált irodalom: [1] SKF Főkatalógus. 4000 H 1989 [2] Interactive Catalogue. wwwskfcom -6-