1. ZÁKLADNÉ VÝPOČTY Potrebná veľkosť ložiska sa stanoví na základe pôsobiacich vonkajších síl a podľa požiadaviek na trvanlivosť a spoľahlivosť ložiska v uložení. Veľkosť, smer, zmysel a charakter zaťaženia pôsobiaceho na ložisko ako aj prevádzková frekvencia otáčania sú rozhodujúce pre voľbu druhu a veľkosti ložiska. Pritom sa musí tiež prihliadnuť na ďalšie zvláštne alebo dôležité podmienky každého jednotlivého prípadu uloženia ako napr. prevádzkovú teplotu, priestorové možnosti, jednoduchosť montáže, požiadavky na mazanie, utesnenie atď., ktoré môžu ovplyvniť výber najvhodnejšieho ložiska. Pre dané konkrétne podmienky môžu v mnohých prípadoch vyhovovať rôzne typy ložísk. Z hľadiska pôsobenia vonkajších síl a funkcie ložiska v príslušnom uzle alebo celku rozlišujeme v ložiskovej technike dva typy zaťaženia valivého ložiska: - keď sa ložiskové krúžky navzájom relatívne voči sebe otáčajú a ložisko je za tohto stavu vystavené pôsobeniu vonkajších síl (čo platí pre väčšinu prípadov použitia ložísk), ide tu o dynamické zaťaženie ložiska, - keď sa ložiskové krúžky buď navzájom nepohybujú, alebo sa pohybujú veľmi pomaly, ložisko prenáša kývavý pohyb alebo vonkajšie sily pôsobia kratšie ako je čas jednej otáčky ložiska, ide tu o statické zaťaženie ložiska. Pre výpočet bezpečnosti ložiska je v prvom prípade rozhodujúca trvanlivosť limitovaná poruchou zapríčinenou únavou materiálu niektorej zo súčiastok ložiska. V druhom prípade sú to trvalé deformácie funkčných plôch v miestach styku valivých telies a obežných dráh. 1.1 DYNAMICKÉ ZAŤAŽENIE 1.1.1 Základná dynamická únosnosť Základná dynamická únosnosť je stále nepremenné zaťaženie, ktoré môže ložisko teoreticky prenášať pri základnej trvanlivosti jedného milióna otáčok. Pre radiálne ložiská sa základná dynamická únosnosť C r vzťahuje na stále nepremenné, čisto radiálne zaťaženie. Pre axiálne ložiská sa základná axiálna dynamická únosnosť C a vzťahuje na nepremenné, čisto axiálne zaťaženie, pôsobiace v osi ložiska. Pre každé ložisko je v tabuľkovej časti uvedená základná dynamická únosnosť C r a C a, ktorých veľkosť závisí od rozmeru ložiska, počtu valivých telies, materiálu a konštrukcie ložiska. Hodnoty základných dynamických únosností boli stanovené podľa normy ISO 281. Tieto hodnoty sú overené na skúšobných zariadeniach a potvrdené prevádzkovými výsledkami. 1.1.2 ložiska je počet otáčok, ktoré vykoná jeden krúžok vzhľadom k druhému krúžku, pokiaľ sa neobjavia prvé príznaky únavy materiálu na jednom z krúžkov alebo na valivom telese. Medzi ložiskami rovnakého typu môžu byť však značné rozdiely v trvanlivosti, a preto sa na výpočet trvanlivosti podľa ISO 281 používa za základ základná trvanlivosť, t.j. trvanlivosť, prezentovaná dobou prevádzky, ktorú dosiahne alebo prekročí skupina ložísk pri spoľahlivosti 90%. Rovnica základnej trvanlivosti Základná trvanlivosť ložiska je matematicky definovaná rovnicou trvanlivosti, ktorá platí pre všetky typy ložísk. p C C L 10 = alebo = L 10 P P L 10 - základná trvanlivosť [10 6 ot] C - základná dynamická únosnosť (hodnoty C r, C a sú uvedené v tabuľkovej časti) [kn] P - ekvivalentné dynamické zaťaženie ložiska (rovnice pre výpočet P r, P a sú uvedené v ods. 1.1.3 a pri každej konštrukčnej skupine ložísk) [kn] 1 p
p - mocniteľ: pre guľkové ložiská p = 3 pre valčekové, ihlové, súdkové a kuželíkové ložiská p = 10 / 3 V tabuľke 1 je uvedená závislosť trvanlivosti L 10 v miliónoch otáčok a príslušný pomer. V prípade, že frekvencia otáčania sa nemení, môže sa na výpočet trvanlivosti použiť upravená rovnica, ktorá vyjadruje základnú trvanlivosť v prevádzkových hodinách: C L 10h =. 10 6 P 60.n L 10h - základná trvanlivosť [h] n - frekvencia otáčania [min -1 ] Závislosť pomeru od základnej trvanlivosti L 10h a od frekvencie otáčania n je uvedená pre guľkové ložiská v tabuľke 2 a pre valčekové, ihlové, súdkové a kuželíkové ložiská v tabuľke 3. Pomer v závislosti od trvanlivosti L 10h Tab. 1 Pre guľkové ložiská Pre valčekové, ihlové, súdkové a kuželíkové ložiská L 10 L 10 L 10 L 10 10 6 ot 10 6 ot 10 6 ot 10 6 ot 0,5 0,793 600 8,43 0,5 0,812 600 6,81 0,75 0,909 650 8,66 0,75 0,917 650 6,98 1 1 700 8,88 1 1 700 7,14 1,5 1,14 750 9,09 1,5 1,13 750 7,29 2 1,26 800 9,28 2 1,24 800 7,43 3 1,44 850 9,47 3 1,39 850 7,56 4 1,59 900 9,65 4 1,52 900 7,70 5 1,71 950 9,83 5 1,62 950 7,82 6 1,82 1000 10 6 1,71 1000 7,94 8 2 1100 10,3 8 1,87 1100 8,17 10 2,15 1200 10,6 10 2 1200 8,39 12 2,29 1300 10,9 12 2,11 1300 8,59 14 2,41 1400 11,2 14 2,21 1400 8,79 16 2,52 1500 11,4 16 2,30 1500 8,97 18 2,62 1600 11,7 18 2,38 1600 9,15 20 2,71 1700 11,9 20 2,46 1700 9,31 25 2,92 1800 12,2 25 2,63 1800 9,48 30 3,11 1900 12,4 30 2,77 1900 9,63 35 3,27 2000 12,6 35 2,91 2000 9,78 40 3,42 2200 13 40 3,02 2200 10,1 45 3,56 2400 13,4 45 3,13 2400 10,3 50 3,68 2600 13,8 50 3,23 2600 10,6 60 3,91 2800 14,1 60 3,42 2800 10,8 70 4,12 3000 14,4 70 3,58 3000 11 80 4,31 3500 15,2 80 3,72 3500 11,5 90 4,48 4000 15,9 90 3,86 4000 12 100 4,64 4500 16,5 100 3,98 4500 12,5 120 4,93 5000 17,1 120 4,20 5000 12,9 140 5,19 5500 17,7 140 4,40 5500 13,2 p
Pomer v závislosti od trvanlivosti L 10h Tab. 1 Pre guľkové ložiská Pre valčekové, ihlové, súdkové a kuželíkové ložiská L 10 L 10 L 10 L 10 10 6 ot 10 6 ot 10 6 ot 10 6 ot 160 5,43 6000 18,2 160 4,58 6000 13,6 180 5,65 7000 19,1 180 4,75 7000 14,2 200 5,85 8000 20 200 4,90 8000 14,8 250 6,30 9000 20,8 250 5,24 9000 15,4 300 6,69 10000 21,5 300 5,54 10000 15,8 350 7,05 12500 23,2 350 5,80 12500 16,9 400 7,37 15000 24,7 400 6,03 15000 17,9 450 7,66 17500 26 450 6,25 17500 18,7 500 7,94 20000 27,1 500 6,45 20000 19,5 550 8,19 25000 29,2 550 6,64 25000 20,9 Pomer v závislosti od trvanlivosti L 10h a frekvencie otáčania n pre guľkové ložiská Tab. 2 Frekvencia otáčania n [min -1 ] L 10h 10 16 25 40 63 100 125 160 200 250 320 400 500 630 h 100 - - - - - - - - 1,06 1,15 1,24 1,34 1,45 1,56 500 - - - 1,06 1,24 1,45 1,56 1,68 1,82 1,96 2,12 2,29 2,47 2,67 1 000 - - 1,15 1,34 1,56 1,82 1,96 2,12 2,29 2,47 2,67 2,88 3,11 3,36 1 250-1,06 1,24 1,45 1,68 1,96 2,12 2,29 2,47 2,67 2,88 3,11 3,36 3,63 1 600-1,15 1,34 1,56 1,82 2,12 2,29 2,47 2,67 2,88 3,11 3,36 3,63 3,31 2 000 1,06 1,24 1,45 1,68 1,96 2,29 2,47 2,67 2,88 3,11 3,36 3,63 3,91 4,23 2 500 1,15 1,34 1,56 1,82 2,12 2,47 2,67 2,88 3,11 3,36 3,63 3,91 4,23 2,56 3 200 1,24 1,45 1,68 1,96 2,29 2,67 2,88 3,11 3,36 3,63 3,91 4,23 4,56 4,93 4 000 1,34 1,56 1,82 2,12 2,47 2,88 3,11 3,36 3,63 3,91 4,23 4,56 4,93 5,32 5 000 1,45 1,68 1,96 2,29 2,67 3,11 3,36 3,63 3,91 4,23 4,56 4,93 5,32 5,75 6 300 1,56 1,82 2,12 2,47 2,88 3,36 3,63 3,91 4,23 4,56 4,93 5,32 5,75 6,20 8 000 1,68 1,96 2,29 2,67 3,11 3,63 3,91 4,23 4,56 4,93 5,32 5,75 6,20 2,70 10 000 1,82 2,12 2,47 2,88 3,36 3,91 4,23 4,56 4,93 5,32 5,75 6,20 6,70 7,23 12 500 1,96 2,29 2,67 3,11 3,36 4,23 4,56 4,93 5,32 5,75 6,20 6,70 7,23 7,81 16 000 2,12 2,47 2,88 3,36 3,91 4,56 4,93 5,23 5,75 6,20 6,70 7,23 7,81 8,43 20 000 2,29 2,67 3,11 3,63 4,23 4,93 5,32 5,75 6,20 6,70 7,23 7,81 8,43 9,11 25 000 2,47 2,88 3,36 3,91 4,56 5,32 5,75 6,20 6,70 7,23 7,81 8,43 9,11 9,83 32 000 2,67 3,11 3,63 4,23 4,93 5,75 6,20 6,70 7,23 7,81 8,43 9,11 9,83 10,6 40 000 2,88 3,36 3,91 4,56 5,32 6,20 6,70 7,23 7,81 8,43 9,11 9,83 10,6 11,5 50 000 3,11 3,63 4,23 4,93 5,75 6,70 7,23 7,81 8,43 9,11 3,83 10,6 11,5 12,4 63 000 3,36 3,91 4,56 5,32 6,20 7,23 7,81 8,43 9,11 9,83 10,6 11,5 12,4 13,4 80 000 3,36 4,23 4,93 5,75 6,70 7,81 8,43 9,11 9,83 10,6 11,5 12,4 13,4 14,5 100 000 3,91 4,56 5,32 6,20 7,23 8,43 9,11 9,83 10,6 11,5 12,4 13,4 14,5 15,6 200 000 4,93 5,75 6,70 7,81 9,11 10,6 11,5 12,4 13,4 14,5 15,6 16,8 18,2 19,6
Pomer v závislosti od trvanlivosti L 10h a frekvencie otáčania n pre guľkové ložiská Tab. 2 Frekvencia otáčania n [min -1 ] L 10h 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000 h 100 1,68 1,82 1,96 2,12 2,29 2,47 2,67 2,88 3,11 3,36 3,63 3,91 4,23 4,56 500 2,88 3,11 3,36 3,63 3,91 4,23 4,56 4,93 5,32 5,75 6,2 6,7 7,23 7,81 1 000 3,63 3,91 4,23 4,56 4,93 5,32 5,75 6,20 6,70 7,23 7,81 8,43 9,11 9,83 1 250 3,91 4,23 4,56 4,93 5,32 5,75 6,20 6,70 7,23 7,81 8,43 9,11 9,83 10,6 1 600 4,23 4,56 4,93 5,32 5,75 6,20 6,70 7,23 7,81 8,43 9,11 9,83 10,6 11,5 2 000 4,56 4,93 5,32 5,75 6,20 6,70 7,23 7,81 8,43 9,11 9,83 10,6 11,5 12,4 2 500 4,93 5,32 5,75 6,20 6,70 7,23 7,81 8,43 9,11 9,83 10,6 11,5 12,4 13,4 3 200 5,32 5,75 6,20 6,70 7,23 7,81 8,43 9,11 9,83 10,6 11,5 12,4 13,4 14,5 4 000 5,75 6,20 6,70 7,23 7,81 8,43 9,11 9,83 10,6 11,5 12,4 13,4 14,5 15,6 5 000 6,20 6,70 7,23 7,81 8,43 9,11 9,83 10,6 11,5 12,4 13,4 14,5 15,6 16,8 6 300 6,70 7,23 7,81 8,43 9,11 9,83 10,6 11,5 12,4 13,4 14,5 15,6 16,8 18,2 8 000 7,23 7,81 8,43 9,11 9,83 10,6 11,5 12,4 13,4 14,5 15,6 16,8 18,2 19,6 10 000 7,81 8,43 9,11 9,83 10,6 11,5 12,4 13,4 14,5 15,6 16,8 18,2 19,6 21,2 12 500 8,43 9,11 9,83 10,6 11,5 12,4 13,4 14,5 15,6 16,8 18,2 19,6 21,2 22,9 16 000 9,11 9,83 10,6 11,5 12,4 13,4 14,5 15,6 16,8 18,2 19,6 21,2 22,9 24,7 20 000 9,83 10,6 11,5 12,4 13,4 14,5 15,6 16,8 18,2 19,6 21,2 22,9 24,7 26,7 25 000 10,6 11,5 12,4 13,4 14,5 15,6 16,8 18,2 19,6 21,2 22,9 24,7 26,7 28,8 32 000 11,5 12,4 13,4 14,5 15,6 16,8 18,2 19,6 21,2 22,9 24,7 26,7 28,8 31,1 40 000 12,4 13,4 14,5 15,6 16,8 18,2 19,6 21,2 22,9 24,7 26,7 28,8 31,1-50 000 13,4 14,5 15,6 16,8 18,2 19,6 21,2 22,9 24,7 26,7 28,8 31,1 - - 63 000 14,5 15,6 16,8 18,2 19,6 21,2 22,9 24,7 26,7 28,8 31,1 - - - 80 000 15,6 16,8 18,2 19,6 21,2 22,9 24,7 26,7 28,8 31,1 - - - - 100 000 16,8 18,2 19,6 21,2 22,9 24,7 26,7 28,8 31,1 - - - - - 200 000 21,2 22,9 24,7 26,7 28,8 31,1 - - - - - - - -
Pomer v závislosti od trvanlivosti L 10h a frekvencie otáčania n pre valčekové, súdkové a kuželíkové ložiská Tab. 3 Frekvencia otáčania n [min -1 ] L 10h 10 16 25 40 63 100 125 160 200 250 320 400 500 630 h 100 - - - - - - - - 1,05 1,1 1,21 1,30 1,39 1,49 500 - - - 1,05 1,21 1,39 1,49 1,60 1,71 1,83 1,97 2,11 2,26 2,42 1 000 - - 1,13 1,30 1,49 1,71 1,83 1,97 2,11 2,26 2,42 2,59 2,78 2,97 1 250-1,05 1,21 1,39 1,60 1,83 1,97 2,11 2,26 2,42 2,59 52,78 2,97 3,19 1 600 _ 1,13 1,30 1,49 1,71 1,97 2,11 2,26 2,42 2,59 2,78 2,97 3,19 3,42 2 000 1,05 1,21 1,39 1,60 1,83 2,11 2,26 2,42 2,59 2,78 2,97 3,19 3,42 3,66 2 500 1,13 1,30 1,49 1,71 1,97 2,26 2,42 2,59 2,78 2,97 3,19 3,42 3,66 3,92 3 200 1,21 1,39 1,60 1,83 2,11 2,42 2,59 2,78 2,97 3,19 3,42 3,66 3,92 4,20 4 000 1,30 1,49 1,71 1,97 2,26 2,59 2,78 2,97 3,19 3,42 3,66 3,92 4,20 4,50 5 000 1,39 1,60 1,83 2,11 2,42 2,78 2,97 3,19 3,42 3,66 3,92 4,20 4,50 4,82 6 300 1,49 1,71 1,97 2,26 2,59 2,97 3,19 3,42 3,66 3,92 4,20 4,50 4,82 5,17 8 000 1,60 1,83 2,11 2,42 2,78 3,19 3,42 3,66 3,92 4,20 4,50 4,82 5,17 5,54 10 000 1,71 1,97 2,26 2,59 2,97 3,42 3,66 3,92 4,20 4,50 4,82 5,17 5,54 5,94 12 500 1,83 2,11 2,42 2,78 3,19 3,66 3,92 4,20 4,50 4,82 5,17 5,54 5,94 6,36 16 000 1,97 2,26 2,59 2,97 3,42 3,92 4,20 4,50 4,82 5,17 5,54 5,94 6,36 6,81 20 000 2,11 2,42 2,78 3,19 3,66 4,20 4,50 4,82 5,17 5,54 5,94 6,36 6,81 7,30 25 000 2,26 2,59 2,97 3,42 3,92 4,50 4,82 5,17 5,54 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 32 000 2,42 2,78 3,19 3,66 4,20 4,82 5,17 5,54 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 40 000 2,59 2,97 3,42 3,92 4,50 5,17 5,54 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 50 000 2,78 3,19 3,66 4,20 4,82 5,54 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 9,62 63 000 2,97 3,42 3,92 4,50 5,17 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 9,62 10,3 80 000 3,19 3,66 4,20 4,82 5,54 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 9,62 10,3 11,0 100 000 3,42 3,92 4,50 5,17 5,94 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 9,62 10,3 11,0 11,8 200 000 4,20 4,82 5,54 6,36 7,30 8,38 8,98 9,62 10,3 11,0 11,8 12,7 13,6 14,6 Pomer v závislosti od trvanlivosti L 10h a frekvencie otáčania n pre valčekové, súdkové a kuželíkové ložiská Tab. 3 Frekvencia otáčania n [min -1 ] L 10h 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000 h 100 1,60 1,71 1,83 1,97 2,11 2,26 2,42 2,59 2,78 2,97 3,19 3,42 3,66 3,92 500 2,59 2,78 2,97 3,19 3,42 3,66 3,92 4,20 4,50 4,82 5,7 5,54 5,94 6,36 1 000 3,19 3,42 3,66 3,92 4,20 4,50 4,82 5,17 5,54 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 1 250 3,42 3,66 3,92 4,20 4,50 4,82 5,17 5,54 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 1 600 3,66 3,92 4,20 4,50 4,82 5,17 5,54 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 2 000 3,92 4,20 4,50 4,82 5,17 5,54 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 9,62 2 500 4,20 4,50 4,82 5,17 5,54 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 9,62 10,3 3 200 4,50 4,82 5,17 5,54 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 9,62 10,3 11,0 4 000 4,82 5,17 5,54 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 9,62 10,3 11,0 11,8 5 000 5,17 5,54 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 9,62 10,3 11,0 11,8 12,7 6 300 5,54 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 9,62 10,3 11,0 11,8 12,7 13,6 8 000 5,94 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 9,62 10,3 11,0 11,8 12,7 13,6 14,6 10 000 6,36 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 9,62 10,3 11,0 11,8 12,7 13,6 14,6 15,6 12 500 6,81 7,30 7,82 8,38 8,98 9,62 10,3 11,0 11,8 12,7 13,6 14,6 15,6 16,7 16 000 7,30 7,82 8,38 8,98 9,62 10,3 11,0 11,8 12,7 13,6 14,6 15,6 16,7 17,9 20 000 7,82 8,38 8,98 9,62 10,3 11,0 11,8 12,7 13,6 14,6 15,6 16,7 17,9 19,2 25 000 8,38 8,98 9,62 10,3 11,0 11,8 12,7 13,6 14,6 15,6 16,7 17,9 19,2 20,6 32 000 8,98 9,62 10,3 11,0 11,8 12,7 13,6 14,6 15,6 16,7 17,9 19,2 20,6-40 000 9,62 10,3 11,0 11,8 12,7 13,6 14,6 15,6 16,7 17,9 19,2 20,6 - - 50 000 10,3 11,0 11,8 12,7 13,6 14,6 15,6 16,7 17,9 19,2 20,6 - - - 63 000 11,0 11,8 12,7 13,6 14,6 15,6 16,7 17,9 19,2 20,6 - - - - 80 000 11,8 12,7 13,6 14,6 15,6 16,7 17,9 19,2 20,6 - - - - - 100 000 12,7 13,6 14,6 15,6 16,7 17,9 19,2 20,6 - - - - - - 200 000 15,6 16,7 17,9 19,2 20,6 - - - - - - - - -
V uložení náprav cestných a koľajových vozidiel sa základná trvanlivosť môže vyjadriť upraveným vzťahom v počte ubehnutých kilometrov. C L 10km =. π.d P p 1000 L 10km - základná trvanlivosť [10 6 km] D - priemer kolesa [m] Smerné hodnoty základnej trvanlivosti V prípadoch, keď nie je pre daný prípad uloženia vopred požadovaná trvanlivosť, je možné za primerané považovať hodnoty uvedené v tabuľke 4 a 5. Smerné hodnoty základnej trvanlivosti v prevádzkových hodinách Tab. 4 Druh stroja Základná trvanlivosť h prístroje a náradie zriedka používané 1 000 elektrické stroje pre domácnosť, malé ventilátory 2 000 až 4 000 stroje pre prerušovanú prevádzku, ručné nástroje, dielenské žeriavy, hospodárske stroje 4 000 až 8 000 stroje pre prerušovanú prevádzku s požiadavkou na vysokú spoľahlivosť, pomocné stroje v elektrárňach, pásové dopravníky, dopravné vozíky, výťahy 8 000 až 15 000 valcovacie stolice 6 000 až 12 000 stroje pre 8 až 16 hod. prevádzku: stacionárne elektromotory, ozubené prevody, vretená textilných strojov, stroje na spracovanie plastov, tlačiarenské stroje, žeriavy 15 000 až 30 000 obrábacie stroje všeobecne 20 000 až 30 000 stroje pre trvalú prevádzku: stacionárne elektrické stroje, dopravné zariadenia, valčekové trate, čerpadlá, odstredivky, dúchadlá, kompresory, kladivkové mlyny, drviče, briketovacie lisy, banské výťahy, lanové kotúče 40 000 až 60 000 stroje pre trvalú prevádzku s veľkou prevádzkovou bezpečnosťou: elektrárenské stroje, vodárenské stroje, papierenské stroje, lodné stroje 100 000 až 200 000 L 10h Smerné hodnoty základnej trvanlivostí v kilometroch Tab. 5 Druh vozidla Základná trvanlivosť km kolesá cestných vozidiel: motocykle 60 000 osobné automobily 150 000 až 250 000 nákladné automobily, autobusy 400 000 až 500 000 nápravové ložiská koľajových vozidiel: nákladné železničné vagóny (podľa UIC) pri trvalom pôsobení maximálneho nápravového zaťaženia 800 000 električky 1 500 000 osobné železničné vagóny 3 000 000 motorové vagóny a motorové jednotky 3 000 000 až 4 000 000 lokomotívy 3 000 000 až 5 000 000 L 10km
Rovnica upravenej trvanlivosti Upravená trvanlivosť je korigovaná základná trvanlivosť, pričom sa pri výpočte okrem zaťaženia zohľadňuje vplyv materiálu ložiskových súčiastok, fyzikálno-mechanické a chemické vlastnosti maziva a teplotný režim pracovného prostredia ložiska. L na = a 1. a 23. L 10 L na - upravená trvanlivosť pre spoľahlivosť (100-n)% a iné ako bežné prevádzkové podmienky [10 6 ot] a 1 - koeficient spoľahlivosti pre inú ako 90% spoľahlivosť, pozri tabuľku 6 a 23 - koeficient materiálu, maziva, technológie výroby a prevádzkových podmienok, pozri obr. 1 L 10 - základná trvanlivosť [10 6 ot] Hodnoty koeficienta a 1 Tab. 6 Spoľahlivosť (%) L n a 1 90 L 10 1,00 95 L 5 0,62 96 L 4 0,53 97 L 3 0,44 98 L 2 0,33 99 L 1 0,21 Pre základné stanovenie hodnôt koeficienta a 23 sa vychádza z diagramu na obrázku 1. ν κ = ν1 ν - kinematická viskozita maziva pri prevádzkovej teplote ložiska [mm 2.s -1 ] ν 1 - kinematická viskozita pre definovanú frekvenciu otáčania a zvolený rozmer ložiska [mm 2.s -1 ] Hodnoty ν a ν 1 určíme podľa diagramu na obrázku 24, resp. na obrázku 23. V diagrame na obr. 1, čiara I platí pre radiálne guľkové ložiská, ktoré pracujú vo veľmi čistom prostredí. V ostatných prípadoch sa koeficient a 23 volí nižší v závislosti od čistoty prostredia, pričom klesajúca tendencia je závislá od konštrukčnej skupiny ložiska v tomto poradí: - guľkové ložiská s kosouhlým stykom - kuželíkové ložiská - valčekové ložiská - dvojradové naklápacie guľkové ložiská - súdkové ložiská Čiara II sa môže použiť pri stanovovaní koeficietu a 23 pre súdkové ložiská, ktoré pracujú v prašnom prostredí. Túto problematiku odporúčame konzultovať s dodávateľom.
obr. 1 a 23 5,0 2,0 1,0 I. 0,5 0,2 II. 0,1 0 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 ν κ = ν1
1.1.3 Ekvivalentné dynamické zaťaženie V konštrukčnom uzle je ložisko vystavené všeobecne pôsobiacim silám v rôznej veľkosti, pri rôznej frekvencii otáčania a s rôznou dobou pôsobenia. Z hľadiska metodiky výpočtu je potrebné prepočítať pôsobiace sily na konštantné zaťaženie, pri ktorom bude mať ložisko rovnakú trvanlivosť, akú dosiahne v podmienkach skutočného zaťaženia. Takéto prepočítané konštantné radiálne alebo axiálne zaťaženie nazývame ekvivalentné zaťaženie P resp. P r (radiálne) alebo P a (axiálne). Kombinované zaťaženie Spôsob zaťaženia konštantný Vonkajšie sily pôsobiace na ložisko sa nemenia ani čo do veľkosti ani v závislosti na čase. Radiálne ložiská Ak súčasne pôsobia na radiálne ložisko konštantné sily v radiálnom i axiálnom smere, platí pre výpočet radiálneho dynamického ekvivalentného zaťaženia rovnica P r = X.F r + Y.F a P r - radiálne ekvivalentné dynamické zaťaženie [kn] F r - radiálna sila pôsobiaca na ložisko [kn] F a - axiálna sila pôsobiaca na ložisko [kn] X - koeficient radiálneho zaťaženia Y - koeficient axiálneho zaťaženia Koeficienty X a Y sú závislé od pomeru F a /F r. Hodnoty X a Y sú uvedené v tabuľkovej časti alebo v komentári pred každou konštrukčnou skupinou ložísk, kde sú uvedené bližšie údaje pre výpočet ložísk príslušnej konštrukčnej skupiny. Axiálne ložiská Axiálne guľkové ložiská môžu prenášať iba sily pôsobiace v axiálnom smere a pre výpočet axiálneho dynamického ekvivalentného zaťaženia platí rovnica P a = F a P a - axiálne dynamické ekvivalentné zaťaženie [kn] F a - axiálne zaťaženie ložiska [kn] Axiálne súdkové ložiská môžu prenášať aj určité radiálne zaťaženie, avšak iba pri súčasnom pôsobení axiálneho zaťaženia, pričom musí byť splnená podmienka F r 0,55 F a. Axiálne dynamické ekvivalentné zaťaženie sa vypočíta z rovnice P a = F a + 1,2.F r Spôsob zaťaženia premenlivý Skutočné premenlivé zaťaženie, ktorého časový priebeh poznáme, sa pre výpočet nahradzuje stredným mysleným zaťažením. Toto myslené zaťaženie má na ložisko rovnaký vplyv ako skutočné premenlivé zaťaženie. Zmena veľkosti zaťaženia pri stálej frekvencii otáčania Ak pôsobí na ložisko zaťaženie v stálom smere, ktorého veľkosť sa mení v závislosti na čase, pričom frekvencia otáčania je konštantná (obr. 2), vypočítame stredné myslené zaťaženie F s podľa rovnice F s = n q i F i 1 3 3. i=1 100
F s - myslené stredné nepremenné zaťaženie [kn] F i = F 1,...F n - nepremenné čiastkové skutočné zaťaženia [kn] q i = q 1,...q n - podiel pôsobenia čiastkových zaťažení [%] Pri konštantnej frekvencii otáčania s lineárnou zmenou zaťaženia stáleho smeru (obr. 3) sa vypočíta stredné myslené zaťaženie z rovnice F min + 2.F max F s = 3 obr. 2 obr. 3 F F F S F S F min F max q 1 q 2 q 3 t t 100% Ak má skutočné zaťaženie sínusový priebeh (obr. 4), je stredné myslené zaťaženie F s = 0,75.F max Zmena veľkosti zaťaženia pri zmene frekvencie otáčania Ak pôsobí na ložisko v čase premenlivé zaťaženie a pritom sa mení aj frekvencia otáčania, vypočíta sa stredné myslené zaťaženie z rovnice n 1 3 3 F i. q i. n i i=1 F s = n q i. n i i=1 n i = n 1,...n n - konštantná frekvencia otáčania v čase pôsobenia čiastkových zaťažení F 1,...F n [min -1 ] q i = q 1,...q n - podiel pôsobenia čiastkových zaťažení a frekvencie otáčania [%] Ak sa v závislosti na čase mení iba frekvencia otáčania, myslená stredná konštantná frekvencia otáčania sa vypočíta z rovnice n q i. n i i=1 n s = 100 n s = stredná frekvencia otáčania [min -1 ]
Ložisko vykonáva kývavý pohyb obr. 4 obr. 5 F F max t Pri kývavom pohybe s amplitúdou kývania γ (obr. 5) je najjednoduchšie nahradiť kývavý pohyb myslenou rotáciou, kedy je frekvencia otáčania rovná frekvencii kmitania. Pre radiálne ložiská sa stredné myslené zaťaženie vypočíta z rovnice γ F s = F r 90 F s - stredné myslené zaťaženie [kn] F r - skutočné radiálne zaťaženie [kn] γ - amplitúda kývavého pohybu [ ] p - mocniteľ p = 3 pre guľkové ložiská p = 10/3 pre valčekové, ihlové, súdkové a kuželíkové ložiská 1.1.4 Vplyv teploty Dodávaný sortiment ložísk je určený pre použitie v prostredí s teplotou do 120 C. Výnimku tvoria dvojradové súdkové ložiská, ktoré môžu pracovať pri teplotách až do 180 C a jednoradové guľkové ložiská s tesnením (RS, 2RS, RSR, 2RSR, RSR2, -2RSR2) použiteľné do teploty 110 C, s tesnením RS2, -2RS2, RSR2, -2RSR2 použiteľné do teploty 180 C. Pre vyššie prevádzkové teploty sú valivé ložiská vyrobené tak, aby sa zabezpečili ich potrebné fyzikálno - mechanické vlastnosti a rozmerová stabilita. Riešenie uloženia pri vyšších prevádzkových teplotách odporúčame konzultovať s dodávateľom. Hodnoty základnej dynamickej únosnosti C r alebo C a uvádzané v tabuľkovej časti publikácie, je potrebné násobiť koeficientom f t, ktorý je vedený v tabuľke 7. 1 p Hodnoty koeficienta f t Tab. 7 prevádzková teplota do [ C] 150 200 250 300 koeficient f t 0,95 0,9 0,75 0,6
1.2 STATICKÉ ZAŤAŽENIE 1.2.1 Základná statická únosnosť Radiálna základná statická únosnosť C or a axiálna základná statická únosnosť C oa je pre každé ložisko uvedená v tabuľkovej časti publikácie. Hodnoty C or a C oa boli stanovené výpočtom podľa medzinárodnej normy STN ISO 76. Základná statická únosnosť je zaťaženie, ktoré zodpovedá vypočítaným stykovým napätiam v najviac zaťaženom pásme styku valivého telesa a obežnej dráhy ložiska: - 4600 MPa pre dvojradové naklápacie guľkové ložiská - 4200 MPa pre ostatné guľkové ložiská - 4000 MPa pre valčekové, ihlové, súdkové a kuželíkové ložiská 1.2.2 Ekvivalentné statické zaťaženie Ekvivalentné statické zaťaženie je prepočítané radiálne zaťaženie P or pre radiálne ložiská a axiálne osové zaťaženie P oa pre axiálne ložiská. P or = X o.f r + Y o.f a P or - radiálne ekvivalentné statické zaťaženie [kn] P oa - axiálne ekvivalentné statické zaťaženie [kn] F r - radiálne zaťaženie [kn] F a - axiálne zaťaženie [kn] X o - koeficient radiálneho zaťaženia - koeficient axiálneho zaťaženia Y o P oa = X o.f r + Y o.f a Koeficient s 0 Tab. 8 Pohyb ložiska Spôsob zaťaženia, požiadavky na chod ložiska s 0 Guľkové ložiská s 0 Valčekové, ihlové, súdkové, kuželíkové ložiská výrazné nárazové zaťaženie, vysoké požiadavky na pokojný chod 2 4 po statickom zaťažení sa ložisko otáča pri menšom zaťažení 1,5 3 otáčavý normálne požiadavky na pokojný chod normálne prevádzkové pomery a normálne požiadavky na chod 1 1,5 pokojný chod bez otrasov 0,5 1 kývavý neotáčavý (v pokoji) malý uhol výkyvu s veľkou frekvenciou s nárazovým nerovnomerným zaťažením 2 3,5 veľký uhol výkyvu s malou frekvenciou a s približne stálym periodickým zaťažením 1,5 2,5 výrazné nárazové zaťaženie 1,5 až 1 3 až 2 normálne a malé zaťaženie, na chod ložiska nie sú kladené zvláštne nároky 1 až 0,4 2 až 0,8 axiálne súdkové ložiská pri všetkých druhoch pohybu a zaťaženia - 4 Koeficienty X o a Y o sú uvedené pre jednotlivé ložiská v tabuľkovej časti publikácie. Zároveň sú tu uvedené bližšie údaje pre stanovenie ekvivalentného statického zaťaženia ložísk danej konštrukčnej skupiny.
1.2.3 Bezpečnosť ložísk pri statickom zaťažení V praxi sa bezpečnosť ložísk pri statickom zaťažení zisťuje z pomeru C or /P or alebo C oa /P oa a porovnáva sa s údajmi v tabuľke 8, kde sú uvedené hodnoty najmenších prípustných koeficientov s o pre rôzne prevádzkové podmienky. s o = C or P or alebo s o - koeficient bezpečnosti pri statickom zaťažení C or - radiálna základná dynamická únosnosť [kn] C oa - axiálna základná dynamická únosnosť [kn] P or - radiálne ekvivalentné statické zaťaženie, resp. pri výraznom nárazovom zaťažení max. pôsobiaca nárazová sila F r max (obr. 6) [kn] P oa - axiálne ekvivalentné statické zaťaženie, resp. pri výraznom nárazovom zaťažení max. pôsobiaca nárazová sila F a max (obr. 6) [kn] C oa P oa obr. 6 F F max 1.3 MEDZNÁ FREKVENCIA OTÁČANIA Medzná frekvencia otáčania závisí od typu ložiska, jeho presnosti, vyhotovenia klietky, vnútornej vôle, prevádzkových pomerov v uložení, spôsobu mazania a od radu ďalších okolností. Tento súhrn vplyvov určuje vývin tepla v ložisku, a tým i obmedzenú frekvenciu otáčania, ktorá je predovšetkým obmedzená prevádzkovou teplotou maziva. Pre orientáciu sú v tabuľkovej časti publikácie uvedené hodnoty medzných frekvencií otáčania pre jednotlivé ložiská v normálnom stupni presnosti pre prípad mazania plastickým mazivom alebo olejom. Uvedené hodnoty platia za predpokladu primeraného zaťaženia (L 10h 100 000 h), normálnych prevádzkových pomerov a chladenia. Vplyv väčšieho zaťaženia sa prejavuje najmä u ložísk väčších rozmerov s trvanlivosťou L 10h < 100 000 h, kde je potrebné počítať so znížením hodnôt medznej frekvencie otáčania. Rovnako je potrebné redukovať hodnoty medznej frekvencie otáčania aj u radiálnych ložísk, ktoré sú trvale zaťažené relatívne veľkou axiálnou silou. Výsledná hodnota frekvencie otáčania je závislá od pomeru axiálneho a radiálneho zaťaženia F a /F r. Ak je F a /F r > 0,6, odporúča sa zvlášť pre dvojradové naklápacie guľkové ložiská, dvojradové súdkové ložiská a jednoradové kuželíkové ložiská konzultovať hodnoty medznej frekvencie s dodávatel om. Uvádzanú medznú frekvenciu otáčania je možné prekročiť u guľkových ložísk až 3-krát, valčekových ložísk 2-krát, pre ostatné ložiská okrem súdkových a kuželíkových ložísk až 1,5-krát a pre súdkové 1,3-krát. Toto prekročenie spravidla vyžaduje: - úpravu mazania a chladenia - zvýšenú presnosť ložiska a tomu zodpovedajúcu presnosť súčastí súvisiacich s ložiskom - väčšiu radiálnu vôľu ako normálnu - klietku vhodnej konštrukcie a materiálu V týchto prípadoch je nevyhnutné konzultovať použitie ložiska so spomínanými odbornými pracoviskami. t