Guolių apkrovos skaičiuoklė
Apskaičiuokite kritinę dinaminę guolio apkrovą ir L10 tarnavimo laiką
Skaičiavimo parametrai
Remiantis ISO 281 ir guolių gamintojų standartais
Skaičiavimo rezultatai
—
—
—
—
—
Guolių pasirinkimo rekomendacijos:
Kaip veikia skaičiuotuvas
Etaloniniai standartai
Tarptautiniai standartai:
- ISO 281:2007 – Riedėjimo guoliai. Dinaminės apkrovos ir eksploatavimo laikas
- ISO/TS 16281 – Modifikuoto etaloninio tarnavimo laiko skaičiavimo metodai
- ANSI/ABMA 9 standartas – Rutulinių guolių apkrovos rodikliai ir nuovargio tarnavimo laikas
- ANSI/ABMA Std 11 – Ritininių guolių apkrovos vardinės vertės ir nuovargio tarnavimo laikas
Bazinis dinaminis apkrovos įvertinimas
Bazinė dinaminė apkrovos vertė C apskaičiuojama pagal šią formulę:
kur:
- C — bazinė dinaminė apkrova (N)
- P — ekvivalentinė dinaminė guolio apkrova (N)
- mokytojo pažymėjimas – gyvybės faktorius
- fT — temperatūros faktorius
- a1 — patikimumo koeficientas
Ekvivalentinė dinaminė apkrova
Kombinuotoms radialinėms ir ašinėms apkrovoms:
kur X ir Y yra veiksniai, priklausantys nuo Fa/Fr santykio ir guolio tipo.
Gyvybės koeficiento skaičiavimas
Tarnavimo koeficientas apskaičiuojamas pagal reikiamą tarnavimo laiką:
kur p = 3 rutuliniams guoliams ir p = 10/3 ritininiams guoliams.
Temperatūros poveikis
Darbinė temperatūra turi įtakos laikomajai galiai:
- Iki 150 °C (302 °F): fT = 1,0
- 200 °C (392 °F): fT = 0,90
- 250 °C (482 °F): fT = 0,75
- 300 °C (572 °F): fT = 0,60
Guolių tipo pasirinkimo vadovas
- Rutuliniai guoliai: Didelis greitis, vidutinės apkrovos, maža trintis
- Cilindrinis volelis: Didelės radialinės apkrovos, vidutinis greitis
- Sferinis volelis: Didelės apkrovos, galimybė išlyginti
- Kūginis volelis: Kombinuotos apkrovos, didelis standumas
- Adatinis volelis: Didelės radialinės apkrovos, kompaktiškas dizainas
Svarbūs aspektai
- Visada atsižvelkite į saugos veiksnius kritinėms reikmėms
- Atsižvelkite į smūgines apkrovas ir vibraciją
- Tinkamas tepimas yra būtinas norint pasiekti apskaičiuotą tarnavimo laiką
- Užteršimas gali žymiai sutrumpinti guolio tarnavimo laiką
- Atsižvelkite į guolių išdėstymą (fiksuotas/plaukiojantis) dėl šiluminio plėtimosi
Naudojimo pavyzdžiai ir reikšmių pasirinkimo vadovas
1 pavyzdys: Elektros variklio guolis
Scenarijus: 30 kW variklis su diržine pavara
- Guolio tipas: Rutulinis guolis (gilus griovelis)
- Radialinė apkrova: 2500 N (diržo įtempimas)
- Ašinė apkrova: 200 N (nedidelė trauka)
- Greitis: 1480 aps./min.
- Reikalingas tarnavimo laikas: 40 000 valandų
- Temperatūra: 70°C
- Patikimumas: 90%
- Rezultatas: C ≈ 35 kN → Pasirinkite 6309 (C = 52,7 kN)
2 pavyzdys: Siurblio veleno guolis
Scenarijus: Išcentrinis siurblys su išsikišusiu sparnuote
- Guolio tipas: Sferinis ritininis guolis
- Radialinė apkrova: 8000 N (sparnuotės svoris + hidraulinė sistema)
- Ašinė apkrova: 3000 N (traukos apkrova)
- Greitis: 2950 aps./min.
- Reikalingas tarnavimo laikas: 50 000 valandų
- Temperatūra: 85°C
- Patikimumas: 95%
- Rezultatas: C ≈ 125 kN → Pasirinkite 22218 (C = 170 kN)
3 pavyzdys: Pavarų dėžės išėjimo velenas
Scenarijus: Pramoninė pavarų dėžė su didelėmis radialinėmis apkrovomis
- Guolio tipas: Kūginis ritininis guolis
- Radialinė apkrova: 15000 šiaurinių platumų
- Ašinė apkrova: 5000 N (sraigtinės pavaros trauka)
- Greitis: 150 aps./min.
- Reikalingas tarnavimo laikas: 100 000 valandų
- Temperatūra: 90°C
- Patikimumas: 98%
- Rezultatas: C ≈ 220 kN → Pasirinkite 32220 (C = 298 kN)
Kaip pasirinkti vertybes
Guolio tipo pasirinkimas
- Rutuliniai guoliai:
- Greitis iki 20 000 aps./min.
- Lengvos ir vidutinės apkrovos
- Mažo trinties reikalavimai
- Pe/Pn < 0,5 tipiškas
- Cilindrinis volelis:
- Tik didelės radialinės apkrovos
- Nėra ašinės apkrovos (išskyrus NJ, NUP)
- Leisti laisvą ašinį judėjimą
- Didelio greičio galimybė
- Sferinis volelis:
- Labai sunkūs kroviniai
- Nuokrypis iki 2°
- Kombinuoti kroviniai tinkami
- Mažesni greičio apribojimai
- Kūginis volelis:
- Didelės kombinuotos apkrovos
- Reikalingas didelis standumas
- Paprastai suporuotas
- Šeštadieniais/penktadieniais iki 1,5
Apkrovos skaičiavimo patarimai
- Diržinės pavaros: Radialinė apkrova = 1,5–2,5 × diržo įtempimas
- Pavarų dėžės: Įtraukite skiriamąsias jėgas ir dinaminius veiksnius
- Išorinės apkrovos: Guolių momentinių apkrovų apskaičiavimas
- Dinaminiai veiksniai:
- Lengvas smūgis: × 1,2–1,5
- Vidutinio stiprumo šokas: × 1,5–2,0
- Stiprus smūgis: × 2,0–3,0
Gyvenimo reikalavimai pagal taikymą
- 8 000–12 000 valandų: Buitiniai prietaisai, rankiniai įrankiai
- 20 000–30 000 valandų: 8 valandų per dieną veikiančios mašinos
- 40 000–50 000 valandų: 16 valandų per parą veikiantis
- 60 000–100 000 valandų: 24 valandų nepertraukiamas veikimas
- 100 000–200 000 valandų: Svarbi įranga, gedimų nėra
Temperatūros aspektai
- Standartiniai guoliai: Nuo -30 °C iki +120 °C
- Aukštos temperatūros guoliai: Iki 200 °C su specialiu tepalu
- Stabilizuoti guoliai: Iki 250 °C (S1 priesaga)
- Specialūs guoliai: Iki 350 °C (S2, S3 priesaga)
- Pastaba: Aukštesnėms temperatūroms reikalingi specialūs tepalai
Patikimumo koeficiento pasirinkimas
- 90% (a1 = 1,0): Standartinės pramoninės paskirties
- 95% (a1 = 0,62): Svarbi įranga
- 96% (a1 = 0,53): Kritiniai procesai
- 97% (a1 = 0,44): Saugos požiūriu kritinis
- 98% (a1 = 0,33): Aviacija, medicina
- 99% (a1 = 0,21): Itin kritinis, neleidžiama jokių gedimų
📘 Išsamus vadovas: Guolių apkrovos skaičiuoklė
🎯 Ką daro ši skaičiuoklė
Ši skaičiuoklė nustato reikiamą riedėjimo guolių dinaminę apkrovą ir apskaičiuoja jų L10 tarnavimo laiką.
Esminis įrankis projektuojant ir parenkant guolius bet kokiai besisukančiajai įrangai.
🌍 ISO 281 standarto supratimas
ISO 281:2007 yra pagrindinis tarptautinis guolių tarnavimo laiko skaičiavimo standartas. Remiantis dešimtmečių statistiniais duomenimis ir milijonų guolių bandymais.
Pagrindinė koncepcija: L10 Life
L10 (bazinis tarnavimo laikas) yra apsisukimų (arba valandų) skaičius, kurį 90% guoliai iš partijos pasieks arba viršys esant nurodytai apkrovai. Tai reiškia, kad 10% suges anksčiau, 90% tarnaus ilgiau.
Dinaminės apkrovos įvertinimas (C) yra apkrova, kuria guolis veiks 1 milijoną apsisukimų su 90% patikimumu.
💼 Realaus pasaulio programos
1️⃣ Naujos įrangos dizainas
Naujos pavarų dėžės projektavimas. Žinoma: velenų apkrovos, greitis, reikiamas tarnavimo laikas (20 000 valandų). Skaičiuoklė parenka guolį su reikiama apkrova.
2️⃣ Guolių keitimas
Siurblio guolis sugedo per anksti. Patikrinkite skaičiavimą: ar guolis buvo per mažas? Pasirinkite guolį su saugos riba.
3️⃣ Likusio gyvenimo įvertinimas
Įranga veikė 30 000 valandų. Nominalus tarnavimo laikas buvo 50 000 valandų. Iki planinio pakeitimo liko maždaug 20 000 valandų.
4️⃣ Veikimo sąlygų analizė
Dirbtuvių temperatūra padidėjo nuo 25 °C iki 45 °C. Kaip tai veikia guolio tarnavimo laiką? Skaičiuoklė perskaičiuoja pagal temperatūros koeficientą.
📊 Praktinis pavyzdys: ventiliatoriaus variklis
Taikymas: 22 kW variklis, 1460 aps./min.
- Radialinė apkrova: 1800 N (rotoriaus svoris + diržo įtempimas)
- Ašinė apkrova: 150 N
- Reikalingas tarnavimo laikas: 40 000 valandų
- Temperatūra: 70 °C
Skaičiavimo rezultatas: Reikalinga C ≥ 28 kN
Pasirinkta: Guolis 6208 (C = 32,5 kN) – tinka su atsarga ✓
📖 Techninis žodynėlis
- Riedėjimo elemento guolis
- Atrama, kurioje slydimo trintis pakeičiama riedėjimo trintimi. Susideda iš vidinio žiedo, išorinio žiedo, riedėjimo elementų (rutuliukų arba ritinėlių) ir narvelio.
- Dinaminės apkrovos įvertinimas (C)
- Pastovi radialinė apkrova, kuriai esant guolis veiks 1 milijoną apsisukimų su 90% patikimumu. Pagrindinės guolio charakteristikos pateiktos kataloguose.
- Statinės apkrovos įvertinimas (C0)
- Apkrova, sukelianti leistinas liekamąsias deformacijas. Svarbu guoliams, kurie lėtai sukasi arba juda svyruojančiai.
- Ekvivalentinė dinaminė apkrova (P)
- Pastovi radialinė apkrova, atitinkanti faktines radialines ir ašines apkrovas, veikia eksploatavimo laiką. Formulė: P = X×Fr + Y×Fa.
- Gyvenimo įvertinimas L10
- 90% guolių eksploatavimo laikas valandomis. Dažnai vadinamas „baziniu eksploatavimo laiku“.
- Laipsninis rodiklis p
- Eksploatavimo trukmės skaičiavimo formulės eksponentė. Rutuliniams guoliams p = 3, ritininiams guoliams p = 10/3 ≈ 3,33.
- Temperatūros koeficientas fT
- Koeficientas, mažinantis apkrovos vertę aukštoje temperatūroje. Iki 150 °C fT = 1,0, esant 200 °C temperatūrai fT = 0,9.
- Patikimumo koeficientas a1
- Koeficientas, skirtas apskaičiuoti tarnavimo laiką esant reikalingam patikimumui, skiriasi nuo 90%:
- 90% (L10): a1 = 1,0 – standartinis
- 95% (L5): a1 = 0,62
- 99% (L1): a1 = 0,21
⚠️ Svarbūs aspektai
- Skaičiavimai pagrįsti tinkamu tepimu ir montavimu
- Užterštumas gali sutrumpinti gyvenimą 50-90%
- Neteisingas sulygiavimas smarkiai sutrumpina guolio tarnavimo laiką
- Visada patikrinkite, ar apskaičiuotose apkrovose yra dinaminiai veiksniai
- Dėl konkrečių guolių reguliavimo patikrinkite katalogo specifikacijas
🎓 Atrankos gairės
- Saugos koeficientas: Standartinėms reikmėms naudokite 1,2–1,5 × apskaičiuotą apkrovos vertę
- Aukšta temperatūra: Virš 120 °C naudokite specialius guolius arba padidinkite dydį
- Didelės smūginės apkrovos: Vietoj rutulinių guolių naudokite ritininius guolius
- Kombinuoti kroviniai: Nepamirškite teisingai apskaičiuoti ekvivalentinės apkrovos P
- Montavimas: Užtikrinkite tinkamą prigludimą – laisvas prigludimas sukelia įtrūkimus, o per stiprus – išankstinę įtampą