انتخاب اندازه برينگ با تحمل بار استاتيكي

انتخاب اندازه برينگ با تحمل بار استاتيكي

انتخاب اندازه برينگ با تحمل بار استاتيكي – 3

انتخاب اندازه برينگ با تحمل بار استاتيكي :

شرکت رول آرت فعالیت خود را در امور واردات و توزیع انواع برینگ در سال 1354 آغاز نموده و با بیش از سی سال سابقه در این زمینه ارائه دهنده رسمی محصولات SKF , RHB , THK در ایران می باشد.

برای کسب اطلاعات بیشتر به سایت شرکت رول آرت وارد شوید.

Selecting bearing size

Using static load caring capacity

انتخاب اندازه برينگ با تحمل بار استاتيكي – 1

در هر يك از حالات زير اندازه برينگ بايد به جاي استفاده از معادله طول عمر، براساس ظرفيت تحمل بار استاتيكي آن تعيين شود:

_ برينگ در حالت سكون بوده و تحت بارهاي ثابت يا ضربه‌اي باشد.

_ برينگ تحت بار به آهستگي نوسان كند.

_ برينگ تحت بار با سرعت خيلي كم بچرخد و عمر كوتاهي لازم داشته باشد.

_ برينگ چرخش كم داشته باشد و علاوه بر بار نرمال، در معرض بار ضربه‌اي در قسمتي از دوران خود باشد.

در اين روش علاوه بر مسئله بارخستگي، تغيير شكل اجزاء برينگ تحت بار نيز در نظر گرفته مي‌شود. لذا جهت كاركرد آرام، بدون ارتعاش، با گشتاور اصطكاكي ثابت و اصطكاك شروع حركت پايين، اندازه برينگ در هر يك از حالات فوق الذكر بايد براساس ظرفيت تحمل بار استاتيكي تعيين شود.

انتخاب اندازه برينگ با تحمل بار استاتيكي – 2

بار استاتيكي معادل در انتخاب اندازه برينگ باتحمل بار استاتيكي                                       Equivalent static bearing load

بار استاتيكي معادل تركيبي از مجموع بارهاي شعاعي و محوري اعمال شونده بر برينگ است. مقدار آن برابر است با:

Po= XoFr + YoFa

بار استاتيكي معادل، نيوتن Po = (N)

بار شعاعي واقعي، نيوتن Fr = (N)

بار محوري واقعي، نيوتن Fa = (N)

ضريب بار شعاعي براي برينگ Xo =

ضريب بار محوري براي برينگ Yo =

بار استاتيكي لازم در انتخاب اندازه برينگ باتحمل بار استاتيكي  

 Requisite basic static load rating

اين مقدار برابر است با Co = SoPo

بار استاتيكي مبنا، Co = N

بار استاتيكي معادل بر برينگ، Po = N

ضريب اطمينان استاتيكي، جدول صفحه بعد So =

لذا با محاسبه بار استاتيكي معادل و در نظر گرفتن ضريب S₀، مقدار نرخ بار استاتيكي محاسبه شده Co بايد با مقادير اين بار كه در جدول مشخصات برينگها قيد مي‌شود مطابقت داشته باشد.

كنترل ظرفيت تحمل بار استاتيكي در انتخاب اندازه برينگ با تحمل بار استاتيكي

Checking the static load carrying capacity

در مواقعيكه برينگ تحت بار ديناميكي بوده و اندازه آن با روش طول عمر تعيين مي‌شود، اگر بار استاتيكي معادل مشخص باشد، بهتر است از اين رابطه كنترل شود :

در صورتيكه مقدار So بدست آمده از رابطه فوق كمتر از مقادير قيد شد در جدول فوق‌الذكر باشد، بايد برينگي با ظرفيت تحمل بار استاتيكي بالاتر انتخاب كرد.

روشهاي محاسباتي پيشرفته در انتخاب اندازه برينگ با تحمل بار استاتيكي

Advanced Calculation Methods

روشهاي كامپيوتري ابداع شده است كه مي‌توان با آن طول عمر برينگ را خيلي دقيق‌تر محاسبه كرد. فرمولهايي كه تاكنون درباره آنها صحبت شد با در نظر گرفتن يك سري فرضيات به گونه‌اي ساده شده‌اند كه محاسبات با روشهاي معمول امكان‌پذير باشد، اما در روش كامپيوتري احتياجي به اين آسان‌سازي نبوده و مي‌توان عوامل موثر ديگري در طول عمر برينگ از جمله لقي Clarence، بار اوليه Preload، ناهمراستايي و خمش شافت و تغيير شكل محفظه را نيز در نظر گرفت. جه استفاده از اين روشها مي‌بايست با كارخانجات سازنده برينگ مشورت نمود.

مثال:

يك برينگ شيار عميق به شماره 6309 از فولاد استاندارد SKF با سرعت دوراني 5000r/min تحت بار شعاعي Fr = 8000 N قرار داد. ويسكوزيته روغني كه جهت روانكاري استفاده شده : برابر است با : V = 20 mm²/S ضريب اطمينان مورد نياز %90 بوده و شرايط محيط كار كاملاً تميز فرض مي‌شود. مطلوبست محاسبه Lnaa , Lna , L10.

حل:

(a معادله طول عمر مبنا براي ضريب اطمينان %90 برابر است با :  از جدول مشخصات برينگها كه نمونه آن در صفحه 45 آورده شده است، بار ديناميكي مبنا براي برينگ 6309 را مي‌يابيم.

C = 52700 N

ميليون دور

در اينجا چون بار فقط شعاعي و ثابت است، بار ديناميكي معادل همان Fr شده است. در غير اينصورت مي‌بايست بار ديناميكي معادل يعني مجموعه بار محوري و شعاعي را مطابق فرمول ذكر شده محاسبه نمود.

(b عمر مبناي اصلاح شده L_na

L_na = a₁ a₂₃ L₁₀

چون ضريب اطمينان %90 مورد نياز است، L_na مساوي L10a مــــي‌شود، از جدول صفــحه 28 داريم a₁ = 1 ضريب a₂₃ بدين‌ترتيب حساب مي‌شود :

Dm = 0.5 (d+D)  براي برينگ 6309

= 0.5(45 + 100) = 72.5

(مقادير d و D يعني قطر داخلي و بيروني برينگ نيز از جدول مشخصات برينگ بدست مي‌آيد)

از دياگرام صفحه 29 ويسكوزيته لازم براي دور 5000 بدست مي‌آيد.

V1 = 7mm²/S

  در نتيجه

 سپس در دياگرام صفحه 32 براساس K = 2.9 داريم a₂₃ = 2

ميليون دور  572 = 286 × 2 × L_10a = 1  بنابراين

(C محاسبه Lnaa براساس تئوري جديد طول عمر

Lna = a1 askfL10

ضريب اطمينان موردنياز %90 بوده، پس بايد L10aa را محاسبه نمود كه در آن a1 = 1 است. از جدول مشخصات برينگ مقدار Pu يعني مبناي بار خستگي براي برينگ 6309 معادل 1340 N بدست مي‌آيد. بنابراين : Pu/P = 1340/8000 = 0.17

و در شرايط كاملا تميز مطابق جدول صفحه 37 داريم :  با احتساب اين رقم و K = 2.9 مقدار a_skf از دياگرام 2 صفحه 33 مساوي 16 حاصل مي‌شود. بنابراين :

ميليون دور 286 = 4575 × 16 × 1 L_10aah =

براي بدست آوردن طول عمر به واحد ساعت كاركرد، كافيست مقادير محاسبه شده فوق را در ضريب 1000000/60n ضرب نمود كه در اين حالت داريم :

ساعت كاركرد L_10h =953

ساعت كاركرد L_10ah = 1907

ساعت كاركرد L_10aah = 15250

اگر شـــرايط محيطي آلـــــوده در نظـــر گرفته مي‌شد، در اين حالت داشتيم: سپس a_SKF = 0.3 لذا :

ميليون دور 286 = 86 × 0.3 × L_10aa = 1

ساعت كاركرد L_10aa = 286

نمونه جدول مشخصات بلبرينگ‌هاي شيار عميق

اصطكاك در  انتخاب اندازه برينگ باتحمل بار استاتيكي                                                              Friction

اصطكاك عامل تعيين كننده مقدار حرارت داخل برينگ است و بستگي به مقدار بار وارده به برينگ، نوع و اندازه برينگ، سرعت دوران، نوع و مقدار روانكار دارد.

برآورد همان اصطكاكي در انتخاب اندازه برينگ باتحمل بار استاتيكي                                            Estimation of frictional moment

تحت شرايط مشخص نظير مقدار بار تا 0.1 بار ديناميكي مبنا و روان كاري خوب ممان اصطكاكي با دقتي قابل قبول از اين رابطه بدست مي‌آيد:

Fd  M = 0.5

ممان اصطكاكي، نيوتن متر M = (Nm)

ضريب اصطكاك برينگ، جدول زير =

بار وارده بر برينگ، نيوتن F = (N)

قطر داخلي برينگ، ميلي‌متر d = (mm)

محاسبه دقيق‌تر ممان اصطكاكي در انتخاب اندازه برينگ با تحمل بار استاتيكي 

More accurate calculation of frictional moment

اگر ضخامت لايه روانكار كافي نباشد، تماس فلزي بيشتر شده و اين بدان معناست كه روش ساده پيشين كارا نيست. معادله جديد شامل ممان اصطكاكي مستقل از بار Mo نيز مي‌شود:

M = MO = M1

ممان اصطكاكي مستقل از بار در انتخاب اندازه برينگ با تحمل بار استاتيكي

Load – independent frictional moment MO

اين ممان مستقل از بار بوده، اما با كاهش خاصيت هيدروديناميكي روانكار، ويسكوزيته و مقدار آن و سرعت چرخشي برينگ مرتبط است. در اين حالت داريم:

اگر  2000 MO = 10^-7fo(Vn)^2/3dm³                        Vn

يا

اگر VN < 2000   10^-7 fodm³ × 160 MO =

ممان مستقل از بار، نيوتن متر Mo = (Nm)

قطر متوسط برينگ D) = + 0.5 (d ميليمتر dm = (mm)

ضريب مربوط به نوع برينگ و روانكار (جدول روبرو) fo =

سرعت برينگ، دور بر دقيقه n = (r/min)

ويسكوزيته سينماتيكي روانكار، ميليمتر مربع بر ثانيه V = (mm²/S)

ممان اصطكاكي مربوط به بار در انتخاب اندازه برينگ باتحمل بار استاتيكي

Load – dependent frictional moment M1

اين ممان حاصل از تغيير شكل الاستيكي برينگ بدين طريق محاسبه مي‌شود:

M1 = f₁p₁^ad_m^b

ممان مربوط به بار، نيوتن متر M1 = (NM)

ضريب مربوط به نوع برينگ و بار (جدول صفحه 50)  f₁ =

بار تعيين كننده ميان اصطكاكي، نيوتن (جدول صفحه 50) P₁ =

قطر متوسط برينگ، ميليمتر dm = (mm) 0.5(d+D)

توانهاي مربوط به نوع برينگ (جدول صفحه 51) a , b =

رولبرينگ استوانه‌اي تحت بار محوري در انتخاب اندازه برينگ با تحمل بار استاتيكي

Axially loaded cylindrical roller bearings

در اين حالت به معادله M = Mo + M1 ، ممان منتجه از بار محوري را نيز بايد افزود:

M = Mo + M1 + M2

M2 = f2 Fa dm

ممان مربوط به بار محوري، نيوتن متر M2 = (MN)

ضريب مربوط به طراحي برينگ و روانكاري (جدول زير)f2 =

بار محوري برينگ، نيوتن Fa = (N)

قطر متوسط برينگ، ميليمتر dm = 0.5(d + D)