Роликовые подшипники являются неотъемлемой частью большинства устройств и машин, основной функцией которых является передача мощности и движения. С точки зрения классического конструирования, роликовые подшипники являются машинным элементом, который должен быть выбран согласно условиям работы, пока не будет предложено нового метода исследования.
Наиболее интересен такой показатель, как ресурс роликовых подшипников, соответствующий продвинутым расчетам, основанным на информации об их внутренней геометрии, определенной международными стандартами. Прогнозируемый ресурс с особой точностью является определяющим фактором в успешном конструировании машин.
Расчет ресурса
Понятие ресурса подшипников статистическое в своем значении и означает оно, что в числе идентичных подшипников, работающих в одинаковых условиях (температура, нагрузка, скорость и смазывание), число подшипников, которые выдержат весь предполагаемый для них срок службы, зависит от протяженности этого срока. Период эксплуатации, который выдерживают 90% подшипников, обозначается L10, и назначается производителем подшипников. Чем выше номинальный срок службы, тем более надежным будет одиночный подшипник в работе при условии выполнения условий его обслуживания.
До последнего времени стандартные методы расчета ресурса подшипников были основаны на стандарте ISO 281. Основная идея этого подхода заключалась в расчете, основанном на радиальной и осевой нагрузках. Эквивалентная нагрузка зависит от типа подшипника (радиальный или упорный). Этот метод расчета не охватывает основных условий нагружения, несоосности колец подшипника или его зазоров. Потому все чаще прибегают к использованию информации о внутренней геометрии подшипника.
Вследствие того, что этот метод сложен в расчетах, инженеры используют специализированное программное обеспечение – KISSsoft.
Метод, основанный на стандарте ISO/TS 16281 – метод расчета модифицированной характеристики ресурса для равномерно нагруженных подшипников. Основной принцип, описанный в ISO/TS 16281 – это полный анализ внутренней нагрузки в каждом ролике, принимая во внимание внутреннюю геометрию подшипников, наклон и/или несоосность и внутренние зазоры.
Применение в промышленности
Данный метод используется в секторе ветряной энергетики для расчета подшипников валов турбин. Для вала турбины мощностью 2 МВт, который вращается со скоростью 1750 об/мин, в идеальной ситуации, согласно которой подшипники точно установлены на своих местах, ресурс подшипников составляет 99000 и 736600 часов соответственно. Такие значения характерны для совершенных условий нагружения, которые редко встречаются на практике.
Ошибки и неточности производства и деформации при монтаже могут вызвать расхождения в теоретической и фактической установке подшипников. Это прямо влияет на внешнее кольцо подшипника, что вызывает возрастание контактных напряжений между роликами и желобами. Все это приводит к тому, что ресурс сократится до 8280 часов. С использованием нового метода расчета KISSsoft может давать приближенные к реальности прогнозы по будущим характеристикам, требуемой стабильности и ресурсу.