Łożyska liniowe z elementami tocznymi, takie jak wały okrągłe i tuleje, profilowane prowadnice szynowe, krzyżowe prowadnice rolkowe, a nawet śruby kulowe, mają dwie specyfikacje nośności – nośność dynamiczną i nośność statyczną – które są oparte na różnych parametrach roboczych i kryteriach wydajności i są od siebie niezależne. Aby dokładnie zwymiarować i wybrać łożysko liniowe lub śrubę kulową, istotne jest zrozumienie różnic pomiędzy nimi oraz tego, kiedy każde z nich jest stosowane.
Image credit: Schaeffler Group Inc.
Obraz: The Barden Corporation
Nośność dynamiczna, C, opiera się na testach empirycznych, w których obciążenie o stałej wielkości i normalne do powierzchni nośnych pozwala łożysku osiągnąć określoną drogę (prowadnica liniowa) lub liczbę obrotów (śruba kulowa) bez zmęczenia. Zmęczenie jest definiowane jako obecność łuszczenia się na powierzchni elementów tocznych lub bieżni.
Nośność dynamiczna jest wykorzystywana do określania trwałości znamionowej łożyska tocznego. Trwałość ta jest powszechnie określana jako trwałość L10, ponieważ jest to trwałość, której osiągnięcia oczekuje się od 90 procent grupy identycznych łożysk w ustalonych warunkach obciążenia i prędkości.
Dla łożysk liniowych wykorzystujących kulki:
Dla łożysk liniowych wykorzystujących wałeczki:
L10 = obliczona (znamionowa) trwałość łożyska
C = podstawowa nośność dynamiczna
F = przyłożone obciążenie
Nośność dynamiczna i obliczanie trwałości L10 są zdefiniowane w normie ISO 14728-1 dla łożysk liniowych oraz w normie ISO 3408-5 dla śrub kulowych. Norma dotycząca śrub kulowych określa, że nośność dynamiczna jest oparta na trwałości L10 wynoszącej 1 milion obrotów. Natomiast norma dotycząca łożysk liniowych pozwala na określenie nośności dynamicznej dla trwałości L10 wynoszącej 50 000 m lub 100 000 m.
Na podstawę trwałości L10 dla łożysk liniowych należy zwrócić uwagę – szczególnie przy porównywaniu prowadnic liniowych różnych producentów, a nawet różnych serii tego samego producenta. Jeżeli porównywana jest prowadnica liniowa, której nośność dynamiczna wynosi 100 000 m z prowadnicą liniową, której nośność dynamiczna wynosi 50 000 m, należy zastosować jedno z następujących przeliczeń: podzielić nośność 50.000 m przez 1,26 LUB pomnożyć nośność 100.000 m przez 1,26. (Ten artykuł wyjaśnia, w jaki sposób uzyskuje się współczynnik konwersji 1,26.)
Należy pamiętać, że trwałość znamionowa L10 jest trwałością teoretyczną opartą na czystym środowisku, właściwym smarowaniu i prawidłowym montażu. Na rzeczywistą trwałość eksploatacyjną łożyska może mieć negatywny wpływ zanieczyszczenie, brak smarowania, niewłaściwy montaż i inne czynniki.
Nośność statyczna, C0, to wielkość obciążenia, jakie łożysko może wytrzymać, zanim suma odkształceń kulki i bieżni będzie równa 0,01 procenta (0,0001 razy) średnicy kulki, jak określono w normie ISO 14728-2. Nośność statyczna jest prawie zawsze większa od nośności dynamicznej, ponieważ jej ograniczeniem jest odkształcenie plastyczne materiału kulki i bieżni, które występuje, gdy obciążenie jest przykładane do łożyska w stanie statycznym (bez ruchu) lub wolno poruszającym się.
Opracowanie obrazu: Bosch Rexroth Corp.
Obciążenia statyczne są często wynikiem wstrząsów łożyska, które są nieplanowane i trudne do określenia ilościowego. Dlatego producenci łożysk liniowych i śrub kulowych zalecają stosowanie współczynnika bezpieczeństwa statycznego, w zależności od rodzaju zastosowania i warunków pracy. Statyczny współczynnik bezpieczeństwa to stosunek pomiędzy podstawową wartością obciążenia statycznego a maksymalnym połączonym obciążeniem statycznym przyłożonym do łożyska. Może on wynosić od 2 dla spokojnych warunków pracy z niskim ryzykiem drgań, do nawet 5 lub 6 dla zastosowań, które mogą być poddane silnym obciążeniom udarowym.
S0 = współczynnik bezpieczeństwa obciążenia statycznego
C0 = nośność statyczna
F0max = maksymalne łączne obciążenie statyczne
Feature image credit: Bosch Rexroth Corp.
.