Rullelementlinjära lager, såsom runda axlar och bussningar, profilerade rälsstyrningar, korsade rullskenor och till och med kulskruvar, har två specifikationer för belastningskapacitet – dynamisk belastningskapacitet och statisk belastningskapacitet – som baseras på olika driftsparametrar och prestandakriterier och som är oberoende av varandra. För att korrekt dimensionera och välja ett linjärt lager med rullande element eller en kulskruv är det viktigt att förstå skillnaderna mellan dem och när var och en används.
Bilden är en kopia av Schaeffler Group Inc.
Bildkredit: The Barden Corporation
Dynamisk belastningskapacitet, C, baseras på empirisk testning där en belastning som är konstant i storlek och normal till de bärande ytorna gör att lagret kan uppnå ett definierat förflyttningsavstånd (linjär styrning) eller ett definierat antal varv (kulskruv) utan utmattning. Utmattning definieras som förekomsten av flagnande flingor på rullelementens eller löpbanornas yta.
Den dynamiska belastningskapaciteten används för att bestämma den nominella livslängden för ett rullelementlager. Denna livslängd kallas vanligen L10-livslängd, eftersom det är den livslängd som 90 procent av en grupp identiska lager förväntas uppnå under fastställda belastnings- och hastighetsförhållanden.
För linjära lager som använder kulor:
För linjära lager som använder rullar:
L10 = beräknad (nominell) livslängd för lagret
C = grundläggande dynamisk belastningskapacitet
F = påförd belastning
Dynamisk belastningskapacitet och beräkning av livslängden för L10 definieras i ISO 14728-1-standarden för linjära lager och i ISO 3408-5-standarden för kulskruvar. Standarden för kulskruvar anger att den dynamiska belastningskapaciteten baseras på en L10-livstid på 1 miljon varv. Standarden för linjelager tillåter dock att den dynamiska belastningskapaciteten specificeras för en L10-livslängd på antingen 50 000 m eller 100 000 m.
Basen för L10-livslängden för linjelager är viktig att notera – särskilt när man jämför linjeledare från olika tillverkare, eller till och med från olika serier från samma tillverkare. Om en linjär styrning vars dynamiska lastkapacitet är baserad på 100 000 m jämförs med en linjär styrning vars dynamiska lastkapacitet är baserad på 50 000 m, ska en av följande omräkningar tillämpas: Dividera lastkapaciteten på 50 000 m med 1,26 ELLER multiplicera lastkapaciteten på 100 000 m med 1,26. (Den här artikeln förklarar hur omvandlingsfaktorn 1,26 fås fram.)
Håll i minnet att den nominella livslängden för L10 är en teoretisk livslängd som baseras på en ren miljö, korrekt smörjning och korrekt montering. Lagrets faktiska livslängd kan påverkas negativt av föroreningar, brist på smörjning, felaktig montering och andra faktorer.
Statisk belastningskapacitet, C0, är den belastning som ett lager kan motstå innan summan av deformationen av kulan och löpbanan är lika med 0,01 procent av (0,0001 gånger) kuldiametern, enligt definitionen i ISO 14728-2. Statisk belastningskapacitet är nästan alltid högre än dynamisk belastningskapacitet eftersom dess begränsning är plastisk deformation av kulans och löpbanans material, vilket sker när belastningen appliceras på lagret i ett statiskt (icke rörligt) eller långsamt rörligt tillstånd.
Bildkredit: Bosch Rexroth Corp.
Statiska belastningar är ofta resultatet av stötar mot lagret som är oplanerade och svåra att kvantifiera. Därför rekommenderar tillverkare av linjelager och kulskruvar att man tillämpar en statisk säkerhetsfaktor, beroende på typ av tillämpning och driftsförhållanden. Den statiska säkerhetsfaktorn är förhållandet mellan den statiska grundbelastningen och den maximala kombinerade statiska belastningen på lagret. Den kan variera från 2 för jämna driftsförhållanden med låg risk för vibrationer till så höga som 5 eller 6 för tillämpningar som kan utsättas för svåra stötbelastningar.
S0 = säkerhetsfaktor för statisk belastning
C0 = kapacitet för statisk belastning
F0max = maximal kombinerad statisk belastning
Feature image credit: Bosch Rexroth Corp.