베어링이 잘못 만들어졌기 때문에 고장나는 경우는 거의 없습니다. 하중을 받고 일정 횟수 회전한 후 궤도 표면 바로 아래의 재료가 마침내 피로해지기 때문에 실패합니다. 베어링 수명 계산은 그 순간이 언제 도래하는지를 추정하는 분야이며, 기계가 몇 년 동안 조용히 작동하는지, 아니면 몇 달에 한 번씩 분해되는지를 일상적으로 결정하는 몇 안 되는 엔지니어링 추정치 중 하나입니다.
이 가이드는 기본 정격 수명, L10 공식, 수백만 회전을 작동 시간으로 변환하는 방법, 카탈로그 수치를 현실에 더 가까운 것으로 바꾸는 수정 계수 등 표준 방법을 단계별로 안내합니다.
베어링 수명이 실제로 의미하는 것
구름 베어링 용어에서 수명은 거의 항상 마모, 부식 또는 윤활유 파손보다는 피로 수명을 의미합니다. 대부분의 대화에는 세 가지 용어가 포함됩니다.
- L10, 기본정격수명 - 피로의 첫 징후가 나타나기 전에 동일한 베어링 그룹의 90%가 완료되거나 초과하는 회전 수입니다.
- L10h — 일정한 속도로 작동 시간으로 표현되는 동일한 양, 이는 유지 관리 팀이 실제로 계획하는 것입니다.
- Lnm 또는 Lnmh, 수정된 정격 수명 - 90% 이외의 신뢰도와 윤활, 오염 및 피로 하중 한계에 대해 조정된 기본 수명.
90% 수치는 약속이라기보다는 관례입니다. 통계적으로 동일한 그룹의 베어링 10개 중 하나는 L10에 도달하기 전에 피로를 나타낼 수 있으며 대략 절반은 L10의 5배에서 살아남을 수 있다고 합니다. 따라서 수명을 계산하는 것은 보장된 교체 날짜를 찾는 것이 아닙니다. 설계 옵션을 비교하고 합리적인 검사 간격을 설정하는 것입니다.
기본 정격 수명 공식
모든 계산의 시작점은 베어링의 부하 용량과 베어링이 실제로 전달하는 부하를 연관시킵니다.
L10 = (C / P) p
여기서 L10은 수백만 회전으로 표현됩니다. 지수 p는 접촉 형상에 따라 다릅니다. 볼 베어링의 경우 3이고 롤러 베어링의 경우 10/3입니다. 선 접촉은 점 접촉과 다르게 하중을 분산시키기 때문입니다.
| 기호 | 의미 | 일반적인 소스 |
|---|---|---|
| C | 기본 동정격 하중(뉴턴) | 베어링 카탈로그 또는 데이터시트 |
| P | 등가 동적 베어링 하중(뉴턴) | 샤프트에 작용하는 힘으로부터 계산 |
| p | 수명 지수 | 볼 베어링의 경우 3개, 롤러 베어링의 경우 10/3 |
| L10 | 수백만 회전의 기본 정격 수명 | 계산된 결과 |
| n | 회전 속도(분당 회전 수) | 애플리케이션 데이터 |
등가 동적 하중은 대부분의 엔지니어링 노력이 필요한 곳입니다. 방사형 힘과 축방향 힘은 실제 하중과 동일한 피로 효과를 생성하는 단일 값으로 결합됩니다. 경하중 깊은 홈 볼 베어링의 경우 이는 단순한 반경 방향 용어일 수 있습니다. 추력이 심한 베어링의 경우 축 기여도가 지배적이며 결과를 극적으로 변화시킬 수 있습니다.
부하 등급 자체에도 주목할 가치가 있습니다. C의 차이는 3차 관계를 거치기 때문에 작은 용량의 차이가 계산된 수명의 큰 차이가 됩니다.
시리즈 6000 밀폐형 깊은 홈 볼 베어링 밀봉된 6000 시리즈 베어링은 사전 윤활된 오염 방지 기능을 제공하고 계산된 피로 수명을 비교하기 위해 게시된 동적/정적 하중 등급을 제공합니다. 제품보기 → 수백만 번의 혁명에서 작동 시간까지
혁명의 피로 생활은 이론상 유용하지만 계획자는 몇 시간 안에 생각합니다. 일정한 속도에서:
L10h = (1 000 000 / (60 × n)) × L10
여기서 n은 분당 회전수입니다. 괄호 안의 용어는 단순히 백만 회전을 축적하는 데 필요한 시간입니다. 1,500rpm에서는 약 11.1시간이 걸리므로 3억 회전의 기본 정격 수명은 대략 3,300 작동 시간에 해당합니다.
공식은 일정한 속도와 일정한 하중을 가정합니다. 듀티 사이클 중에 둘 중 하나가 달라지면 계산을 다르게 처리해야 합니다.
L10 너머: 신뢰성, 윤활 및 오염
기본 정격 수명은 적절하게 장착된 베어링, 적절한 윤활막, 깨끗한 환경 및 재료가 포화되지 않을 정도로 가벼운 하중을 가정합니다. 실제 기계는 이러한 조건을 모두 충족하는 경우가 거의 없으므로 표준 관행은 두 가지 요소를 사용하여 L10을 조정하는 것입니다.
- a1, 신뢰성 요소. 90% 신뢰도에서는 1과 같으며 목표가 높아짐에 따라 빠르게 감소합니다. 95%의 경우 약 0.64이고 99%의 경우 상당히 낮아집니다.
- aISO(때때로 aSKF라고도 함)는 수명 수정 요소입니다. 이는 윤활 품질, 오염 수준, 적용된 하중과 베어링의 피로 하중 한계 사이의 비율을 설명합니다.
깨끗한 하우징에 윤활이 잘 된 베어링은 기본 정격 수명의 2~3배에 쉽게 도달할 수 있습니다. 씰 주위에 연마 먼지가 있는 얇은 윤활막에서 작동하는 동일한 베어링이 그 일부를 달성할 수 있습니다. 따라서 점도 비율, 여과 및 씰 선택은 부차적인 문제가 아닙니다. 그들은 종종 결정적인 변수입니다.
하중과 속도가 일정하지 않은 경우
컨베이어, 기어박스, 펌프 및 농기계는 단일 부하 및 단일 속도로 작동하는 경우가 거의 없습니다. 여러 세그먼트로 구성된 듀티 사이클의 경우 각 세그먼트는 전체 사이클에 걸쳐 동일한 피로 효과를 생성하는 등가 하중으로 변환됩니다.
Pm = [ Σ(파이 p × ni × ti) / Σ(ni × ti) ] 1/p
각 세그먼트는 그것이 나타내는 회전수에 비례하여 기여하며, 무거운 세그먼트는 지수 때문에 지배적입니다. 따라서 짧은 최대 부하가 몇 시간 동안 가볍게 작동하는 것보다 더 중요할 수 있습니다. 이는 가속 토크와 충격이 듀티 사이클을 형성하는 부하 상태에서 시작하고 멈추는 장비의 익숙한 패턴입니다.
장착된 장치 주위에 구축된 기계의 경우 하우징, 샤프트 맞춤 및 밀봉 배열이 모두 롤링 요소에 도달하는 하중에 영향을 미치기 때문에 일반적으로 하중 계산 및 하우징 선택이 함께 처리됩니다.
UC 고정나사 잠금 인서트 베어링 시리즈 이중 고정 나사, GCr15 링, 12~90mm 샤프트 크기 및 하우징 선택을 위한 정격 하중이 포함된 장착형 인서트 베어링. 제품보기 → 짧은 작업 예
기본 동적 정격 하중이 약 14kN이고 1,500rpm에서 2kN의 등가 동적 하중을 전달하는 6205 깊은 홈 볼 베어링을 예로 들어 보겠습니다.
- 부하 비율을 계산합니다: C / P = 14 / 2 = 7.
- 3:7³ = 343의 거듭제곱으로 올리면 L10 = 3억 4,300만 회전이 됩니다.
- 시간으로 변환: 343 × (1 000 000 / (60 × 1 500)) ≒ 3 800시간.
- 보정 계수를 적용합니다. a1 = 1이고 aISO = 2인 양호한 윤활 조건을 사용하면 수정된 수명은 대략 7,600시간이 됩니다.
숫자는 예시이지만 패턴은 일반적입니다. 수정 계수는 결과를 두 배 또는 절반으로 줄일 수 있는 반면, 부하의 20% 변화는 3차 관계를 통해 수명을 60% 이상 이동시킵니다. 민감도는 소수점 이하 자릿수보다 더 중요합니다.
결과를 왜곡하는 실수
- 동적 정격 대신 정적 정격 하중을 사용하거나 뉴턴과 킬로뉴턴을 혼합합니다.
- 특히 앵귤러 콘택트와 깊은 홈 베어링의 경우 결합 하중의 축 성분을 무시합니다.
- 듀티 사이클의 일부에만 적용되는 속도로 시간 공식을 적용합니다.
- 표준을 확인하지 않고 다양한 공급업체의 카탈로그 C 값을 직접 비교할 수 있는 것으로 취급합니다.
- 계산에서 윤활과 오염을 제외하고 왜 실제 사용 수명이 스프레드시트와 일치하지 않는지 궁금합니다.
- 잘못된 정렬, 잘못된 맞춤 및 진동은 방정식의 어느 부분에도 나타나지 않고 피로를 가속화한다는 사실을 잊어버립니다.
계산은 수정구슬이 아닌 비교 도구입니다. 그 가치는 더 큰 베어링, 더 나은 윤활유, 더 단단한 씰 등 어떤 변화가 최소한의 노력으로 가장 많은 수명을 얻는지를 보여주는 데 있습니다.
계산을 베어링 선택으로 전환
우리는 1994년부터 닝보에서 보어 크기 3mm~100mm의 깊은 홈 볼 베어링과 인서트 베어링을 제조해 왔습니다. 우리가 배송하는 제품의 상당 부분은 누군가가 수명 계산을 마치고 답과 일치하는 부품이 필요한 응용 프로그램에 사용됩니다. 우리가 받는 질문은 일반적으로 공식보다는 하중 등급, 여유 공간, 씰 및 맞춤에 관한 것이며 이는 우리가 가장 잘 아는 작업의 일부입니다.
귀하의 듀티 사이클에 다양한 하중과 장착된 장치가 포함되어 있는 경우 당사 기술 팀이 귀하와 함께 수치를 살펴보고 설치에 적합한 하우징, 인서트 및 샤프트 핏을 확인할 수 있습니다. 에 대한 메모 하중 계산 및 필로우 블록 단위 선택 유용한 출발점이 됩니다.
UCP 시리즈 필로우 블록 베어링 유닛 HT200 또는 QT450-10 하우징, GCr15 인서트, 그리스 피팅 및 장착 장치 선택을 위한 UCP 201-218 치수를 갖춘 필로우 블록 장치. 제품보기 → 적당한 반경방향 부하(전기 모터, 펌프, 소형 기어박스)에서 지속적으로 작동하는 장비의 경우 당사의 표준 깊은 홈 제품군은 가장 일반적인 크기를 포괄합니다. 전기 모터 베어링 해당 의무를 위해 우리가 일반적으로 공급하는 것을 보여줍니다. 하중, 속도, 작동 시간을 보내주시면 계산을 실제로 주문할 수 있는 베어링으로 변환하는 데 도움을 드리겠습니다.
