Perhitungan Umur Bantalan: Rahasia Memprediksi Umur Bearing

Perhitungan Praktis Umur Bantalan

Sebelumnya, kami telah membahas cara menghitung umur bearing. Dalam artikel tersebut, kami terutama memperkenalkan aspek teoritis dari umur bearing dan rumus perhitungannya.

Hari ini, kami bertujuan untuk menerapkan teori tersebut ke dalam skenario praktis. Bagaimanapun juga, tujuan akhir dari memperoleh pengetahuan teoretis adalah untuk melayani kebutuhan teknik praktis. Beberapa insinyur telah meminta contoh perhitungan dunia nyata, jadi mari kita pelajari lebih dalam dengan menggunakan contoh dari artikel kami sebelumnya.

Mari kita tinjau kembali contoh motor vertikal. Berikut ini adalah detail bantalan yang relevan:

• Model bantalan: 6208
• Peringkat beban dinamis dasar bantalan: 29kN
• Beban dinamis yang setara dengan bantalan: P = 5.83kN

Mari kita juga memberikan beberapa parameter tambahan untuk bantalan ini:
Kecepatan bantalan: n = 1500rpm

Menggunakan rumus masa pakai bearingkita mendapatkan umur bantalan:

Di sini, p adalah koefisien perhitungan untuk bantalan. Ketika elemen gelinding bantalan adalah bola, p adalah 3, dan ketika elemen gelinding adalah roller, p adalah 10/3. Umur bantalan yang dihasilkan adalah 123,08, dalam jutaan putaran. Dikonversi ke satuan waktu yang lebih umum, kita dapatkan:

Umur bantalan yang dihitung adalah sekitar 1368 jam.

Dalam contoh ini, kami menggunakan skenario di mana bantalan berada di bawah beban tinggi. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa bantalan tidak cocok untuk aplikasi ini karena umurnya yang pendek. Jika motor beroperasi terus menerus, umur pengenal dasar hanya dapat menjamin kurang dari dua bulan pengoperasian bearing.

Artinya, jika kami memilih bantalan ini, kami hanya dapat menjamin bahwa 90% bantalan dapat beroperasi terus menerus selama dua bulan dalam kondisi ini.

Di atas adalah nilai umur bantalan yang diperoleh dengan menggunakan teori umur bantalan dasar.

Namun, seperti yang mungkin telah Anda ketahui, seperti pada artikel kami sebelumnya, seluruh proses perhitungan hanya mempertimbangkan beban pada bearing. Dengan kata lain, apa yang disebut umur bantalan terukur ini hanya mempertimbangkan dampak beban. Seperti yang telah kita bahas di artikel kami sebelumnya, setelah bertahun-tahun pengembangan dalam teori umur bearing modern, perhitungan ini tidak lagi memenuhi kebutuhan kita. Oleh karena itu, kita perlu menyesuaikan nilai ini lebih lanjut.

Artinya, kita perlu menghitung nilai umur bearing yang dimodifikasi. Sebagian besar perhitungan selanjutnya tidak menggunakan metode rumus karena perhitungan ini bisa jadi rumit, banyak proses atau teori referensi berasal dari eksperimen, dan ketiga, berbagai pemasok bearing dan standar bearing internasional telah memberi kita alat referensi yang lebih baik - grafik. Jadi, bagaimana kita menggunakan grafik ini? Mari kita telusuri hal ini dengan menggunakan contoh kita.

Masa Pakai Peringkat yang Disesuaikan dari Bantalan

Seperti yang telah diuraikan dalam artikel kami sebelumnya, rumus untuk masa pakai yang disesuaikan adalah sebagai berikut:

Untuk menentukan nilai akhir L_{10 jam} kita perlu mendefinisikan a1 dan a_iso.

01 Pertama, kita mendefinisikan a1.

Seperti yang telah kita bahas sebelumnya, a1 dikenal sebagai koefisien keandalan dari umur yang disesuaikan. Jika keandalannya adalah 90%, nilai a1 adalah 1. Untuk mesin serba guna yang digunakan di industri, kecuali jika diperlukan secara khusus, masa pakai bearing selalu didasarkan pada keandalan 90%. Oleh karena itu, dalam contoh ini, kita dapat langsung mengambil a1.

02 Kedua, kami menemukan_iso.

Metode standar untuk menghitung koefisien masa pakai yang disesuaikan a_iso bantalan mempertimbangkan faktor-faktor berikut:

• Beban bantalan
• Kondisi pelumasan (jenis dan viskositas pelumas, kecepatan, ukuran bearing, apakah aditif digunakan)
• Batas kelelahan bantalan
• Jenis bantalan
• Tegangan sisa dari bantalan
• Kondisi lingkungan
• Kontaminasi pada pelumas

Singkatnya, sebuah_iso adalah fungsi dari parameter berikut ini:

Dimana:

• η_c adalah faktor kontaminasi pada bearing,
• C_u adalah batas beban fatik bantalan,
• k adalah rasio viskositas pelumas bantalan.

Pertama, kami memilih faktor kontaminasi ηc dari bearing. Dalam standar ISO281 dan semua produsen bantalan katalog, terdapat tabel referensi untuk kriteria pemilihan sebagai berikut:

Dalam penerapan motor vertikal, berdasarkan pengalaman kami sebelumnya, faktor kontaminasi untuk bearing harus dipilih antara polusi cahaya dan kebersihan umum. Dalam hal ini, kami memilih faktor kontaminasi 0,6, yang sedikit lebih tinggi dari kebersihan umum.

Biar aku tambahkan,

Pemilihan faktor kontaminasi tidak memiliki rumus matematis yang spesifik untuk dirujuk. Umumnya bergantung pada tahun aplikasi bantalan pengalaman. Semakin banyak aplikasi yang kami temui, semakin banyak wawasan yang kami peroleh dalam pemilihan ini.

Karena bantalan yang dipilih adalah 6208, batas beban fatik C_u dari bantalan ini dapat ditemukan di katalog bantalan sebagai: 1.05kN

Nilai beban dinamis ekuivalen bantalan dihitung pada bab sebelumnya menjadi P = 5,83kN

Oleh karena itu, kita dapat memperoleh nilai perkiraan:

Selanjutnya, kita perlu membuat pilihan rasio viskositas yang sedikit lebih rumit, yaitu k. Karena keterbatasan ruang dalam bab ini, kami tidak akan menguraikan arti spesifik dari k dan cara memilih nilai ini. Kami akan menulis artikel lain untuk merincinya nanti. Untuk saat ini, kami hanya ingin menekankan bahwa untuk bearing, memilih pelumasan yang tepat sangatlah penting. Hal ini tidak hanya berkaitan dengan kualitas pelumas itu sendiri, tetapi juga dengan dampak pelumasan pada bearing.

Mengenai rasio viskositas,

Secara umum, kami berharap bahwa nilai pelumasan akhir yang dipilih k dapat dipilih antara 1 dan 4, dengan beberapa pertimbangan.

Jika nilai k yang dihitung dari nilai pelumasan yang dipilih adalah:

• Kurang dari 1, berarti pelumasan belum mencapai efek yang diinginkan. Tujuan pelumas adalah untuk memisahkan kontak baja-ke-baja antara jalur balap bantalan dan elemen gelinding. Jika k <1, ini menunjukkan bahwa pelumas belum memisahkan kontak baja-ke-baja, dan bantalan masih akan menghasilkan gesekan saat bekerja.
• Lebih besar dari 4, berarti terlalu banyak pelumas yang ditambahkan. Meskipun memisahkan kontak logam dengan sempurna, pelumas yang berlebihan pada bearing akan menghasilkan apa yang kita sebut sebagai torsi "drag loss". Ini adalah bagian yang sangat penting dari model gesekan bantalan. Dalam istilah awam, tujuan utama pelumasan adalah untuk mengurangi gesekan dan selanjutnya menurunkan suhu bearing. Namun, terlalu banyak pelumas juga dapat menghasilkan "gesekan", yang juga akan menghasilkan panas.

Oleh karena itu, kami telah memilih nilai pelumasan yang sesuai, dan nilai k akhir adalah 1,5.

Dengan dua parameter ini, kita dapat menemukan bagan berikut di ISO281 atau katalog produsen bearing.

Perhatian!

Ada beberapa diagram yang serupa, masing-masing untuk jenis bantalan yang berbeda. Kami telah memilih bantalan bola dalam alur, yang merupakan jenis bantalan bola radial. Oleh karena itu, pilihlah diagram yang sesuai berdasarkan jenis bantalan tertentu.

Dari diagram yang dipilih, kita bisa menentukan bahwa, di bawah aplikasi ini, aiso = 12.

Dalam contoh ini, umur pengenal terkoreksi akhir dari bearing 6208 adalah:

L_{10 jam} = a₁×a_iso×L_10h = 1×12×1367.6 = 16411.2

Pada motor vertikal ini, dalam kondisi pelumasan yang tepat, bearing pada akhirnya dapat beroperasi selama 16.410 jam.

Tujuan Perhitungan

Karena hasil perhitungan umur bearing tidak dapat secara akurat mencerminkan umur bearing yang sebenarnya, apa tujuan dari perhitungan ini?

Faktanya, banyak insinyur yang salah memahami perhitungan umur sebagai "meramal", mungkin karena namanya. Awalnya, tujuan mempelajari umur kelelahan bearing adalah untuk menetapkan nilai referensi, referensi umur. Seiring waktu, nilai referensi ini telah menjadi parameter untuk membandingkan dan memverifikasi kewajaran pemilihan bearing.

Faktanya, perhitungan umur bearing adalah pemeriksaan kapasitas beban bearing yang dipilih. Dengan kata lain, ini tentang memilih bantalan terkecil yang dapat memenuhi persyaratan umur. Dalam hal ini, perhitungan umur bantalan merupakan persyaratan untuk batas bawah kapasitas beban bantalan.

Bagaimana kita bisa memahami hal ini? Mari kita mulai dari proses pemeriksaan kehidupan:

Ketika para insinyur memverifikasi masa pakai bearing, manual desain mekanis dan material peralatan selalu memberikan beberapa nilai minimum untuk persyaratan masa pakai. Berikut ini adalah salah satu contohnya:

Tentu saja, beberapa produsen peralatan memberikan persyaratan masa pakai yang berbeda. Seringkali, nilai umur ini dipenuhi oleh bantalan dalam desain tradisional.

Dengan demikian, ketika merancang peralatan baru dan memverifikasi umur bearing, pendekatan berikut dapat digunakan:

• Jika umur bantalan yang baru dipilih kurang dari umur yang diperlukan: Kapasitas beban (dan umur yang sesuai di bawah beban ini) dari bantalan yang dipilih kurang dari bantalan yang sebelumnya memenuhi kondisi ini. Dengan kata lain, bearing yang dipilih terlalu kecil;
• Jika umur yang dihitung dari bantalan yang baru dipilih lebih besar dari atau sama dengan umur yang diperlukan: Kapasitas beban (dan umur yang sesuai di bawah beban ini) dari bantalan yang dipilih lebih besar daripada bantalan yang sebelumnya memenuhi kondisi ini. Dengan kata lain, bearing yang dipilih terlalu besar;

Memilih terlalu kecil atau terlalu besar, harus dalam kisaran yang wajar, dan kesetaraan absolut tidak boleh dikejar. Oleh karena itu, apabila mengamati "masa pakai yang diperlukan", kita akan mendapati bahwa nilai ini merupakan kisaran, bukan nilai absolut.

Oleh karena itu, perhitungan implisit umur bearing melibatkan verifikasi kapasitas beban bearing di bawah persyaratan umur yang wajar. Dengan kata lain, pilihlah bearing dengan ukuran yang wajar dalam kondisi kerja tertentu.

Dalam kehidupan nyata, karena kesalahpahaman konsep di atas, banyak "kesalahan operasi" yang terjadi:

(1) Umur bantalan yang dihitung harus memenuhi masa garansi peralatan.

Praktik ini mengacaukan pemeriksaan beban bearing dengan umur peralatan. Faktanya, pemeriksaan umur bearing tidak sama dengan "meramal", seperti yang dijelaskan dalam artikel sebelumnya.

Kondisi bearing yang sebenarnya bervariasi, dan teknisi tidak dapat menghitung setiap mesin satu per satu. Ini adalah kesalahpahaman oleh produsen peralatan tentang "perhitungan usia pakai bearing."

Konsep masa garansi menempatkan semua tanggung jawab pada produsen peralatan, sebuah konsep "garansi" yang jauh lebih luas daripada konsep yang dicakup oleh "perhitungan masa pakai," sehingga penerapan langsung seperti itu tidak tepat.

Tentu saja, beberapa insinyur, karena tekanan dari klien, dipaksa untuk memenuhi persyaratan umur "20 tahun". Di bawah mandat seperti itu, bantalan yang dipilih sering kali berukuran besar, yang tidak hanya menghasilkan inefisiensi ekonomi tetapi juga kesalahpahaman bahwa perhitungan umur yang lebih besar atau lebih lama tidak selalu lebih baik untuk bantalan.

(2) Semakin lama umur bantalan yang dihitung, semakin baik bunyinya.

Bahkan, hal ini juga menyesatkan dalam pemilihan bearing. Seperti yang saya sebutkan sebelumnya, perhitungan pemeriksaan umur bearing adalah pemeriksaan kapasitas beban minimum bearing dalam kondisi kerja.

Di sisi lain, juga harus ada batas kapasitas beban maksimum bantalan, yang merupakan batas atas kapasitas beban bantalan dalam kondisi kerja. Jika hasil perhitungan melebihi nilai ini, masalah akan terjadi pada bearing.

Inilah yang sering kita sebut sebagai "beban minimum bearing". Jika bantalan yang dipilih terlalu besar, dan umur bantalan yang dihitung dalam kondisi kerja panjang, yang berarti kapasitas beban bantalan sangat tinggi, mungkin tidak memenuhi persyaratan beban minimum bantalan.

Jika beban yang ditanggung oleh bantalan kurang dari beban minimum yang disyaratkan, masalah seperti selip elemen gelinding dapat terjadi di dalam bantalan, sehingga lebih rentan terbakar.

Memang, memahami konsep usia pakai bearing dapat menghasilkan banyak optimasi dalam desain. Ini termasuk:

Menilai apakah mungkin untuk mengurangi ukuran bearing sekaligus memenuhi persyaratan masa pakai;

Menyimpan catatan masa pakai berbagai bearing, dan mempertimbangkan pengurangan ukuran lebih lanjut jika secara konsisten terdapat sisa masa pakai.

Singkatnya, dalam praktik teknik, perhitungan umur bearing digunakan untuk memverifikasi kapasitas beban bearing, bukan untuk memaksimalkannya. Selain itu, umur yang dihitung ini tidak mencerminkan umur "sebenarnya" dari bearing.

Pemahaman yang tepat tentang konsep umur bearing membantu dalam pemilihan ukuran bearing yang benar.

Sayangnya, dalam pekerjaan yang sebenarnya, terkadang kita harus tunduk pada permintaan klien kita, meskipun kita yakin bahwa permintaan mereka secara teknis tidak masuk akal. Oleh karena itu, jangan ragu untuk membagikan artikel ini kepada mereka.

Ini mungkin merupakan artikel yang paling menantang untuk dipahami di situs web sejauh ini, terutama bagi para insinyur listrik. Jika ada yang memiliki pertanyaan, jangan ragu untuk meninggalkan komentar untuk diskusi.