Levensduur van lagers: Hoe lang kunnen ze meegaan?

Wat is de levensduur van een lager?

Ten eerste is het essentieel om te verduidelijken dat de vraag "Hoe lang kan een lager worden gebruikt?" impliceert dat het lager al in gebruik is en vraagt naar de gebruiksduur.

Deze discussie omvat niet de opslagtijd van ongebruikte lagers.

De duur dat een lager kan worden gebruikt, hangt ook af van een andere norm, namelijk bij welke toestand wordt een lager als onbruikbaar beschouwd?

Over het algemeen beschouwen we een lager als defect wanneer het tijdens gebruik niet langer de ontworpen prestaties kan leveren. Falen van lagers wordt in twee situaties ingedeeld:

• Ten eerste verliest het lager volledig zijn functionaliteit en kan het niet draaien.
• Ten tweede verliest het lager gedeeltelijk zijn prestaties, maar kan nog steeds werken. Er zijn echter afwijkingen opgetreden in de werkingsprecisie, trillingen enz. van het assysteem.

Duidelijke uitleg voor de bovenstaande twee soorten lagers storingen zijn te vinden in de overeenkomstige storingsanalysenormen voor lagers. Of een "defect" lager als "onbruikbaar" wordt beschouwd, hangt echter af van de specifieke situatie van de gebruiker.

Er zijn verschillende manieren om het punt te bepalen waarop een lager "onbruikbaar" wordt:

Gebaseerd op de definitie van lager falen door vermoeidheidHet is wanneer de eerste slijtageplekken verschijnen op het rolelement of het loopvlakoppervlak. Op dit punt heeft het lager falen door vermoeidheid. Met andere woorden, als het lager eenmaal deze toestand heeft bereikt, is het "onbruikbaar".

Er zijn verschillende manieren om te bepalen wanneer een lager "onbruikbaar" wordt:

Ten eerste, volgens de definitie van het falen van lagermoeheid, is dit het moment waarop de eerste spalk van moeheid verschijnt op het rolelement of het loopvlakoppervlak. Op dat moment heeft het lager falen door vermoeidheid ervaren. Met andere woorden, het lager wordt in deze toestand "onbruikbaar".

Ten tweede, in de werkelijke werkomstandigheden, wanneer de eerste vermoeiingsscheur verschijnt, verandert de werkende status van het lager soms niet beduidend. Er is bijvoorbeeld geen merkbare toename van de lagertrilling. Vooral in de eerste fasen van het falen kan het moeilijk zijn om dit te detecteren. Op dat moment is de temperatuur van het lager over het algemeen normaal. In de ogen van veel gebruikers is dit lager nog steeds "bruikbaar".

Ten derde, als de bovenstaande situatie zich blijft ontwikkelen, gaat het lager kapot, wat uiteindelijk leidt tot een toename van de lagertrilling en -temperatuur. Op dat moment kun je bepalen of het lager "onbruikbaar" is volgens de trillings- of temperatuurnormen van de verwante apparatuur. Daarom komt de norm van "onbruikbaarheid" van relevante normen. Voordat deze norm wordt bereikt, kan het lager al "ziek" zijn, maar het is nog steeds "bruikbaar".

Ten vierde, in sommige gevallen waar de vereisten voor asnauwkeurigheid niet hoog zijn, zelfs in de bovenstaande situatie, zolang het lager kan draaien, wordt het beschouwd als bruikbaar. Het wordt pas als "onbruikbaar" beschouwd op de dag dat het vast komt te zitten en niet meer kan draaien.

Voordat we de vraag "hoe lang een lager nog bruikbaar is" analyseren, moeten we dus bepalen wat de norm voor "nog bruikbaar" is. Anders zou het onmogelijk zijn om die bruikbaarheid te bespreken.

De factoren die de bruikbaarheid van een lager beïnvloeden

We hebben eerder de verschillende criteria besproken om te bepalen of een lager nog bruikbaar is en we hebben het concept van lagerfalen geïntroduceerd. Als we het hebben over de bruikbaarheid van een lager, moeten we eerst een standaard vaststellen en vervolgens de factoren onderzoeken die deze standaard beïnvloeden.

Over het algemeen is de berekening van de nominale levensduur een veelgebruikte verificatiemethode voor lagers. Voor onze discussie kunnen we de definitie van deze berekening gebruiken, namelijk de tijd tot het eerste storingspunt optreedt in het lager.

Zoals we weten bestaat een lager uit onderdelen zoals wentellichamen, kooien, loopvlakken, afdichtingen en vet. Als een onderdeel van een lager defect raakt, wordt het hele lager als defect of "onbruikbaar" beschouwd.

Als we kijken naar de verschillende onderdelen van een lager, hebben we het volgende:

Rollende elementen en races:

De levensduur van een lager wordt meestal bepaald door de vermoeiingslevensduur, die gerelateerd is aan de belasting en snelheid van het lager. Aldus, wordt de levensduur van de rollende elementen en de rassen van een lager beïnvloed door de lading en de snelheid van het lager. Verschillende belastingen en snelheden resulteren in verschillende lagerlevensduren. Uiteraard kunnen werktuigbouwkundig ingenieurs deze factoren zien in de berekening van de lagerlevensduur.

Om dit eenvoudig te illustreren: een lager dat met de hand ronddraait (gelijk aan geen belasting, lage snelheid) kan bijna niet slijten, wat een zeer lange levensduur impliceert (bijna oneindig). Hetzelfde lager kan het echter snel begeven bij een grote belasting en hoge snelheid. Daarom moet bij het schatten van de vermoeiingslevensduur van een lager rekening worden gehouden met de belasting en de snelheid. Een eenvoudige vraag als "hoe lang gaat een lager mee?" kan geen antwoord geven.

Kooien:

Kooien staan onder wisselende spanning binnen een lager en onder normale omstandigheden zullen ze ook vermoeidheid ondervinden. Wanneer de bedrijfsomstandigheden veranderen, kunnen kooien ook extra worden belast.

Onder normale omstandigheden is de belasting van de kooien echter aanzienlijk lager dan die van de wentellichamen en de loopvlakken. Daarom overschrijdt in de meeste gevallen de vermoeiingslevensduur van de kooien die van het lager. (Uitzonderingen doen zich voor onder abnormale bedrijfsomstandigheden.) Bovendien kunnen kooien van verschillende materialen beïnvloed worden door de omgevingstemperatuur, waar we hier niet verder op in zullen gaan.

Afdichtingen:

Voor contactloze afdichtingen zoals stofafdekkingen, die doorgaans geen grote belastingen ondervinden, kan de vermoeiingslevensduur als bijna oneindig worden beschouwd (behalve onder abnormale omstandigheden). Als we echter rekening houden met de chemische reacties tussen de stofkap en de externe omgeving, zoals vervuilende stoffen (bijvoorbeeld langzame oxidatie), is een extra evaluatie nodig.

De levensduur van contactafdichtingen, meestal gemaakt van rubber, wordt beïnvloed door slijtage aan de lip en de chemische reacties tussen het afdichtingsmateriaal zelf en de externe omgeving, inclusief verontreinigende stoffen (zoals langzame oxidatie). De slijtage aan de afdichtingslip is gerelateerd aan de druk van de lip, de relatieve bewegingssnelheid en de slijtvastheid van het afdichtingsmateriaal. Fabrikanten van afdichtingen moeten over relevante testgegevens beschikken.

Smering:

Rollagers worden gewoonlijk gesmeerd met vet, waarvan de levensduur kan worden geschat aan de hand van de algemene levensduur van smeermiddelen. Geïnteresseerde lezers kunnen boeken raadplegen zoals "Motor Lager Toepassing Technology" en "Motor Bearing Failure Diagnosis and Analysis" voor berekeningen.

Bovendien is het vet in niet-operationele lagers (in niet-lopende toestand) onderhevig aan oxidatie door de lucht. Deze informatie is verkrijgbaar bij de betreffende fabrikanten.

Hoe lang kunnen lagers worden gebruikt?

Na het bespreken van de normen voor lagergebruik en de factoren die van invloed zijn op hoe lang een lager kan worden gebruikt, is het tijd om een duidelijk antwoord te geven aan de ingenieurs die gebrand zijn op de resultaten.

Het is nauwkeuriger om te zeggen dat dit eerder een vereiste is dan een antwoord. Want wanneer motoringenieurs constructies ontwerpen en lagers selecteren, moeten ze rekenen op basis van deze levensduur. Anders kan het selectieproces niet worden voltooid.

Over het algemeen zijn de vereisten voor de levensduur van lagers in gewone kleine en middelgrote industriële motoren te vinden in handleidingen voor mechanisch ontwerp en technische handleidingen van lagerleveranciers.

Hoewel er enkele verschillen zijn in deze aanbevolen waarden, komen ze grotendeels overeen. Normaal gesproken wordt bij berekeningen uitgegaan van een levensduur tussen 20.000 en 40.000 uur.

Merk op dat dit bereik geen melding maakt van snelheid, belasting, lagertype, enz. Daarom is dit een ontwerpeis en als de werkelijke levensduur van een lager niet aan deze eis kan voldoen, moet overleg worden gevoerd met de relevante fabrikanten.

Zelfs als dergelijke discussies ontstaan, betekent dit niet dat het lager niet aan de eisen voldoet, aangezien er veel relevante factoren in het spel zijn.

Tot slot geldt dit bereik alleen voor algemene industriële motoren. Voor gespecialiseerde apparatuur kunnen de vereisten verschillen. Bijvoorbeeld huishoudelijke apparaten, windenergieapparatuur, enz. Ingenieurs kunnen voor deze gevallen de relevante normen raadplegen.