Wanneer we het hebben over de levensduur van lagers dan bedoelen we het aantal omwentelingen (of het aantal bedrijfsuren bij een gegeven constant toerental) dat het lager roteert voordat de eerste verschijnselen van materiaalvermoeiing op een van de ringen of de rollichamen optreden.
Gelijke lagers werkend onder gelijke omstandigheden kunnen een verschillende levensduur bereiken. Als we de levensduur willen bepalen, moet er vanuit worden gegaan, dat lagers zorgvuldig gemonteerd, correct gesmeerd en behandeld zijn. De levensduur van een lager hangt af van het dynamisch draaggetal, de belastingen en het toerental. Ook andere zaken spelen in belangrijke mate mee zoals o.a. de keuze van as- en huispassing, uitlijning van de diverse constructiedelen en bedrijfstemperatuur. De theorie voor de levensduurberekening, vastgelegd in de ISO 281-norm, gaat uit van de verhouding tussen belasting en dynamisch draaggetal, gecorrigeerd met een aantal factoren. De formule is erop gebaseerd dat 90% van de lagers de berekende levensduur haalt. Om de optimale levensduur van een lager te bereiken is de selectie van het juiste lager natuurlijk een eerste vereiste. Dit is echter niet voldoende, omdat ook het juiste lager vroegtijdig zal uitvallen als de as- en huispassing niet goed zijn afgestemd.
De ISO-toleranties voor as en huis geven - samen met toleranties voor de boring en buitendiameter van een lager - de passing. De ISO-toleranties zijn in een vorm van tolerantievelden vastgesteld ten opzichte van de nullijn. De plaats van het tolerantieveld wordt aangeduid met een letter: grote letters voor huizen, kleine letters voor assen. De keuze van een passing is sterk afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden. De juiste keuze wordt bepaald door de z.g. rotatieverhouding. Bij een rotatieverhouding gaat het om de beweging van de lagerring (binnen- of buitenring) ten opzichte van de richting van de belasting. Er is sprake van een roterende belasting als de ring stilstaat en de belasting roteert, of als de ring roteert en de belasting stilstaat. Een stilstaande belasting is de situatie waarbij zowel de ring als de belasting stilstaat, of als beiden met dezelfde snelheid roteren. Een andere mogelijkheid is een onbepaalde belasting indien de richting van de belasting varieert, bijvoorbeeld door stoten en trillingen. Ook het materiaal van de as of het huis is een factor waarmee rekening moet worden gehouden. Aluminium bijvoorbeeld zet bij warmte meer uit dan staal. Maar ook andere zaken spelen mee, bijvoorbeeld een dunwandig huis, een holle as, hoge trillingen etc. De samenhang van het gehele ISO-passingstelsel in relatie tot keuzes, schema's en aanbevelingen voor losse, vaste en schuifpassingen wordt uitvoerig behandeld in catalogi van fabrikanten.
De basislevensduur is gedefinieerd in het aantal omwentelingen dat in de fabrikant in 90% van een groep van gelijke lagers wil bereiken. Typische levensduur is bestemd voor verschillende categorieën. Zie onderstaand schema:
|
Toepassingen |
Levensduur gemiddeld in uren |
|
Huishoudapparatuur |
300 – 3000 |
|
Handgereedschap en constructieve machines (korte gebruiksperiode) |
3000 – 8000 |
|
Liften en kranen, hoge betrouwbaarheid voor korte gebruiksperioden |
8000 - 12000 |
|
8h/dag, vertragingskasten en motoren gehele dag in gebruik |
10000 – 25000 |
|
8h/dag, gereedschapmachines, blowers gehele dag in gebruik |
20000 – 30000 |
|
Continue gebruik |
40000 – 50000 | |
Uitgebreide informatie over de levensduur van lagers. Roterende antifrictielagers zijn gemonteerd in een grote variëteit van configuraties. Over het algemeen is er een vuistregel voor het bepalen van een frictie begrensde snelheid in dit type lagers.
Frictie in een roterend lager als stelregel: Roterende lagers genereren warmte, die warmte kan een lager beschadigen. Rekening houdend met deze frictie is dit een vuistregel voor berekenen van een lager en zijn toelaatbare toerental in kogellagers en andere lagers met rollichamen:
( B + D ) . n/2 < 500,000
Waarin
B = boordiameter in MM D = buitendiameter in MM N = toerental in Rpm
Wanneer het gaat om selectie van een antifrictielager voor typische doeleinden vindt u in onderstaande tabel een globaal overzicht van de inzetbaarheid van een roterende antifrictie lager en kunt u globaal een lager selecteren.
|
|
Belasting richting |
Rstio van belasting |
Uitlijnfouten |
|
Lager type |
radiaal |
axiaal |
beide |
hoog |
medium |
laag |
hoog |
medium |
laag |
|
Axiaal lager |
|
Y |
|
|
Y |
|
|
|
Y |
|
Diepgroef kogellager |
Y |
|
Y |
|
Y |
|
|
Y |
|
|
Cilinder rollager |
Y |
|
Verschillende types |
|
Y |
|
|
|
Y |
|
Naaldlager |
Y |
|
|
Y |
|
|
|
|
Y |
|
Conisch rollager |
Y |
Y |
Y |
|
Y |
|
|
|
Y |
|
Zelfinstellend kogellager |
Y |
|
Y |
|
|
Y |
Y |
|
|
|
Zelf instellend sferisch lager |
Y |
|
Y |
|
Y |
|
Y |
|
|
|
Hoekcontact kogellager |
|
Y |
Y |
|
|
Y |
|
|
Y | |
Nu we al globaal bepaald hebben welk type lager we gaan inzetten, kunnen we dieper ingaan op het precies bepalen van een lager. Hiervoor hebben we twee gegevens nodig namelijk; de dynamische - en statische belasting. Statische belasting is belangrijk voor een lager bij laag toerental en hoge stootbelastingen en voor lagers die veel in stilstand staan. Dynamische belasting is belangrijk voor lagers die onderhevig zijn aan een relatief constant toerental en belasting. Specificaties statische belasting: De axiale en radiale krachten die in een roterend lager voorkomen kunt u d.m.v. een basisberekening als volgt bepalen:
Fstatic = Xsrad • Fsrad + Xsax • Fsax
Als er alleen radiale krachten aanwezig zijn, Fstatic = Fsrad Waar: Fstatic = de gecombineerde dynamische en statische belasting Fsrad = de statische radiale belasting Fsax = de statische axiale belasting Xsrad = de statische radiale factor (afmetingen) Xsax = de statische axiale factor (afmetingen)
De basis statische belastinggraad, coëfficiënt ( Co) kan als volgt berekend worden: Co = So • Fstatic Waar: Co = de basis belasting So = de statische veiligheidsfactor Fstatic = het gecombineerde, equivalent van statische belasting
In de volgende tabel vind u de So waarden die worden gevraagd voor laag geluidsniveau toepassingen in combinatie met het type lager:
Statische veiligheidsfactor (So)
|
|
Geluid niet belangrijk |
Normale geluidsproductie |
Stille geluidsproductie |
|
Belasting |
Bal |
rol |
Bal |
Rol |
Bal |
Rol |
|
Lichte belasting |
0.5 |
1 |
1 |
1.5 |
2 |
3 |
|
Normale belasting |
0.5 |
1 |
1 |
1.5 |
2 |
3.5 |
|
Stotende belasting |
> 1.5 |
> 2.5 |
> 1.5 |
> 3 |
> 2 |
> 4 | |
Wanneer het lager voor langere perioden stilstaat, of langzaam ronddraait met regelmatig slotende belastingen dan is de selectie gebaseerd op de basis belasting rating. De waarden van de basis belasting rating (Co) is voor elk lager te vinden in de datagegevens van het lager in de documentatie.
Dynamische belasting specificaties; De dynamische belasting specificaties voor een roterend lager zijn afhankelijk van de dynamische en statische belasting op een lager, in combinatie met de axiale en radiale belastingen. Daarom is het belangrijk om eerst de statische belasting te calculeren (zie hierboven). De axiale en radiale belastingen moeten worden vermenigvuldigd met de dynamische factoren, om tot een equivalent dynamische lager belasting te komen:
Fdyn = Xdrad • Fsrad + Xdax • Fsax Waar : Fdyn = Equivalent dynamische belasting Fsrad = Statisch radiale belasting in een lager Fsax = Statisch axiale belasting in een lager Xdrad = Radiaal dynamische factor Xdax = Axiaal dynamische factor Wanneer Fsax = 0 of relatief klein naar Fsax/Fdyn = e (de waarden van Fsrad, Fsax, en E zijn gegeven in de volgende tabel
|
Co / Fsax |
e |
Fsax / Fsrad < e |
Fsax / Fsrad > e |
|
|
|
Xdrad |
Xdax |
Xdrad |
Xdax |
|
5 |
0.35 |
1 |
0 |
0.56 |
1.26 |
|
10 |
0.29 |
1 |
0 |
0.56 |
1.49 |
|
15 |
0.27 |
1 |
0 |
0.56 |
1.64 |
|
20 |
0.25 |
1 |
0 |
0.56 |
1.76 |
|
25 |
0.24 |
1 |
0 |
0.56 |
1.85 |
|
30 |
0.23 |
1 |
0 |
0.56 |
1.92 |
|
50 |
0.20 |
1 |
0 |
0.56 |
2.13 |
|
70 |
0.19 |
1 |
0 |
0.56 |
2.28 | |
Dan; Fdyn = Fsrad Wanneer we het equivalent dynamische belasting hebben gecalculeerd, kunnen we met deze gegevens de dynamische belasting bekijken in de documentatie voor het selecteren van een lager. De in de catalogus vermelde belastingen moeten hoger zijn dan de berekende dynamische belastingen. Dit vanwege de veiligheidsfactor.
De in de catalogus vermelde dynamische belastingen zijn afhankelijk van de equivalent dynamische belasting en de gevraagde levensduur. De ISO-berekening voor de levensduur is;
Waar:
L = Basis berekende levensduur (miljoenen omwentelingen) C = Basis dynamische belasting P = Equivalent dynamische lager belasting m = Exponent in de levensduurberekening, m = 3 voor kogellagers m = 3.3 voor andere lagertypen. |