Tuổi thọ làm việc của một Vòng bi SKF được định nghĩa là số vòng quay hoặc số giờ làm việc ở một tốc độ nào đó mà ổ lăn thực hiện được trước khi xuất hiện dấu hiệu mỏi vật liệu đầu tiên (vật liệu bị tróc) trên rãnh lăn của vòng trong hoặc vòng ngoài hoặc trên các con lăn.
Trong những điều kiện có thể kiểm soát được trong phòng thí nghiệm, có vẻ như các ổ lăn giống nhau, làm việc tuy nhiên, trong những điều kiện như nhau có tuổi thọ khác nhau. Do đó, một định nghĩa rõ ràng
hơn của “tuổi thọ Vòng bi” cơ bản là để tính toán kích cỡ vòng bi Tất cả các thông tin được SKF trình bày liên quan đến tải trọng danh định dựa trên tuổi thọ kỳ vọng sẽ đạt được hay vượt quá của 90% số vòng bi trong một nhóm lớn vòng bi giống nhau.
Tuổi thọ của một vòng bi được biểu thị bằng số vòng quay hoặc thời gian làm việc ở một tốc độ nào đó mà vòng bi vẫn hoạt động được trước khi có dấu hiệu đầu tiên của hiện tượng mỏi kim loại (vết tróc) xuất hiện trên rãnh lăn của vòng trong hay vòng ngoài hoặc trên vòng bi. Bảng 2 cung cấp các hệ số quy đổi thường được sử dụng cho các đơn vị tính tuổi thọ vòng bi ngoài đơn vị triệu vòng quay.
Tuổi thọ danh định dựa trên định nghĩa đã nêu phải đáp ứng được các kỳ vọng tuổi thọ cần thiết của một ứng dụng vòng bi nào đó. Trong trường hợp không có kinh nghiệm trước đó, các trị số tham khảo liên quan đến tuổi thọ đặc trưng của các ứng dụng khác nhau.
Do bản chất của tuổi thọ vòng bi mang tính thống kê, cần phải nêu rõ thời gian hư hỏng của một ổ lăn sử dụng trong một ứng dụng nào đó chỉ có thể liên quan đến tuổi thọ danh định của nó nếu xác suất hỏng của vòng bi này có thể được xác định tương quan với lượng vòng bi tổng thể làm việc trong cùng điều kiện. Giả sử, nếu một vòng bi lắp trong một cụm quạt bị hư trên tổng số 200 vòng bi lắp trong cùng ứng dụng và làm việc trong cùng điều kiện sẽ cho một xác suất hỏng chỉ là 0,5% (tuổi thọ được khảo sát L0,5), như vậy độ tin cậy của ứng dụng là 99,5%.
Trong nhiều năm qua, nhiều khảo sát về hư hỏng vòng bi sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau đã được thực hiện ở một lượng rất lớn vòng bi (nhiều triệu ổ lăn) cho thấy hư hỏng là một hiện tượng hiếm khi xảy ra và không trực tiếp liên quan đến vết tróc trên rãnh lăn. Điều này cho thấy các quy tắc thiết kế dựa trên độ tin cậy (xác suất) 90% và việc sử dụng các hệ số an toàn tĩnh và động có thể đem lại các giải pháp “gia cường” cho ổ lăn sẽ giúp tránh các hư hỏng đặc trưng do hiện tượng mỏi kim loại gây ra. Thực vậy, các hư hỏng khảo sát được tại hiện trường phần lớn liên quan đến và là hậu quả của sự mài mòn, ẩm ướt, gỉ sét, lắp đặt không đúng kỹ thuật, mối lắp với trục/gối không phù hợp, vòng bi bị trượt, nhiễm bẩn hoặc các hư hỏng do vòng cách, phớt hoặc hệ thống bôi trơn bị hỏng gây ra.
Tính tuổi thọ vòng bi SKF
Tuổi thọ danh định cơ bản
Tuổi thọ danh định cơ bản theo tiêu chuẩn ISO 281 được tính theo công thức
L10=(C/P)p
Nếu tốc độ không thay đổi, thông thường tuổi thọ sẽ được tính theo số giờ hoạt động, sử dụng công thức
L10h = (106 /60 n) L10
Trong đó
L10 = tuổi thọ danh định cơ bản (với độ tin cậy 90%) [triệu vòng quay]
L10h = tuổi thọ danh định cơ bản (với độ tin cậy 90%) [giờ hoạt động]
C = tải trọng động danh định cơ bản [kN]
P = tải trọng động tương đương tác dụng lên ổ lăn [kN]
n = tốc độ [v/ph]
p= số mũ của công thức tính tuổi thọ
– Đối với ổ bi, p = 3
– Đối với ổ lăn, p = 10/3
Tuổi thọ danh định theo SKF
Đối với các vòng bi hiện đại có chất lượng cao, tuổi thọ danh định cơ bản có thể có chênh lệch đáng kể so với tuổi thọ làm việc thực tế trong một ứng dụng nào đó. Tuổi thọ làm việc trong một ứng dụng cụ thể còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như bôi trơn, độ nhiễm bẩn, kỹ thuật lắp ráp và các điều kiện của môi trường.
Do đó, tiêu chuẩn ISO 281 sử dụng một hệ số điều chỉnh tuổi thọ để bổ sung cho tuổi thọ danh định cơ bản. Hệ số điều chỉnh tuổi thọ của SKF aSKF sử dụng khái niệm tương tự của tải giới hạn mỏi Pu như trong tiêu chuẩn ISO 281. Các giá trị của Pu được kê trong bảng thông số kỹ thuật. Giống tiêu chuẩn ISO 281, hệ số điều chỉnh tuổi thọ của SKF aSKF có tính đến yếu tố điều kiện bôi trơn (tỷ số độ nhờn k, ) và một hệ số nc về độ nhiễm bẩn để phản ánh điều kiện làm việc của ứng dụng bằng công thức tính Tuổi thọ danh định vòng bi SKF theo tiêu chuẩn ISO 281:1990/Amd 2:2000
Lnm = a1 aSKF L10 = a1 aSKF L10 (C/P)p
Nếu tốc độ không thay đổi, tuổi thọ có thể được tính theo số giờ hoạt động bằng công thức
Lnmh = (106 /60 n)Lnm
Trong đó
Lnm = tuổi thọ danh định theo SKF (với 100 – n) % độ tin cậy) [triệu vòng quay]
Lnmh = tuổi thọ danh định theo SKF (với 100 – n) % độ tin cậy) [giờ hoạt động]
L10 = tuổi thọ danh định cơ bản (với 90% độ tin cậy) [triệu vòng quay]
a1 = hệ số điều chỉnh tuổi thọ với độ tin cậy ( bảng 1, các giá trị theo tiêu chuẩn ISO 281)
aSKF = hệ số điều chỉnh tuổi thọ SKF (giản đồ 1 đến 4)
C = tải trọng động cơ bản danh định [kN]
P = tải trọng động tương đương lên ổ lăn [kN]
n = tốc độ vòng quay [v/ph]
p = số mũ của công thức tính tuổi thọ
– Đối với ổ bi, p = 3
– Đối với ổ lăn, p = 10/3
Hệ số n biểu thị xác suất hỏng, là sự khác biệt giữa độ
tin cậy theo yêu cầu và độ tin cây 100%.
