אורך חיים צפוי

  • גלגלי שיניים
  • מיסבים לינאריים מדויקים
  • בוכנות אלקטרומכאניות

ברגים כדוריים

תוחלת חיים ממוצעת L10

 

תוחלת החיים הממוצעת של בורג כדורי היא מספר המחזורים (או מספר שעות העבודה במהירות קבועה נתונה) שהבורג מסוגל לעמוד בהם לפני שסימני עייפות החומר הראשונים (התפוררות) מופיעים על אחת ההברגות.

בבדיקות מעבדה ומניסיון מעשי, ניכר שלברגים כדוריים זהים, הפועלים בתנאים זהים, יש תוחלת חיים שונה ומשום כך זו תוחלת חיים ממוצעת. בהתאם להגדרות התקן העולמי, זו תוחלת החיים של 90% מקבוצה גדולה של ברגים כדוריים זהים, הפועלים בתנאים זהים (מערך, עומס אופקי ומרכזי, מהירות, תאוצה, שימון, טמפ' וניקוי).

תוחלת החיים בפועל של בורג כדורי לפני שהוא מפסיק לתפקד, נקראת "חיי פעילות". הפסקת התפקוד נגרמת לרוב משחיקה

ולא מעייפות החומר (התפוררות);

שחיקה של המערכת המחזורית, איכול, השחתה ובאופן כללי יותר,

אובדן המאפיינים התפקודיים הנדרשים. הניסיון הוכיח שהתאמה כזו תעזור בבחירת הבורג המתאים ולהשיג את חיי הפעילות הרצויים.

יש לקחת בחשבון גם דרישות מבניות, כמו חוזק קצוות הבורג והוספת מצמדות, בהתאם לעומס הנמצא על המרכיבים הנ"ל.

ברגים פלאנטריים

חישוב אורך חיים

תוחלת החיים של בורג גלילי, או אם תרצו אורך החיים של המערכת, מסומנת כ- L10 או Lh ונתונה כסטנדרט בסבירות של 90%.

במקרה בו נדרשת ודאות גבוהה יותר, יש להכפיל את L10 או Lh בפקטור האמינות המסונן כ- fr (ראה בטבלה משמאל).

RS_LS01


תוחלת החיים באומים בודדים מחושבת בנוסחה הבאה:

RS_LS03

או בנוסחה זו:

RS_LS04

frאמינות [%]
190
0.6295
0.5396
0.4497
0.3398
0.2199

אם אורך החיים קבוע מראש, מחשבים את העומס הדינמי כך:

RS_LS05


אורך החיים בפועל (בשעות) מכונה Lhn ומחושב כך:

RS_LS06


פקטור השימוש במערכת בורג הרולרים FN מחושבת כך:

RS_LS07

חישוב אורך החיים הצפוי של בורג עם העמסה תחילית (preloaded nut) מחושב באופן הבא: ראשית יש לחשב את הערך התיאורטי בעבור כל מחצית של האום*, תוך שימוש בנתון העומס הדינמי C וכן בעומס הצירי הרלוונטי (לרבות השפעת ה- preloading) הרלוונטי לאותה מחצית האום והמסומן כ- Fma.

*להסבר מפורט אודות העמסה תחילית וחלוקת האום למחציות, אנא פנה לפרק אודות העמסה תחילית

לאחר חישוב אורך החיים בגין כל מחצית האום בנפרד, ניתן לחשב את אורך החיים הצפוי הכולל של המערכת L10  לפי הנוסחה.

RS_LS08

מסילות לינאריות

אורך חיים

חיי מסילה ליניארית מוגדרים כמרחק הקווי הכולל שעובר הרוכב לאורך המסילה בטרם מופיע הסימן הראשון לעייפות חומר על הכדורים או על המסלולים.

בטיחות העומס הסטאטי, המוגדרת כיחס בין שיעור העומס הסטאטי ושקול העומס הסטאטי, מבטאת את רמת הבטיחות כנגד מעוות יתר קבוע של המסלול והאלמנטים המתגלגלים. ניסיון מראה, שכתלות בתנאי המגע, לחץ הרציאני מקסימאלי של 4200 עד 4600 MPa הינו מותר באזור של עומס מקסימאלי ללא השפעה על איכויות הריצה של המסב.

שיטות לחישוב העומסים הדינאמיים והסטאטיים, המתאימות למסילות ליניאריות מטווח הגדלים הנורמאלי נמצאות ב- DIN 636, חלק 2. רכיבים נושאי עומס של סידור המסב, מסילה, רוכב וכדורים, חייבים להיות בנויים מפלדת מסבים מוקשה באיכות גבוהה ולהיות מיוצרים עפ"י טכניקות מאושרות. במסלולי המסילות והרוכב קיימים יחסי עקמומיות דומים (נישוק), שיכולים לנוע מ- 0.52 עד 0.6.  ארבעת מסלולי מערכת ההנחיה מסודרים על מנת לספק תצורת עומס סימטרית עם זווית מגע נחוצה.

תקן DIN קובע גם את התהליך לחישוב שעור החיים הבסיסי. אלה החיים המושגים, בוודאות של 90%, עם חומרים זמינים, איכות ייצור נורמאלית ותנאי הפעלה נורמאליים.

חיים

חיי מסילה ליניארית מוגדרים כמרחק התנועה (או מספר שעות הפעלה במהלך ותדירות קבועים) טרם הופעת הסימנים הראשונים של עייפות חומר על המסלול או על האלמנטים המתגלגלים.

בניסויי מעבדה ובשימוש מעשי, נמצא שחיי מסבים דומים לכאורה, תחת תנאי ריצה זהים לחלוטין, יכולים להיות שונים. על כן, חישוב גודל המסב המתאים דורש הבנה מלאה של תפיסת חיי מסב. כל התייחסות לשיעור עומס דינאמי של מסילות ליניאריות ישימה לשיעור החיים הבסיסי, המוגדר ב- ISO, בו החיים מוגדרים כמה שהושג או נעבר ע"י 90% מקבוצה גדולה של מסבים זהים. רוב המסבים מגיעים לחיים ארוכים יותר ומחצית ממספר המסבים הכולל מגיעים לפי חמישה משעור החיים הבסיסי.

בנוסף לשיעור חיים, קיימת גם תפיסה של "חיי שירות". הכוונה בכך היא לתקופת הזמן, עבורה מסב ליניארי נתון נשאר מתפקד בתנאי הפעלה נתונים. מסיבה זו, חיי השירות של מסב אינם תלויים בהכרח בעייפות, אלא גם בשחיקה, חלודה, כשל אטמים ועוד.

 

חישוב חיים

החיים של מסילות ליניאריות יכולים להיות מחושבים באופן מדויק ואמין יותר, ככל שפרמטרי ההפעלה ידועים או ברי חישוב באופן מדויק יותר.

שיעור חיים בסיסי עפ"י ISO. השיטה הפשוטה ביותר לחישוב של שיעור חיים בסיסי עבור מסילה ליניארית הינה להשתמש במשוואה הבאה:

life1

כש:

L10= שיעור חיים בסיסי, 10^5 מטר.

C= שיעור עומס דינאמי, ניוטון

P= שקול עומס דינאמי במסב, ניוטון

 

כאשר אורך המהלך והתדירות הינם קבועים, לרוב, קל יותר לחשב את שיעור החיים הבסיסי בשעות פעילות, תוך שימוש במשוואה:

life2

כש:

L10h= חיים נומינאליים בשעות פעילות

s= מהלך, מ"מ

n= תדירות מהלך, min^-1 (מספר תנועות מקצה אחד לשני וחוזר חלילה).

שיעור חיים מכוונן

במשוואת החיים שלמעלה, ניתן שיקול דעת להשפעה של עומס על חיי מסב נתון. כאשר משמש המסב ליישומים רגילים, חישוב שיעור חיים בסיסי הינו מתאים, כיוון שעפ"י ניסיון, הערך של L10 לוקח גם בחשבון את השפעת השימון.

ראוי גם להתבונן יותר מקרוב על גורמים אחרים, שעלולים להשפיע על חיי מסב. עושים זאת ע"י שימוש במשוואה הבאה:

)3 Lns=c1∙c2∙(

כש:

Lns= שיעור חיים מכוונן

c1= גורם אמינות

c2= גורם עבור תנאי פעולה

חישוב שיעור החיים המכוונן Lns מניח מראש שתנאי ההפעלה מוגדרים במדויק ושעומס המסב יכול להיקבע בדיוק, ז"א, שהעומס הכולל, כפיפת מוט ועוד, נלקחים בחשבון בחישוב. אם מונח שהאמינות של 90%,  המקובלת בד"כ, הינה ראויה וכמו כן, שהמסבים מיוצרים מחומרים המתאימים לשיעור העומס הדינאמי הנתון ושתנאי ההפעלה נורמאליים, אז c1=c2=1. במקרים כאלה השיעור הבסיסי והשיעור המכוונן זהים.

גורם c1 עבור אמינות

גורם c1 משמש בחישוב חיי מסב עם הסתברות להשגה או מעבר של 90% . הערכים המתאימים עבור c1 ניתנים בטבלה.

אמינות
%
Lns c1
90L10S1
95L5S0.62
96L4S0.53
97L3S0.44
98L2S0.33
99L1S0.21

בוכנות גז

בוכנות גז

שולחנות XY

שולחנות XY

סליידרים

אורך חיים צפוי

על מנת לאמוד את אורך החיים של המיסבים הליניאריים, יש להשתמש בחישוב הבא,בתנאי שתנאי ההרכבה המומלצים, השימון וההגנה מאבק ולכלוך נשמרים.

slidelife

L = אורך חיים צפוי במטרים

C = עומס דינאמי אפקטיבי בניוטון (N)

P = עומס שקול בניוטון (N)

e = 10/3 עבור גלילים וסיכות, 3 עבור כדורים

1.15 = פקטור אמפירי לחומרים שבשימוש

ft = פקטור תיקון עבור השפעות טמפרטורה

fh = פקטור תיקון עבור דרגות הקושי של מסלולי הכדורים (מתחת ל-58 רוקוול)

גלגלי שיניים

גלגלי שיניים

מיסבים לינאריים מדויקים

מיסבים לינאריים מדויקים

בוכנות אלקטרומכאניות

בוכנות אלקטרומכאניות