ポンプ、モーター、ギアボックス、または生産機械用のベアリングを選択する場合、エンジニアが通常求める最初の値は L10 ベアリングの寿命です。簡単に言うと、L10 は、軌道または転動体に材料疲労が現れる前に、同一のベアリングのグループの 90% が完了すると予想される回転数または運転時間です。これは統計的な評価であり、単一のベアリングの正確な故障予測ではありません。
L10 はほぼすべてのベアリングのカタログに記載されているにもかかわらず、平均寿命と混同されたり、保証された交換間隔として扱われたりすることが多いため、この説明は重要です。どちらの解釈も正しくありません。
L10の「10」は何を意味しますか？
「10」は、ISO 281 定格寿命の計算で使用される 10% の故障確率を表します。 100 個の同一のベアリングが同じ荷重、速度、潤滑、温度下で動作した場合、約 10 個は計算上の L10 寿命中に転がり接触疲労により破損すると予想されますが、残りの 90 個は少なくともその期間は動作するはずです。
L10は90％の信頼性で定義されるため、基本定格寿命とも呼ばれます。対照的に、L50 生存期間中央値は生存率 50% に相当するため、より長くなりますが、サイジングや安全計画に使用されることはほとんどありません。
メーカーが使用する L10 ベアリング寿命計算式
すべての L10 計算は、ISO 281 の同じ基本方程式を共有します。 L 10 = ( C / P ) p 、数百万回転で表されます。
時間単位で存続するには、次を使用します。 L 10時間 = [10 6 / (60 × n )] × ( C / P ) p 、ここで n は動作速度 (r/min) です。
- C = 基本動的定格荷重 (ニュートンまたはキロニュートン)
- P = 等価動圧軸受荷重、C と同じ単位
- p = 寿命指数: ボールベアリングの場合は 3、ローラーベアリングの場合は 10/3
ベアリングが純粋なラジアル荷重を受ける場合、P は加えられたラジアル荷重に等しくなります。ラジアル荷重とアキシアル荷重の両方が存在する場合、P は次のように計算されます。 P = X F r Y F a 、ベアリングカタログのラジアル係数とアキシャル係数を使用します。
数式の使用方法: 実践的なウォークスルー
L10 の寿命を改善する最も早い方法は、C/P 比を高めることです。
p = 3 のボールベアリングの場合、C/P が 2 倍になると、L10 の寿命は 2 倍に増加します。 3 = 8. この大きな変化は、ベアリングのサイズとシリーズの選択が耐用年数にこれほど大きな影響を与える理由を説明しています。
| C/Pレシオ | 相対寿命 (p = 3) | 例 L10h 1,500 r/min |
|---|---|---|
| 1 | 1 | 11時間 |
| 5 | 125 | 1,389時間 |
| 10 | 1,000 | 11,111時間 |
| 15 | 3,375 | 37,500時間 |
たとえば、モーターが 1,500 r/min で動作し、選択されたベアリングの C/P = 10 がある場合、推定 L10h は約 11,111 時間になります。より重いシリーズで比率が C/P = 15 に上昇すると、推定寿命は約 37,500 時間に跳ね上がります。
ほとんどの産業用モーターおよびポンプのアプリケーションでは、標準のエンベロープ サイズが使用されます。穴径が決まっている場合は、 62シリーズ深溝玉軸受 コンパクトさと耐荷重のバランスが優れているため、実用的な最初の選択肢となります。
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L10 フォーミュラは、ベアリングが清潔で十分に潤滑され、異常な位置ずれがなく正しく取り付けられていることを前提としています。実際の寿命は、使用条件が悪い場合には計算値より短くなり、負荷が軽く環境がクリーンな場合には長くなることがあります。
ベアリングの寿命に影響を与える主な要因
- 荷重: ボール ベアリングの式では P が指数 3 で表されるため、荷重が高くなると寿命が大幅に短くなります。
- 速度: 速度は 1 時間あたりの応力サイクル数を変化させ、潤滑剤の膜厚に影響します。
- 潤滑: 適切な粘度と適切な再潤滑間隔により、表面が金属同士の接触から保護されます。
- 汚染: 汚れや摩耗粉により軌道面が凹み、早期疲労が発生します。
- 温度: 温度が上昇すると、グリースの寿命が短くなり、時間の経過とともに材料の硬度が変化する可能性があります。
- 取り付け精度: ハウジングの位置ずれや真円度のずれにより、局所的な応力が増大します。
ISO 281 の調整後の定格寿命は次のとおりです。 L nm = a 1 × a ISO × L 10 。 a1 係数は 90% を超える信頼性レベルに合わせて調整され、aISO は潤滑品質、汚染レベル、疲労限界、軸受材質を考慮します。
L10の計算で寿命が不足し、軸径を大きくできない場合は、 63シリーズ深溝玉軸受 同じボア内でより高い動的定格荷重を提供できるため、次のステップとなることがよくあります。
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平均寿命 L50 は L10 よりも数倍長いことがよくありますが、その時点までにグループ内のベアリングの半分が故障すると予想されるため、設計には適切ではありません。
複数のベアリングを備えた機械では、システムの L10 寿命は最も弱いベアリングの L10 寿命よりも短くなります。システム内のいずれかのベアリングが故障すると、機械は停止します。したがって、個々の L10 値を合計しないでください。 1 つのコンポーネントではなく、システム全体のメンテナンスを計画します。
コンパクトな自動化メカニズムでは、 フランジシリーズ深溝玉軸受 薄いハウジングではスペースが節約されますが、正しい荷重計算による同じ L10 評価が必要です。
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L10 の寿命を延ばすには、等価荷重を減らし、動定格荷重を増やし、ベアリングを汚れや潤滑損失から保護することを順番に実行してください。
- 回転部品のバランスをとり、振動を低減することで動的負荷を最小限に抑えます。
- 荷重が軌道面全体に均等に分散されるように、はめあいとクリアランスを調整します。
- 単に重そうなベアリングではなく、より高い C/P 比を持つベアリング シリーズを選択してください。
- 正しい潤滑剤グレード、粘度、充填量、および再潤滑間隔を使用してください。
- ほこり、水、またはプロセスの破片が存在する場所では、シールまたはシールドを使用してください。
- 温度と振動を監視して、致命的な故障が発生する前にトラブルの初期の兆候を捉えます。
アプリケーション固有の選択と取り付けの確認については、メーカーの エンジニアリングサポート 通常はこれが最速のルートです。
ベアリングカタログで確認すること
動定格荷重 C は比較する最初の値ですが、重要な数値はそれだけではありません。
- 基本動定格荷重C：L10の計算式で使用する荷重値
- 制限速度: オイルまたはグリース潤滑あり
- シールのタイプ: オープン、シールド、またはシール
- 疲労限界荷重P u : 調整寿命の計算に役立ちます
- 精度等級: 通常、P6、P5、またはそれ以上の等級
これらの値は、標準化されたテストと製造の一貫性から得られます。材料の品質、熱処理、表面仕上げ、形状を管理するメーカーは、通常、計算値に近い L10 散乱値を提供します。評価値は、 技術データセクション .
制限事項: L10 は寿命の予測ではありません
L10 は転がり接触疲労のみをカバーします。多くのベアリングは、摩耗、腐食、電気的損傷、潤滑不良、汚染により疲労する前に取り外されます。
- 粒子による摩耗
- 湿気または攻撃的な媒体による腐食
- 静止時の衝撃荷重や振動によるブリネリング
- 迷走電流による電気的ピッチング
- 高温での潤滑剤の劣化
このような場合、疲労計算式では L10 に到達するはずであると示されているにもかかわらず、ベアリングは計算上の L10 に到達しない可能性があります。 L10 計算をサイジングおよび比較ツールとして使用し、適切なメンテナンスでアプリケーションを保護します。
よくある質問
L10 ベアリングの寿命の簡単な定義は何ですか?
L10 は、同一のベアリングのグループの 90% が疲労破壊するまでに達するか、それを超える寿命です。残りの 10% は早期に故障する可能性があります。
ボールベアリングの L10 式とは何ですか?
ボールベアリングの場合、L10 = (C/P) 3 百万回転。時間単位では、L10h = [10 6 / (60n)] × (C/P) 3 .
L10は平均寿命と同じですか？
No.L10は90%の信頼性寿命です。寿命中央値 L50 はより長いですが、その時点までにベアリングの 50% が故障する可能性があるため、設計にはあまり役に立ちません。
L10 は、1 つのベアリングがいつ故障するかを予測できますか?
No.L10はグループの統計値です。個々のベアリングについては、状態監視、オイル分析、または振動分析を使用して、損傷を適時に検出します。
ローラーベアリングは同じ L10 寿命公式を使用しますか?
はい、ただし、寿命指数 p は、ボール ベアリングの 3 ではなく、ローラー ベアリングでは 10/3 です。
L10 ベアリング寿命は、ベアリングの耐久性を比較するための一般的な基準です。動定格荷重と等価荷重に基づいた統計的な疲労寿命です。これを使用してベアリングのサイズを決定し、設計を比較してから、潤滑、シール、取り付け、監視を利用して、計算された寿命が実際の動作条件と一致するようにします。
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