Zo berekent u de L10-levensduur van een lager stap voor stap: wat u zelf kunt berekenen en wat u bij de leverancier moet opvragen

Bepaal of alleen de radiale belasting volstaat voor P

P is de belastingsterm in de levensduurformule; als het lager axiale belasting ondervindt en u alleen Fr invult, komt de berekende levensduur te hoog uit. De omrekening luidt P = X·Fr + Y·Fa, waarbij X en Y afhangen van het laggertype en diens geometrie en door normen of door de fabrikant worden gepubliceerd^9,18.

U kunt die factoren niet uit dit artikel halen; vraag de leverancier naar de X- en Y-waarden die gelden voor uw kandidaatlager en uw Fa/Fr-verhouding voordat u een levensduurcijfer vertrouwt. Of u ze überhaupt nodig hebt, hangt af van het belastinggeval.

Een deep groove kogellager kan axiale belasting in beide richtingen opnemen, maar één leverancier meldt dat de axiale capaciteit doorgaans niet boven ongeveer 20–30% van de statische radiale waarde uitkomt, en dat een hogere axiale capaciteit een hoekcontactontwerp vraagt⁶.

Behandel dat percentage als de waarneming van één leverancier, niet als een regel waarop u kunt ontwerpen. Is uw axiale component een kleine fractie van de radiale belasting, dan kan de berekening op alleen radiale belasting voor een eerste inventarisatie volstaan; zo niet, dan is de route via X en Y verplicht.

Leg de exponent en de basisformule vast

De basislevensduur is L10 = (C/P)^p × 10^6 omwentelingen, waarbij C de basisdynamische belastbaarheid is, P de equivalente dynamische belasting en p gelijk aan 3 voor kogellagers of 10/3 voor rollagers^8–10,21. Zet u de exponent verkeerd, dan is elk volgend getal verkeerd; bevestig dus eerst de lagerfamilie: een rollager gebruikt 10/3, niet 3.

De exponent is ook de reden dat belastingswijzigingen zo zwaar doorwegen. Omdat de levensduur varieert met de belastingsverhouding tot die macht, leidt een kleine toename van de toegepaste belasting tot een grote afname van de berekende levensduur — een verdubbeling van de belasting op een kogellager reduceert de levensduur tot ongeveer een achtste⁸.

Rollagers, met de hogere exponent, zijn nog gevoeliger^1,9,21. Daarom kan een bescheiden vergroting van het lager, die C verhoogt, goedkoper zijn dan het accepteren van een krap levensduurcijfer.

Eén kanttekening bij C zelf: dynamische cataloguswaarden voor conische rollagers zijn niet altijd direct vergelijkbaar tussen fabrikanten, omdat ze volgens verschillende normen berekend kunnen zijn²⁹. Vergelijkt u kandidaten van meer dan één fabrikant, vraag dan elke partij welke norm aan de waarde ten grondslag ligt.

Reken omwentelingen om naar uren op de snelheid van de toepassing

L10 komt in omwentelingen uit; uren bestaan pas zodra u een snelheid vastlegt. Deel het omwentelingsgetal door het aantal omwentelingen per uur, dus RPM × 60¹⁰.

De rekenkundige vorm is eenvoudig: met C = 10.000 N, P = 2.000 N en p = 3 geldt C/P = 5 en (C/P)^3 = 125, dus L10 = 125 × 10^6 omwentelingen; bij 1.000 rpm is dat 125.000.000 ÷ 60.000 = circa 2.083 uur^9,10.

Dat voorbeeld is een algemene illustratie, geen geval van een motor, pomp of transporteur — geen enkele bron in deze set rekent er zo'n geval met echte belastingen door. Waartegen u het resultaat afzet, hangt af van de bedrijfsvoering.

Eén bron hanteert een typische streef-L10 van 20.000–50.000 uur voor de meeste industriële apparatuur en 80.000–100.000+ uur voor kritische continue draaiende pompen, ventilatoren en compressoren²¹.

Behandel die banden als een startreferentie uit één bron, niet als specificatie, en stel uw eigen doel vast op basis van het onderhoudsinterval en de kosten van een ongeplande stilstand. Een transporteur die één ploeg per dag draait en een pomp die continu draait, verdienen niet hetzelfde urendoel, ook niet met een identiek lager.

Pas de correcties voor betrouwbaarheid en bedrijfsomstandigheden toe

Het basis-L10-cijfer geldt voor 90% betrouwbaarheid. Vereist uw toepassing meer, dan luidt de gecorrigeerde nominale levensduur Lna = a1 × a2 × a3 × L10, waarbij a1 voor betrouwbaarheid corrigeert, a2 voor materiaal en a3 voor bedrijfsomstandigheden inclusief smering en reinheid¹¹.

De betrouwbaarheidsfactor is degene met gepubliceerde waarden: a1 = 1,0 bij 90% betrouwbaarheid, 0,62 bij 95% en 0,21 bij 99%²⁰. Een pomp van 90% naar 99% betrouwbaarheid brengen verlaagt de berekende levensduur dus tot circa een vijfde — dat is de ruil die u aangaat wanneer u een betrouwbaarheidsdoel in de specificatie schrijft.

De kant van smering en verontreiniging komt binnen via a3, of via de gecombineerde ISO 281-aanpak voor gecorrigeerde levensduur die smeringsconditie, verontreiniging en betrouwbaarheidsdoel samen meeneemt^11,21. Geen enkele bron in deze set geeft a_ISO-waarden of een uitgerekend voorbeeld van gecorrigeerde levensduur met getallen, dus deze stap kunt u niet uitsluitend uit gepubliceerde gegevens voltooien.

Vraag de leverancier de gecorrigeerde berekening uit te voeren voor uw smerings- en reinheidsomstandigheden en te melden welke factorstructuur zij gebruikten.

Stel inbouwspel en pasvorm vast op de bedrijfsvoering

Spel is geen onderdeel van de L10-berekening, maar het bepaalt wel of de levensduur die u berekende ook de levensduur is die u krijgt.

Het radiale interne spel beïnvloedt geluid, trilling, hittestress, doorbuiging, belastingsverdeling en vermoeiingslevensduur, en meer radiaal spel is wenselijk wanneer de binnenring of as heter draait dan de buitenring, omdat het spel sluit naarmate de as uitzet⁷.

In een motor, pomp of transporteur draait de binnenring normaal heter, en daarom wordt C3-spel voor alle drie de bedrijfsvoeringen vaak aanbevolen op grond van hoge snelheid, warmteontwikkeling en thermische uitzetting²². Pasvorm werkt vanuit de andere richting hetzelfde.

Een zware bedrijfsvoering met hoge snelheid en hoge belasting vraagt een stevigere perspasvorm, terwijl thermische uitzetting naar een spel- of overgangspasvorm kan dwingen²³. De twee keuzes beïnvloeden elkaar: een strakke pasvorm op een hete as kan het gekozen interne spel opeten, en een losse pasvorm laat de ring kruipen.

Bevestig vóór het uitbrengen van de enquete de spelklasse én de as- en housingtoleranties gezamenlijk tegen het werkelijke temperatuurverschil tussen binnen- en buitenring, in plaats van ze als afzonderlijke beslissingen te behandelen.

Toets of C0 bepalend is in plaats van de dynamische levensduur

De dynamische levensduurformule veronderstelt dat het lager onder belasting draait.

Voor een lager die stilstaat of zeer langzaam onder belasting beweegt — een as die indexeert en stilligt, of een positie vasthoudt — nemen de statische belastbaarheid C0 en de statische veiligheidstoets het over, en schokbelasting, trage oscillaire beweging of lange stilstandstijden maken die toets net zo belangrijk als de dynamische¹².

Een transporteeraandrijving met frequente starts en schokbelasting is hier het geval om in de gaten te houden. Wat de bronnen niet geven, is de formule voor de statische veiligheidsfactor of een acceptabel minimum voor enige toepassing, dus deze toets kunt u met dit artikel niet voltooien.

Vraag de leverancier om de methode voor de statische equivalente belasting en het minimumveiligheidsgetal dat zij voor uw bedrijfsvoering hanteren.

Gegevens die u bij de leverancier moet eisen voordat u het cijfer vertrouwt

De berekeningsketen hierboven is pas compleet als u invoer hebt die de bronnen niet publiceren. Eis deze gegevens voordat u de enquete uitbrengt en beschouw elk levensduurcijfer dat zonder hen wordt geboden als voorlopig.

• ✓X- en Y-factoren voor uw kandidaatlager bij uw Fa/Fr-verhouding, met vermelding van de norm waaruit ze afkomstig zijn
• ✓De norm achter de cataloguswaarde C, met name voor conische rollagers waar de waarden tussen fabrikanten mogelijk niet vergelijkbaar zijn
• ✓C0 plus de methode en het minimum voor de statische veiligheidsfactor bij uw bedrijfsvoering
• ✓a_ISO of equivalente smerings- en verontreinigingsfactoren voor uw feitelijke smerings- en reinheidscondities
• ✓Bevestiging dat het levensduurcijfer uitgaat van schone smering, correcte montage en normale bedrijfsomstandigheden, en wat er verandert als dat niet zo is
• ✓Of de eigen levensduurcalculator van de leverancier op uw bedrijfsvoering kan worden gedraaid zodra u een shortlist met kandidaten hebt
• ✓De DN-waarde voor het kandidaatlager, want eensrijse lagers laten doorgaans DN-waarden toe die 20–40% hoger liggen dan dubbelrijige equivalenten met dezelfde boring

Waar de bronnen over de correctiestructuur van mening verschillen

De twee correctieroutes hanteren verschillende rekenkundige structuren; vraag de leverancier dus welke route hun geciteerde levensduur gebruikt voordat u cijfers vergelijkt.

Wat de bronnen niet vaststellen

• Geen enkele bron geeft de feitelijke X- en Y-factorwaarden die nodig zijn om P voor specifieke laggertypes te berekenen.
• Geen enkele bron geeft een volledig uitgewerkte L10-berekening voor motor-, pomp- of transporteurtoepassingen met specifieke belastingen, snelheid en de bijbehorende L10h.
• Geen enkele bron geeft de formule s0 = C0/P0 of acceptabele minimumwaarden voor enige toepassing.
• Geen enkele bron geeft a_ISO-waarden of een volledig uitgewerkte berekening van gecorrigeerde nominale levensduur met getallen.
• Geen enkele bron geeft feitelijke catalogusgegevens (C, C0, afmetingen, snelheidslimieten) voor specifieke kandidaat-lagers.
• Geen enkele bron geeft een stapsgewijs uitgewerkt voorbeeld dat ook het berekenen van P uit radiale en axiale belastingen met X- en Y-factoren omvat.
• Geen enkele bron geeft de omrekening tussen L10 in omwentelingen en L10h in uren voor toepassingen met wisselende snelheid.