Наработка на отказ, или как рассчитывается срок эксплуатации редуктора

Наша компания занимается приводной техникой, по этому в статье речь пойдет именно о ней (редукторы, электродвигатели). В проект заложено оборудование Европейских производителей, при проектировании которого используются DIN стандарты и правила проектирования, отличающиеся от ГОСТ. В виду данного факта, ни один из европейских производителей не руководствуется понятием «наработка на отказ»! Европейские нормы проектирования подразумевают понятие «расчётный срок службы» какого-либо конкретного оборудования, электродвигателя или редуктора, в каких-либо конкретных условиях работы, что гораздо точнее и правильнее.

Давайте разберем пример расчёта срока службы  редуктора (так как это сложнее, чем для электродвигателя) для конвейера ЛК4. Так, как расчётный срок службы зубчатого зацепления в условиях передачи крутящего момента между парой зубьев по рабочей поверхности зуба через сплошную масляную плёнку, при приложенной допустимой расчетной нагрузке, превышает 1000000 часов, то дальнейший расчет полагает принять его за бесконечный, из чего следует, что срок службы редуктора рассчитывается исходя из срока службы подшипников редуктора так, как смазка в редукторе, как и уплотнения редуктора, являются нефтепродуктами или содержат каучуки, с относительно коротким сроком службы, ввиду необратимых процессов старения.

Ввиду того, что наиболее подвержены износу и подшипники тихоходного и быстроходного валов, из-за прикладываемых к ним сторонних радиальных и осевых нагрузок, срок службы редуктора рассчитывается исходя из наименьшего срока службы подшипников одного из валов. Что-бы рассчитать срок службы конкретного редуктора необходимо знать следующие точные данные для обоих валов редуктора:

1.      Прилагаемую фактическую максимальную радиальную нагрузку;

2.      Прилагаемую фактическую максимальную осевую нагрузку;

3.      Точку приложения нагрузки на валах редуктора (так как она неравномерно распределяется между подшипниками вала);

4.      Рабочую температуру;

5.      Температуру окружающей среды;

6.      Тип и состояние смазки;

7.      Количество пусков в час;

8.      Обороты.

Во вложении приведен пример расчета срока службы подшипников редуктора конвейера ЛК4 для ГРЭС Аксу. Расчёт выполнен исходя из максимально допустимых радиальных и осевых нагрузок на входной и выходной вал редуктора. Для расчеты были выбраны следующие данные:

Быстроходный вал:

1.      Прилагаемая фактическая максимальная радиальная нагрузка – 22кН (приложенная к концу вала);

2.      Прилагаемая фактическая максимальная осевая нагрузка – 5,5кН (приложенная к центру торца вала);

3.      Рабочая температура — 90°С;

4.      Температура окружающей среды — 20°С;

5.      Минеральное VG — 220;

6.      Количество пусков в час – менее 1го;

7.      Обороты – 1500об/мин.

Тихоходный вал:

8.      Прилагаемая фактическая максимальная радиальная нагрузка – 212кН (приложенная к центру полого вала);

9.      Прилагаемая фактическая максимальная осевая нагрузка – 53кН (приложенная к центру торца вала);

10.   Рабочая температура — 90°С;

11.   Температура окружающей среды — 20°С;

12.   Минеральное VG — 220;

13.   Количество пусков в час – менее 1го;

14.   Обороты – 44об/мин.

Исходя из наименьшего значения расчетного срока службы было выбрано значение внешнего подшипника быстроходного вала — L10h=131000 часов (или почти 15 лет).

Надеюсь, что Вы понимаете – это всего лишь математическая модель расчёта срока службы редуктора. По факту, минимальный срок службы редукторов и электродвигателей каждый производитель считает, отталкиваясь от срока гарантии используемых при сборке подшипников. К примеру у Shaffler, SKF и Timken – это от 20000 часов, соответственно производители моторов закладывая двойной запас от максимально допустимых нагрузок подшипника и считают по формуле 20000(часов) х 2(эксплуатационный коэффициент) = 40000 часов или, к примеру, тот же редуктор ЛК4, эксплуатационный коэффициент которого равен 1.9, а он (в отличии от общепринятого 2 для моторов) разный у каждого редуктора, получится 20000 х 1,9 = 38000 часов. Полученные значения совсем не означают, что это «наработка на отказ», но достигнув этой наработки, рекомендуется провести диагностику привода на наличие дефектов тел качения и либо продлить срок службы либо заменить подшипники.