1.7.1 術語定義
成型軌導軌的使用壽命以可行駛的距離為特徵,即在規定負載下, 在初始疲勞跡象出現之前可以行駛的距離。 使用壽命計算是選擇合適導軌尺寸的重要依據。
根據 DIN ISO 14728-1 標準,可以使用以下公式計算標稱使用壽命:
Nominal service life formula according to DIN ISO 14728-1
根據 DIN ISO 14728-1 標準的標稱使用壽命公式
Lnom = (C / P)q × 100 km
Lnom = 標稱使用壽命(km)
C = 動態負載能力(N)
P = 等效力(N)
q = 使用壽命計算指數
滾柱導軌 (MR)
q = 10/3 ≈ 3.33
線接觸,負載能力較高
滾珠導軌 (BM)
q = 3
點接觸,適合高速運動
標稱使用壽命 Lnom
標稱使用壽命 Lnom 是指計算得出的行駛距離,在相同條件下運行的一組導軌中, 90% 的導軌可以達到或超過此距離。這是一個統計概念,表示在理想條件下的預期壽命。
除非有其他特殊要求,所有 SCHNEEBERGER 的設計均以 Lnom 使用壽命為準。 這意味著在相同條件下,有 10% 的導軌可能會提前達到疲勞極限。
滾柱與滾珠導軌的使用壽命比較
由於使用壽命指數 q 的差異,滾柱導軌和滾珠導軌在相同 C/P 比值下具有不同的標稱使用壽命。 下圖顯示了兩種導軌類型的使用壽命曲線:
Nominal service life Lnom of roller and ball guideways as a function of the C/P ratio (without preload influence)
滾柱導軌與滾珠導軌的標稱使用壽命 Lnom 與 C/P 比值的關係圖(不含預壓的影響)
圖例說明:
縱軸:Lnom [km] - 標稱使用壽命(公里)
橫軸:C/P - 動態負載能力與等效力的比值
曲線解讀
從圖中可以看出,在相同的 C/P 比值下,滾柱導軌(曲線 1)的標稱使用壽命明顯高於滾珠導軌(曲線 2)。 這是由於滾柱導軌採用線接觸,具有更高的負載能力和更低的接觸應力。 當 C/P = 10 時,滾柱導軌的使用壽命可達約 220,000 km,而滾珠導軌約為 100,000 km。
實際使用壽命
實際使用壽命是指實際達到的壽命,可能與理論標稱使用壽命有很大差異。 實際使用壽命受多種因素影響:
- 運行條件(速度、加速度、振動)
- 潤滑狀態(潤滑劑類型、潤滑頻率)
- 環境因素(溫度、濕度、污染物)
- 安裝精度和連接結構剛性
- 負載變化和衝擊負載
1.7.2 適用標準
使用壽命計算以及線性導軌的靜態和動態負載能力在以下國際標準中有詳細說明:
DIN ISO 14728-1
線性滾動軸承 - 第 1 部分
動態負載能力和額定使用壽命
DIN ISO 14728-2
線性滾動軸承 - 第 2 部分
靜態負載能力
重要提示
計算的標稱使用壽命是統計平均值。實際使用壽命可能因運行條件、 潤滑狀態、環境因素等而有所不同。建議在設計時使用適當的安全係數。 詳細計算方法請參閱第 4.10 節 - 計算與選型。