Glede na to, da obstaja mnogo velikosti in vrst kotalnih ležajev, je težko zapisati splošno zakonitost, ki bi zajemala vse velikosti ležajev. Na izbiro vrste in velikosti ležaja prav tako vpliva mnogo dejavnikov, kot so:
- način obremenitve,
- zahtevana hitrost vrtenja ležaja,
- zahtevana življenjska doba v urah, ki jo ležaj mora doseči in
- varnost ležaja.
Poleg tega je obremenitev:
- radialna,
- aksialna ali pa
- radialno aksialna.
Ločujemo med seboj tudi:
- statične,
- s časom spreminjajoče se in
- sunkovite obremenitve.
Parametra, ki zajameta lastnost vsakega posameznega ležaja, sta statična nosilnost C0 in dinamična nosilnost ležaja C, katerih vrednosti so podane v katalogih proizvajalcev ležajev.
Statična nosilnost ležaja C0 je obremenitev ležaja v mirovanju oz. ko število vrtljajev ležaja ne presega 10 min-1 , ki povzroči skupno plastično deformacijo 0,01 % vrednosti premera kotalnega elementa. Statična nosilnost je torej odvisna zgolj od deformacij ležajnega gradiva.
Dinamična nosilnost ležaja C je obremenitev ležaja, ki jo ležaj zdrži 106 vrtljajev do poškodbe pri standardnih preizkusnih pogojih.
Obe nosilnosti ležaja sta določeni tako, da ju v življenjski dobi posameznega ležaja vsaj doseže, pogosto pa tudi preseže 90 % vseh ležajev, pri tem pa moramo pri enostavnem preračunu življenjske dobe ležaja predpostaviti, da je obremenitev konstantna po smeri in velikosti ter deluje na center ležaja. To v praksi pomeni, da za radialne ležaje predpostavimo zgolj radialno obremenitev, za aksialne ležaje pa samo aksialno obremenitev. Pri radialno aksialnih ali kombiniranih obremenitvah je potrebno preračunati nadomestno obremenitev.
Kontrola statične varnosti kotalnih ležajev
Kontroliramo varnost proti prevelikim plastičnim deformacijam. Pogoj za statično varnost ležaja, ki jo preračunamo po spodnji enačbi, je, da je le-ta višja od minimalne statične varnosti ležaja So,min.
[latex]S_0=\frac{C_0}{P_0}\ge S_{0,\min }[/latex]
V enačbi poznamo statično nosilnost C0, ki ga predpiše proizvajalec, P0 pa je ekvivalentna statična obremenitev ležaja. V primeru samo radialne obremenitve je ta obremenitev enaka radialni sili Fr, ki deluje na ležaj, v primeru samo aksialne obremenitve je enaka samo aksialni sili, ki deluje na ležaj Fa, pogosto pa je potrebno preračunati nadomestno obremenitev, saj na ležaj delujeta tako aksialna kot radialna sila po spodnji enačbi, pri čemer sta X0 in Y0 koeficienta radialne in aksialne obremenitve in sta podana v katalogih s strani proizvajalca. Minimalna statična varnost je odvisna od zahtevane mirnosti teka.
[latex]P_0=X_0\cdot F_r+Y_0\cdot F_a[/latex]
Vrednosti za minimalno statično varnost ležaja so predstavljene v Tabeli 1.
Izračun življenjske dobe ležaja
Na osnovi znane dinamične nosilnosti ležaja C lahko določimo življenjsko dobo ležaja v obratovalnih urah Lh, na podlagi katere se odločimo, ali je izbrani ležaj ustrezen za vgradnjo v našo aplikacijo ali moramo izbrati drugačnega. Življenjsko dobo ležaja v obratovalnih urah izračunamo po spodnji enačbi, pri čemer je L življenjska doba ležaja v vrtljajih, n pa vrtilna hitrost v min-1. Spodnja enačba predstavlja približen preračun življenjske dobe ležaja. Če bi želeli življenjsko dobo določiti natančneje, bi morali upoštevati tudi verjetnosti, da ne bo prišlo do poškodb ležaja, ter obratovalne pogoje, v katerih bo ležaj deloval, kot je npr. vrsta maziva, s katerim je ležaj mazan, in njegova viskoznost.
[latex]L_h=\frac{L}{60\cdot n}[/latex]
Življenjsko dobo ležaja L v vrtljajih izračunamo po spodnji enačbi, pri čemer je L0 = 106 vrtljajev in C dinamična nosilnost ležaja, podana s strani proizvajalca. V Tabeli 2 je prikazan temperaturni koeficient ležaja fϑ, P pa je ekvivalentna dinamična obremenitev ležaja. Vrednost p pri ležajih s točkovnim dotikom (kroglični ležaj) znaša 3, pri ležajih z linijskim dotikom (iglični, sodčkasti, stožčasti, valjčni) pa 10/3.
[latex]L=L_0\cdot(\frac{f_{\vartheta}\cdot C}{P})^p[/latex]
Enako kot pri ekvivalentni statični obremenitvi ležaja je v primeru samo radialne obremenitve ta obremenitev enaka radialni sili Fr, ki deluje na ležaj, v primeru samo aksialne obremenitve pa je enaka zgolj aksialni sili, ki deluje na ležaj Fa. Nadomestna dinamična ekvivalentna obremenitev ležaja se izračuna takrat, ko na ležaj delujeta tako aksialna kot radialna sila po spodnji enačbi, pri čemer sta X in Y koeficienta radialne in aksialne obremenitve ter sta podana v katalogih s strani proizvajalca.
[latex]P=X\cdot F_r+Y\cdot F_a[/latex]
