CS220105B1

CS220105B1 - Method of testing the durability of rolling elements and bearing cages

Info

Publication number: CS220105B1
Application number: CS674981A
Authority: CS
Inventors: Jiri Rathusky
Original assignee: Rathousky Jiri
Priority date: 1981-09-14
Filing date: 1981-09-14
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Vynález se týká způsobu zkoušení trvanlivosti valivých těles a klecí ložisek. Při zkoušení ,se valivá tělesa, většinou oddělená klecí, odvalují mezi oběžnou drahou vnějšího kroužku uloženého v neotoč- ném tělese a oběžnou drahou vnitřního, kroužku uloženého na otočném hřídeli nebo oběžnou drahou vytvořenou přímo na otočném hřídeli. Na vnější kroužek působí zátěžná síla. Podstata vynálezu spočívá v tom, že po uplynutí časového intervalu, který je s dostatečnou jistotou kratší, než vypočtená trvanlivost funkční valivé plochy kroužků nebo hřídele o. nejnižší trvanlivosti, se vnitřní kroužek případně hřídeli, na němž je vytvořena oběžná dráha, nahradí jiným kroužkem, případně hřídelem shodných rozměrů a vnější kroužek se vzhledem k pů vodní poloze úhlově (pootočí. Vynález je možno využít v ložiskovém prů myslu.The invention relates to a method for testing the durability of rolling elements and bearing cages. During testing, the rolling elements, usually separated by a cage, roll between the raceway of the outer ring mounted in a non-rotating body and the raceway of the inner ring mounted on a rotating shaft or a raceway formed directly on the rotating shaft. A load force acts on the outer ring. The essence of the invention is that after a time interval has elapsed, which is with sufficient certainty shorter than the calculated durability of the functional rolling surface of the rings or the shaft of the lowest durability, the inner ring or the shaft on which the raceway is formed is replaced by another ring or a shaft of identical dimensions and the outer ring is angularly rotated relative to its original position. The invention can be used in the bearing industry.

Description

Vynález se týká způsobu zkoušení trvanlivosti valivých těles a klecí ložisek, zejména jehlových válečků a kleců s jehlovými válečky, které jsou určeny k točnému uložení součástí na nichž Jsou přímo vytvořeny oběžné dráhy, při střídavém zatížení povrchu za odyálování v zatíženém pásmu.The invention relates to a method for testing the durability of rolling elements and bearing cages, in particular needle rollers and needle roller cages, which are intended to rotatably support components on which raceways are directly formed, under alternating surface loading with deflection in the loaded zone.

Zkoušení trvanlivosti se doposud provádí u sestavených valivých ložisek s mazivem, za otáčení vnitřního kroužku ložiska a při působení zátěžné síly na vnější kroužek ložiska.Up to now, durability testing has been performed on assembled roller bearings with grease, rotating the bearing inner ring and applying a load force to the outer bearing ring.

V případě posuzování trvanlivosti kompletního ložiska není rozhodující zda dojde dříve k únavě materiálu projevující se jako místní vydrolení na oběžné dráze vnitřního nebo vnějšího kroužku ložiska nebo na valivém tělese. Tento· způsob zkoušení trvanlivosti však není vhodný pro hodnocení trvanlivosti klecí s jehlovými válečky určených k točnému uložení různých součástí, například ozubeného kola, čepu klikového hřídele, pístního čepu a podobně, na nichž jsou přímo vytvořeny oběžné dráhy. V průběhu zkoušky při odvalování v zatíženém pásmu může totiž dříve než na valivém tělese nebo kleci dojít k únavovému-jevu na -oběžné dráze vnějšího- nebo· vnitřního kroužku případně na oběžné dráze vytvořené přímo na hřídeli. Dalším odvalováním se narušují funkční plochy valivých těles, čímž se zkracuje jejich trvanlivost. Výsledek takové zkoušky je pro objektivní hodnocení trvanlivosti valivých těles nepoužitelný.When assessing the durability of a complete bearing, it is not decisive whether fatigue occurs earlier, manifesting as local crumbling in the raceway of the inner or outer ring of the bearing or on the rolling element. This method of durability testing, however, is not suitable for assessing the durability of needle roller cages intended to rotatably accommodate various components, such as a gear, a crankshaft journal, a piston journal and the like, on which raceways are directly formed. In fact, during the rolling test in the loaded zone, a fatigue effect may occur in the raceway of the outer or inner ring or in the raceway formed directly on the shaft, rather than on the roller or cage. Further rolling disturbs the functional surfaces of the rolling elements, which shortens their durability. The result of such a test is unusable for an objective evaluation of the durability of rolling elements.

Uvedenou nevýhodu odstraňuje v doposud největší známé míře způsob zkoušení trvanlivosti valivých těles a klecí ložisek, při kterém se valivá tělesa, většinou oddělená klecí, odvalují mezi oběžnou drahou vnějšího kroužku uloženého v neotočném tělese a oběžnou drahou vnitřního kroužku uloženého na otočném hřídeli nebo oběžnou drahou vytvořenou přímo na otočném hřídeli, přičemž na vnější kroužek působí jednosměrně trvale nebo přerušovaně radiální a/nebo axiální zátěžná síla, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že po uplynutí časového intervalu, který je s dostatečnou jistotou kratší než vypočtená trvanlivost funkční valivé plochy kroužků nebo hřídele o nejnižší trvanlivosti, se vnitřní kroužek, případně hřídel na němž je vytvořena oběžná dráha nahradí jiným kroužkem, případně hřídelem shodných rozměrů a vnější kroužek se vzhledem k původní poloze úhlově pootočí.This disadvantage is overcome to date by the method of testing the durability of rolling elements and bearing cages in which the rolling elements, usually separated by a cage, roll between the raceway of the outer ring housed in the non-rotatable body and the raceway of the inner ring mounted on the rotary shaft or raceway formed a radial and / or axial load force is applied to the outer ring unidirectionally or intermittently, according to the invention, the principle being that after a period of time which is sufficiently shorter than the calculated life of the functional rolling surface of the rings, or shafts with the lowest durability, the inner ring or the shaft on which the raceway is formed is replaced by another ring or shaft of the same size and the outer ring with respect to the original oze angularly rotates.

Další podstata vynálezu spočívá v tom, že při zkoušení trvanlivosti klecí ložisek se po uplynutí časového intervalu, který je s dostatečnou jistotou kratší než vypočtená trvanlivost funkční valivé plochy kroužků nebo hřídele o nejnižší trvanlivosti nebo· výpočtová trvanlivost valivých těles, nahradí valivá tělesa jinými valivými tělesy shodných rozměrů.A further feature of the invention is that, when testing the life of bearing cages, after a period of time that is sufficiently shorter than the calculated life of the rolling surface of the lowest durability rings or shafts, or the calculated life of rolling elements, rolling elements are replaced by other rolling elements. of the same dimensions.

Hlavní předností způsobu zkoušení trvanlivosti podle vynálezu je to, že se získají přesnější údaje o trvanlivosti valivých těles a klecí ložisek, sníží se počet neplatných zkoušek a tím i potřebný počet zkoušek pro objektivní hodnocení jejich trvanlivosti, což dále přináší úspory kapacity zkušebního stroje, elektrické energie, pracovních sil a úspory materiálu (zkoušených součátí). Způsob zkoušení trvanlivosti podle vynálezu je použitelný pro zkoušení trvanlivosti valivých těles a ložiskových klecí všech typů valivých ložisek.The main advantage of the method of durability testing according to the invention is that it obtains more accurate data on the durability of rolling elements and bearing cages, reduces the number of invalid tests and hence the necessary number of tests for objective evaluation of their durability. , labor and material savings (tested parts). The durability testing method of the invention is applicable to the durability testing of rolling elements and bearing cages of all types of rolling bearings.

Vynález je dále vysvětlen na příkladech zkoušení klecí s jehlovými válečky.The invention is further exemplified by examining needle roller cages.

Pro zkoušky klecí s jehlovými válečky musí být oběžné dráhy vytvořeny jako funkční plochy styčných součástí (kroužků, hřídelů) zhotovených za .tímto účelem předepsaným postupem. Vnější ložiskový kroužek a vnitřní ložiskový kroužek, případně hřídel, mohou být zhotoveny za účelem zvýšení jejich trvanlivosti z kvalitnějšího materiálu, například z vakuově přetavované oceli a podobně. Vstupní parametry zkoušky se volí podle druhu zkoušky.For the testing of roller cages, the raceways must be designed as functional surfaces of contact parts (rings, shafts) made for this purpose by the prescribed procedure. The outer bearing ring and inner bearing ring or shaft may be made of higher quality material such as vacuum remelted steel and the like to increase their durability. The input parameters of the test are selected according to the type of test.

Příklad 1Example 1

Ověření základní dynamické únosnosti kilecí s jehlovými válečky se provádí zkouškou trvanlivosti jehlových válečků, při otáčení vnitřního kroužku konstantní frekvencí otáčení a působení zátěžné síly konstantní velikosti na vnější kroužek, do vzniku únavového jevu (-vydrolení materiálu) na jehlovém válečku, za předpokladu správné funkce klece. V upínacím příslušenství umístěné klece s jehlovými válečky jsou ve styku s funkčními plochami pro účel zkoušky vyrobených vnějších kroužků a vnitřních kroužků, případně hřídelů. Zkušebním strojem jsou prostřednictvím upínacího příslušenství navozeny na ložiskách vstupní provozní parametry zkoušky, to je otáčky, zatížení a množství předepsaného druhu maziva. Frekvence otáčení se volí v rozsahu 0,4 až 0,6 mezníoh otáček uvedených v katalogu. Z důvodu maximálního zkrácení doby zkoušky se volí zátěžná síla co největší, v rozsahu 0,2 až 0,5 základní katalogové únosnosti podle omezujících podmínek, to je počátku plastické deformace, zvolené modifikace valivých těles, úhlu vyklopení ložiskových kroužků a podobně. Vypočte se trvanlivost, to je počet hodin nebo otáček do vzniku únavového jevu, například 130 hodin. Zvolí se časový interval s dostatečnou jistotou kratší než je vypočtená trvanlivost, například 90 hodin. Nedojde-li v rozpětí zváleného časového intervalu, v tomto případě během 90 hodin, k únavovému jevu na jehlovém válečku, chod zkušebního stroje se přeruší, provede se výměna vnitřního kroužku, případně hřídele a vnější kroužek se úhlově pootočí, například o 90°. Tím se dosáhne toho, že povrch jehlových válečků s materiálem unaveným střídavým zatížením při odvalování v zatíženém pásmu, je ve styku s povrchem vnějšího a vnitřního kroužku, případně hřídele, jehož materiál nebyl dosud namáhán střídavým zatížením. Po provedení výměny vnitřního kroužku, případně hřídele a pootočení vnějšího kroužku zkouška pokračuje dále se stejnými provozními parametry. Většinou dojde v dalším průběhu zkoušky k výskytu únavového jevu na jehlovém válečku. Pokud k tomuto jevu nedojde, po uplynutí zvoleného časového intervalu, to je 90 hodin, •se zkouška oípět přeruší a výměna vnitřního kroužku, případně hřídele se opakuje a vnější kroužek se pootočí o dalších 90°. Ve zkoušce se pokračuje dále se stejnými provozními parametry do výskytu únavového jevu na jehlovém válečku, přičemž přerušení zkoušky, výměna vnitřního kroužku, případně hřídele a pootočení vnějšího kroužku se může několikrát opakovat, celkem o hodnotu menší než 360°. Zkouškou se současně ověřuje, zda je klec schopna plnit požadovanou funkci po dobu trvanlivosti jehlových válečků.Verification of the basic dynamic load capacity of the needle roller kilometers is performed by testing the durability of the needle rollers by rotating the inner ring at a constant rotation rate and applying a constant size load force to the outer ring until fatigue (material breakdown) occurs on the needle roller. . Cage with needle rollers placed in the clamping accessories are in contact with the functional surfaces for the purpose of testing the produced outer rings and inner rings or shafts. By means of the testing machine, the input operating parameters of the test, ie speed, load and quantity of the specified type of lubricant, are induced on the bearings by means of clamping accessories. The rotational speed is selected within the range of 0.4 to 0.6 speed limits specified in the catalog. In order to maximize the test time, the load force is selected as large as possible within the range of 0.2 to 0.5 of the basic catalog load capacity according to the constraints of the plastic deformation, the modification of the rolling elements, the angle of tilting of the bearing rings and the like. The durability, i.e. the number of hours or revolutions, until the fatigue phenomenon, for example 130 hours, is calculated. A time interval with sufficient confidence less than the calculated shelf life, for example 90 hours, is selected. If the fatigue effect on the needle roller does not occur within 90 hours, in this case within 90 hours, the test machine is interrupted, the inner ring or shaft is replaced and the outer ring is angularly rotated, for example by 90 °. As a result, the surface of the needle rollers with the material tired by the alternating load when rolling in the loaded zone is in contact with the surface of the outer and inner ring or shaft, the material of which has not yet been subjected to the alternating load. After replacing the inner ring or shaft and turning the outer ring, the test continues with the same operating parameters. Most of the time, fatigue occurs on the needle roller during the next test run. If this does not occur, after the selected time interval of 90 hours has elapsed, • the test is interrupted and the inner ring or shaft replacement is repeated and the outer ring rotates an additional 90 °. The test is continued with the same operating parameters until a fatigue effect occurs on the needle roller, and the test interruption, replacement of the inner ring or shaft and the rotation of the outer ring can be repeated several times, totaling less than 360 °. The test also verifies that the cage is capable of performing the required function for the life of the needle rollers.

Příklad 2Example 2

Jiným druhem zkoušky je ověření funkčPREDME'Another kind of test is to verify PREDME '

1. Zjpůsob zkoušení .trvanlivosti valivých těles a klecí ložisek, zejména jehlových válečků a klecí s jehlovými válečky, při kterém se valivá tělesa, většinou oddělená klecí, odvalují mezi oběžnou drahou vnějšího kroužku uloženého v neotočném tělese a oběžnou drahou vnitřního kroužku uložené ho na otočném hřídeli nebo oběžnou drahou vytvořenou přímo na otočném hřídeli, přičemž na vnější kroužek působí jednosměrně trvale nebo přerušovaně, radiální a/nebo axiální zátěžná síla, vyznačený tím, že po uplynutí časového intervalu, který je s dostatečnou jistotou kratší, než vypočtená trvanlivost funkční valivé plochy kroužních vlastnoatí například trvanlivosti klecí ložisek. Tuto zkoušku je možno provádět po poškození nebo dosažení zvoleného stupně opotřebení klece. Vstupní parametry zkoušky se volí tak, aby poškození, případně dosažení zvoleného stupně opotřebení klece, nastaly v co nejkratší době. Volí se například proměnné zatížení, zvýšený počet otáček, přičemž otočný hřídel se může v průběhu zkoušky otáčet konstantní nebo proměnnou frekvencí otáčení jedním nebo olběma směry, případě může být jeho otáčení přerušována. Zvolí se časový interval s dostatečnou jistotou kratší, než je vypočtená trvanlivost.1. Method for testing the durability of rolling elements and bearing cages, in particular needle rollers and needle roller cages, in which the rolling elements, usually separated by a cage, roll between the raceway of the outer ring housed in the non-rotatable body and the raceway of the inner ring mounted on the rotary a radial and / or axial load force acting on the outer ring unidirectionally or intermittently, characterized in that, after a period of time which is sufficiently shorter than the calculated service life of the functional rolling surface, ring bearings, for example the durability of bearing cages. This test can be performed after damage or reaching the selected degree of wear of the cage. The input parameters of the test are chosen so that the damage, eventually reaching the selected degree of wear of the cage, occurs as soon as possible. For example, a variable load, an increased number of revolutions may be selected, and the rotating shaft may be rotated in a constant or variable rotational speed in one or both directions during the test, or its rotation may be interrupted. Select a time interval with sufficient certainty less than the calculated shelf life.

Nedojde-li v tomto časovém intervalu k poškození, případně zvolenému stupni opotřebení klece, zkouška se přeruší, vymění se jehlové válečky, vnitřní kroužek, případně hřídel a vnější kroužek se vzhledem k původní poloze úhlově pootočí, načež se ve zkoušce pokračuje. Postup se opakuje do poškození, případně dosažení zvoleného stupně qpotřebení klece.If there is no damage or the degree of wear of the cage within this period of time, the test is interrupted, the needle rollers are replaced, the inner ring or shaft and the outer ring rotate angularly relative to the original position and the test is continued. The procedure is repeated until the cage is consumed or reached the desired level.

Způsob zkoušení trvanlivosti podle vynálezu lze použít i pro jiné druhy zkoušek a jiné typy ložisek.The durability testing method according to the invention can also be used for other types of tests and other types of bearings.

Claims

OF THE INVENTION of the lowest durability or shaft, the inner ring or shaft on which the raceway is formed is replaced by another ring or shaft of the same size and the outer ring angularly relative to the original position.

2. The method for testing the durability of bearing cages according to claim 1, characterized in that, after a period of time which is sufficiently shorter than the calculated durability of the functional rolling surface of rings or shafts of the lowest durability or the calculated durability of rolling elements, rolling bodies of the same dimensions.