JP3082307B2 - 軸受内輪の疲労き裂進展速度の測定方法 - Google Patents
軸受内輪の疲労き裂進展速度の測定方法Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、転がり軸受の強度向
上，安全設計水準の向上を可能とする転がり軸受におけ
る疲労き裂進展速度の測定方法に関する。
上，安全設計水準の向上を可能とする転がり軸受におけ
る疲労き裂進展速度の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、疲労き裂の進展速度の測定法とし
て、ＡＳＴＭ Ｅ６４７−８８ａに示されたものがあ
る。これは、被試験材のＣＴ試験片（Ｃｏｍｐａｃｔ
Ｔｅｎｓｉｏｎ試験片）あるいはＣＣＴ試験片（Ｃｅｎ
ｔｅｒ−Ｃｒａｃｋｅｄ Ｔｅｎｓｉｏｎ試験片）と称
される２種の試験片のいずれかを用いて行う標準試験方
法で、どちらの試験片も切り欠きを有しており、その切
り欠きの両側の孔を利用して引き裂き方向に力を加え
て、切り欠きの底部に予き裂を生じさせた後、その予き
裂を生じさせた力より小さい値の繰り返し応力を試験片
に与えて、予き裂以後に進展したき裂の伝ぱ長さを観察
し、負荷した繰り返し応力の繰り返し回数に対するき裂
進展程度から被試験材の疲労き裂の進展速度を判定する
ものである。
て、ＡＳＴＭ Ｅ６４７−８８ａに示されたものがあ
る。これは、被試験材のＣＴ試験片（Ｃｏｍｐａｃｔ
Ｔｅｎｓｉｏｎ試験片）あるいはＣＣＴ試験片（Ｃｅｎ
ｔｅｒ−Ｃｒａｃｋｅｄ Ｔｅｎｓｉｏｎ試験片）と称
される２種の試験片のいずれかを用いて行う標準試験方
法で、どちらの試験片も切り欠きを有しており、その切
り欠きの両側の孔を利用して引き裂き方向に力を加え
て、切り欠きの底部に予き裂を生じさせた後、その予き
裂を生じさせた力より小さい値の繰り返し応力を試験片
に与えて、予き裂以後に進展したき裂の伝ぱ長さを観察
し、負荷した繰り返し応力の繰り返し回数に対するき裂
進展程度から被試験材の疲労き裂の進展速度を判定する
ものである。
【０００３】このＡＳＴＭの方法を用いて軸受材料の疲
労き裂の進展速度を測定した従来例としては、次の文献
に示されたものがある（“Fatigue Crack Propagation
inCarburized High Alloy Bearing Steel.",B.L.AVERBA
CH他 ,Metallugical Tr-ansactions A ,Vol.16A ,July
1985 ,1253〜1265.)。この文献では、ＣＴ試験片を用い
て繰り返し引張り応力を負荷する条件で、5 ×10-11m/c
ycle程度までの疲労き裂進展速度を測定している。
労き裂の進展速度を測定した従来例としては、次の文献
に示されたものがある（“Fatigue Crack Propagation
inCarburized High Alloy Bearing Steel.",B.L.AVERBA
CH他 ,Metallugical Tr-ansactions A ,Vol.16A ,July
1985 ,1253〜1265.)。この文献では、ＣＴ試験片を用い
て繰り返し引張り応力を負荷する条件で、5 ×10-11m/c
ycle程度までの疲労き裂進展速度を測定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＡＳＴ
Ｍ Ｅ６４７−８８ａにより求められた疲労き裂進展速
度および疲労き裂進展開始の限界条件の測定値は、ＡＳ
ＴＭ Ｅ６４７−８８ａのScope 1.8 でも述べられてい
るように、参考値的なものであり、その値から実際の機
械部品等の疲労破損強度の推定をすることはできなかっ
た。上記の文献に示されたものも、直接に軸受そのもの
を被試験体とするものではなく、あくまでも軸受材の板
状試験片を対象としたもので、軸受そのもので直接的に
疲労き裂進展速度を測定するものではない。
Ｍ Ｅ６４７−８８ａにより求められた疲労き裂進展速
度および疲労き裂進展開始の限界条件の測定値は、ＡＳ
ＴＭ Ｅ６４７−８８ａのScope 1.8 でも述べられてい
るように、参考値的なものであり、その値から実際の機
械部品等の疲労破損強度の推定をすることはできなかっ
た。上記の文献に示されたものも、直接に軸受そのもの
を被試験体とするものではなく、あくまでも軸受材の板
状試験片を対象としたもので、軸受そのもので直接的に
疲労き裂進展速度を測定するものではない。
【０００５】近年、航空機用軸受を中心として転がり軸
受の回転数の高速化が顕著で大きな遠心力を受け、また
産業機械用軸受にあっても従前よりきついはめあいで使
用される場合が多く、そのため特に軸受の内輪がフープ
応力を受ける。内輪にフープ応力がかかり且つ高速回転
される場合は、純転がり疲れ寿命に達しないうちにリン
グ割れを生じる現象が重要な問題である。そこでこれに
対応するべく、転がり軸受の強度向上，安全設計水準の
向上が望まれるが、それにはこれらの問題を解決するた
めの対策要因と疲労き裂進展との関係を感度良く正確に
求め、その結果を強度設計，安全水準（仕様）へフィー
ドバックすることが必要であり、高い信頼性をもつ軸受
内輪の疲労き裂進展速度の測定方法が要望されている。
受の回転数の高速化が顕著で大きな遠心力を受け、また
産業機械用軸受にあっても従前よりきついはめあいで使
用される場合が多く、そのため特に軸受の内輪がフープ
応力を受ける。内輪にフープ応力がかかり且つ高速回転
される場合は、純転がり疲れ寿命に達しないうちにリン
グ割れを生じる現象が重要な問題である。そこでこれに
対応するべく、転がり軸受の強度向上，安全設計水準の
向上が望まれるが、それにはこれらの問題を解決するた
めの対策要因と疲労き裂進展との関係を感度良く正確に
求め、その結果を強度設計，安全水準（仕様）へフィー
ドバックすることが必要であり、高い信頼性をもつ軸受
内輪の疲労き裂進展速度の測定方法が要望されている。
【０００６】この発明は、上記の要望に応えるべくなさ
れたものであり、実際に使用する軸受での疲労き裂評価
が高信頼性をもって行える軸受内輪の疲労き裂進展速度
の測定方法を提供することを目的としている。
れたものであり、実際に使用する軸受での疲労き裂評価
が高信頼性をもって行える軸受内輪の疲労き裂進展速度
の測定方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る発明は、外内輪，転動体からなる
転がり軸受の内輪における疲労き裂進展速度の測定方法
において、予め前記内輪の軌道面に疲労予き裂を施した
後、当該内輪と外輪との間に転動体を配した転がり軸受
として完成し、該転がり軸受の内輪に円周方向の引張り
応力を作用せしめた状態で軸受内輪軌道面に荷重を加え
て回転させることにより、疲労予き裂より更に疲労き裂
を進展させ、該疲労き裂の進展度合いから疲労き裂の進
展速度を測定することを特徴とする。また、請求項２に
係る発明は、上記請求項１記載の発明である軸受内輪の
疲労き裂進展速度の測定方法において、前記内輪の軌道
面に疲労予き裂を施す方法が、内輪の軌道面に所定長
さ，巾，深さの切欠きを設けて後、三点曲げ疲労法によ
り繰り返しの負荷を加えて形成するものである。さら
に、請求項３に係る発明は、上記請求項１または請求項
２に記載の発明である軸受内輪の疲労き裂進展速度の測
定方法において、前記疲労き裂進展速度は、疲労進展部
の深さ（ａ）を当該疲労進展部の深さを生ずるに必要な
内輪総回転数（Ｎ）で除した値（ｄａ／ｄＮ）で求める
ものとした。
めに、請求項１に係る発明は、外内輪，転動体からなる
転がり軸受の内輪における疲労き裂進展速度の測定方法
において、予め前記内輪の軌道面に疲労予き裂を施した
後、当該内輪と外輪との間に転動体を配した転がり軸受
として完成し、該転がり軸受の内輪に円周方向の引張り
応力を作用せしめた状態で軸受内輪軌道面に荷重を加え
て回転させることにより、疲労予き裂より更に疲労き裂
を進展させ、該疲労き裂の進展度合いから疲労き裂の進
展速度を測定することを特徴とする。また、請求項２に
係る発明は、上記請求項１記載の発明である軸受内輪の
疲労き裂進展速度の測定方法において、前記内輪の軌道
面に疲労予き裂を施す方法が、内輪の軌道面に所定長
さ，巾，深さの切欠きを設けて後、三点曲げ疲労法によ
り繰り返しの負荷を加えて形成するものである。さら
に、請求項３に係る発明は、上記請求項１または請求項
２に記載の発明である軸受内輪の疲労き裂進展速度の測
定方法において、前記疲労き裂進展速度は、疲労進展部
の深さ（ａ）を当該疲労進展部の深さを生ずるに必要な
内輪総回転数（Ｎ）で除した値（ｄａ／ｄＮ）で求める
ものとした。
【０００８】
【作用】本発明の軸受内輪の疲労き裂進展速度の測定方
法は、ＣＴ試験片あるいはＣＣＴ試験片等によらず、実
際に使用する軸受そのものを用いて転がり応力下で内輪
にフープ応力を与えつつ実際の軸受の使用状態に即して
測定を行い、疲労き裂評価の信頼性を高める。また、予
め被試験体軸受の内輪の軌道面に疲労予き裂を施すにあ
たり、内輪の軌道面に所定長さ，巾，深さの切欠きを設
けて後、三点曲げ疲労法により繰り返しの負荷を加える
と、既に設けた切欠きから疲労破面が進展するから、三
点曲げ繰り返し応力条件を制御することで疲労予き裂が
安定する。さらに、疲労き裂進展速度を、疲労進展部の
深さ（ａ）を当該疲労進展部の深さを生ずるに必要な内
輪総回転数（Ｎ）で除した値（ｄａ／ｄＮ）をパラメー
タにすると、従来の測定法および他の測定法による結果
と比較した評価ができる。
法は、ＣＴ試験片あるいはＣＣＴ試験片等によらず、実
際に使用する軸受そのものを用いて転がり応力下で内輪
にフープ応力を与えつつ実際の軸受の使用状態に即して
測定を行い、疲労き裂評価の信頼性を高める。また、予
め被試験体軸受の内輪の軌道面に疲労予き裂を施すにあ
たり、内輪の軌道面に所定長さ，巾，深さの切欠きを設
けて後、三点曲げ疲労法により繰り返しの負荷を加える
と、既に設けた切欠きから疲労破面が進展するから、三
点曲げ繰り返し応力条件を制御することで疲労予き裂が
安定する。さらに、疲労き裂進展速度を、疲労進展部の
深さ（ａ）を当該疲労進展部の深さを生ずるに必要な内
輪総回転数（Ｎ）で除した値（ｄａ／ｄＮ）をパラメー
タにすると、従来の測定法および他の測定法による結果
と比較した評価ができる。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１ないし図４は、この発明の一実施例であ
る。被験体として軸受鋼（ＳＵＪ−２）又は浸炭鋼（Ｓ
ＮＣＭ８１５）からなる円筒ころ軸受ＮＵ２１６を用い
た。表１にその化学成分と熱処理条件を示す。
明する。図１ないし図４は、この発明の一実施例であ
る。被験体として軸受鋼（ＳＵＪ−２）又は浸炭鋼（Ｓ
ＮＣＭ８１５）からなる円筒ころ軸受ＮＵ２１６を用い
た。表１にその化学成分と熱処理条件を示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】図１は軸受内輪の疲労き裂進展速度の測定
方法の流れ図である。ステップで、旋削された熱処理
前の軸受内輪１の外径面（軌道面）１ａに、半円状の切
り欠部２を放電加工する。切り欠部２の大きさは例えば
長さ2.5 mm，幅0.2 mm，深さ1 mmである（図２）。ステ
ップは、軸受内輪１を三点曲げ試験機にかけて固定し
た状態で繰り返し負荷を加えて（図３）、半円状の切り
欠部２の底部からの深さ0.2 mm〜1.0 mmの疲労予き裂Ｂ
を導入する（図４）。疲労予き裂Ｂの発生とその長さ
は、例えば公知の磁粉探傷法で観察する。
方法の流れ図である。ステップで、旋削された熱処理
前の軸受内輪１の外径面（軌道面）１ａに、半円状の切
り欠部２を放電加工する。切り欠部２の大きさは例えば
長さ2.5 mm，幅0.2 mm，深さ1 mmである（図２）。ステ
ップは、軸受内輪１を三点曲げ試験機にかけて固定し
た状態で繰り返し負荷を加えて（図３）、半円状の切り
欠部２の底部からの深さ0.2 mm〜1.0 mmの疲労予き裂Ｂ
を導入する（図４）。疲労予き裂Ｂの発生とその長さ
は、例えば公知の磁粉探傷法で観察する。
【００１２】ステップは、軸受内輪１の外径面１ａを
切削することにより、疲労予き裂Ｂを残して半円状の切
り欠部２を除去する。また、軸受内輪１の内径面１ｂを
切削して1/12のテーパ状にする（図５）。以上のステッ
プ〜ステップは軸受内輪１の軌道面に予め疲労予き
裂を導入する工程である。ステップでは、疲労予き裂
Ｂを導入した後の軸受内輪１を熱処理（焼入れ又は浸炭
硬化、焼戻し）し、次いで研磨加工してからころ，外輪
を組付け、円筒ころ軸受（被験軸受）１０を完成する。
切削することにより、疲労予き裂Ｂを残して半円状の切
り欠部２を除去する。また、軸受内輪１の内径面１ｂを
切削して1/12のテーパ状にする（図５）。以上のステッ
プ〜ステップは軸受内輪１の軌道面に予め疲労予き
裂を導入する工程である。ステップでは、疲労予き裂
Ｂを導入した後の軸受内輪１を熱処理（焼入れ又は浸炭
硬化、焼戻し）し、次いで研磨加工してからころ，外輪
を組付け、円筒ころ軸受（被験軸受）１０を完成する。
【００１３】ステップは、完成品の円筒ころ軸受１０
を図６に示す回転試験機１１に装着して、その軸受内輪
１に円周方向の引張り応力（フープ応力）を作用せしめ
た状態で荷重を加えて回転させることにより、疲労予き
裂Ｂより更に疲労き裂を進展させる工程である。回転試
験機１１は、回転軸１２が負荷軸受１３を介して負荷ハ
ウジング１４に支承され、その回転軸１２の被験軸受取
付け箇所は軸受内輪１のテーパ（1/12) に合致するテー
パ面１５とされ、被験軸受ハウジング１６で囲まれてい
る。被験軸受である円筒ころ軸受１０は、その外輪３を
被験軸受ハウジング１６に固定し、その内輪１はテーパ
状内径面１ｂを回転軸１２のテーパ面１５に圧入して回
転試験機１１に取付ける。この圧入は、回転軸１２に螺
合した締付け用ナット１７を締付けて間座１８で軸受内
輪１の端面を押圧しつつ行われる。かくして回転軸１２
のテーパ面１５に乗り上げた軸受内輪１に、フープ応力
がかかる。このフープ応力の大きさは、例えば、軸受内
輪１の外径面１ａにストレインゲージ２０を固着してフ
ープ応力により生じたひずみを測定し、その値と内輪材
料のヤング率とを用いて応力とひずみの関係式に基づき
算出する。なお、図６において、円筒ころ軸受１０を取
り付けた周囲の空間２１は潤滑グリースを充填するとと
もに、ラビリンスシール２２でシールしている。
を図６に示す回転試験機１１に装着して、その軸受内輪
１に円周方向の引張り応力（フープ応力）を作用せしめ
た状態で荷重を加えて回転させることにより、疲労予き
裂Ｂより更に疲労き裂を進展させる工程である。回転試
験機１１は、回転軸１２が負荷軸受１３を介して負荷ハ
ウジング１４に支承され、その回転軸１２の被験軸受取
付け箇所は軸受内輪１のテーパ（1/12) に合致するテー
パ面１５とされ、被験軸受ハウジング１６で囲まれてい
る。被験軸受である円筒ころ軸受１０は、その外輪３を
被験軸受ハウジング１６に固定し、その内輪１はテーパ
状内径面１ｂを回転軸１２のテーパ面１５に圧入して回
転試験機１１に取付ける。この圧入は、回転軸１２に螺
合した締付け用ナット１７を締付けて間座１８で軸受内
輪１の端面を押圧しつつ行われる。かくして回転軸１２
のテーパ面１５に乗り上げた軸受内輪１に、フープ応力
がかかる。このフープ応力の大きさは、例えば、軸受内
輪１の外径面１ａにストレインゲージ２０を固着してフ
ープ応力により生じたひずみを測定し、その値と内輪材
料のヤング率とを用いて応力とひずみの関係式に基づき
算出する。なお、図６において、円筒ころ軸受１０を取
り付けた周囲の空間２１は潤滑グリースを充填するとと
もに、ラビリンスシール２２でシールしている。
【００１４】上記フープ応力を負荷した状態で回転試験
機１１の回転軸１２を高速回転させて、被験体である円
筒ころ軸受１０の内輪１に一定の大きさのラジアル荷重
を負荷しながら一定の総回転数Ｎに達するまで駆動す
る。これにより疲労予き裂Ｂより更に疲労き裂を進展さ
せる。この実施例の疲労試験の条件は、回転軸１２の毎
分回転数１８００ｒｐｍ，負荷したラジアル荷重２ｔｏ
ｎ，軸受内輪１の総回転数Ｎは 16.9×107 ｒｅｖであ
った。
機１１の回転軸１２を高速回転させて、被験体である円
筒ころ軸受１０の内輪１に一定の大きさのラジアル荷重
を負荷しながら一定の総回転数Ｎに達するまで駆動す
る。これにより疲労予き裂Ｂより更に疲労き裂を進展さ
せる。この実施例の疲労試験の条件は、回転軸１２の毎
分回転数１８００ｒｐｍ，負荷したラジアル荷重２ｔｏ
ｎ，軸受内輪１の総回転数Ｎは 16.9×107 ｒｅｖであ
った。
【００１５】ステップは、一定回転数Ｎに達したとき
回転試験機１１を停止し、被験体の円筒ころ軸受１０を
取り外して、疲労き裂の進展度合いから疲労き裂の進展
速度を測定する工程である。疲労き裂の進展度合いは、
被験体の軸受内輪１を圧砕して、予き裂Ｂの箇所の破面
を電子顕微鏡又は光学顕微鏡で観察することにより実測
する。その結果を用いて、疲労き裂進展速度を求めるこ
とができる。
回転試験機１１を停止し、被験体の円筒ころ軸受１０を
取り外して、疲労き裂の進展度合いから疲労き裂の進展
速度を測定する工程である。疲労き裂の進展度合いは、
被験体の軸受内輪１を圧砕して、予き裂Ｂの箇所の破面
を電子顕微鏡又は光学顕微鏡で観察することにより実測
する。その結果を用いて、疲労き裂進展速度を求めるこ
とができる。
【００１６】図７ないし図１０に、各被験体について行
った上記回転試験後の軸受内輪１の破断面を拡大して示
す。いずれも、軸受内輪１の外径面１ａから予き裂Ｂが
ある深さまで形成され、続いて疲労進展部Ｃが形成され
ていることが認められる。Ｄは内径面１ｂに至る急進破
面である。予き裂Ｂは三点曲げ疲労によって形成された
疲労破面で、摩耗した面として観察される。疲労進展部
Ｃは回転中にフープ応力がかかっていたため、き裂対向
面同士は引っ張られて擦れ合うことがなく、したがって
その破面は粒界破面として観察される。これに対して急
進破面Ｄは非疲労破面であり、微細な凹凸を有する粒内
破面として観察される。このように各破面形態が異なる
から、求める疲労進展部Ｃの深さの測定が容易にでき
る。また、内輪を破壊しなくても表面での疲労き裂の進
展長さの測定値から疲労進展部Ｃの深さの推定も可能で
ある。
った上記回転試験後の軸受内輪１の破断面を拡大して示
す。いずれも、軸受内輪１の外径面１ａから予き裂Ｂが
ある深さまで形成され、続いて疲労進展部Ｃが形成され
ていることが認められる。Ｄは内径面１ｂに至る急進破
面である。予き裂Ｂは三点曲げ疲労によって形成された
疲労破面で、摩耗した面として観察される。疲労進展部
Ｃは回転中にフープ応力がかかっていたため、き裂対向
面同士は引っ張られて擦れ合うことがなく、したがって
その破面は粒界破面として観察される。これに対して急
進破面Ｄは非疲労破面であり、微細な凹凸を有する粒内
破面として観察される。このように各破面形態が異なる
から、求める疲労進展部Ｃの深さの測定が容易にでき
る。また、内輪を破壊しなくても表面での疲労き裂の進
展長さの測定値から疲労進展部Ｃの深さの推定も可能で
ある。
【００１７】図７は表１の軸受鋼からなる軸受内輪１に
幅Ｗ＝4.8 mm，深さＨ＝0.8 mmの疲労予き裂Ｂを形成し
て疲労き裂進展試験を行ったものの破断面である。図８
は表１の浸炭鋼からなる軸受内輪１に幅Ｗ＝2.4 mm，深
さＨ＝0.27 mm の疲労予き裂Ｂを形成して疲労き裂進展
試験を行ったものの破断面である。図９は表１の浸炭鋼
からなる軸受内輪１に幅Ｗ＝3.7 mm，深さＨ＝0.67 mm
の疲労予き裂Ｂを形成して組み立てた円筒ころ軸受１０
を、280 MPa のフープ応力と2 ton のラジアル荷重を負
荷した状態で、内輪総回転数Ｎ＝16.9×107 ｒｅｖまで
疲労き裂進展試験した後の破断面である。
幅Ｗ＝4.8 mm，深さＨ＝0.8 mmの疲労予き裂Ｂを形成し
て疲労き裂進展試験を行ったものの破断面である。図８
は表１の浸炭鋼からなる軸受内輪１に幅Ｗ＝2.4 mm，深
さＨ＝0.27 mm の疲労予き裂Ｂを形成して疲労き裂進展
試験を行ったものの破断面である。図９は表１の浸炭鋼
からなる軸受内輪１に幅Ｗ＝3.7 mm，深さＨ＝0.67 mm
の疲労予き裂Ｂを形成して組み立てた円筒ころ軸受１０
を、280 MPa のフープ応力と2 ton のラジアル荷重を負
荷した状態で、内輪総回転数Ｎ＝16.9×107 ｒｅｖまで
疲労き裂進展試験した後の破断面である。
【００１８】図１０は図９のX 部の拡大図で、これから
疲労進展部Ｃの長さ（深さ）ａ＝0.15mmと測定された。
この測定結果から疲労き裂進展速度（m/cycle ：内輪の
一回転当たり進展した疲労き裂の長さを示す指標、この
値が小さい程き裂進展が小さいことを意味する）ｄａ／
ｄＮを求めると da/dN＝0.15/16.9 ×10-7＝8.8 ×10
-10 mm/cycle＝8.8 ×10-13m/cycleとなる。
疲労進展部Ｃの長さ（深さ）ａ＝0.15mmと測定された。
この測定結果から疲労き裂進展速度（m/cycle ：内輪の
一回転当たり進展した疲労き裂の長さを示す指標、この
値が小さい程き裂進展が小さいことを意味する）ｄａ／
ｄＮを求めると da/dN＝0.15/16.9 ×10-7＝8.8 ×10
-10 mm/cycle＝8.8 ×10-13m/cycleとなる。
【００１９】図１１は、表１の鋼材で形成した複数個の
円筒ころ軸受を被験体とし、ステップ〜ステップの
手順にしたがって求めた平均疲労き裂進展速度ｄａ／ｄ
Ｎと加えたフープ応力との関係を表したグラフである。
同グラフ中に斜線で示す領域は、ＡＳＴＭ Ｅ６４７の
測定法によった場合の疲労き裂進展開始の限界速度領域
を表している。ＡＳＴＭ法により浸炭鋼からなるＣＴ試
験片を用いて繰り返し引張り応力を負荷する条件で疲労
き裂進展速度を測定した場合は、先に述べたように da/
dN＝5 ×10-11m/cycle程度が限界であり、本発明の方法
による場合とは２桁も異なることがわかる。
円筒ころ軸受を被験体とし、ステップ〜ステップの
手順にしたがって求めた平均疲労き裂進展速度ｄａ／ｄ
Ｎと加えたフープ応力との関係を表したグラフである。
同グラフ中に斜線で示す領域は、ＡＳＴＭ Ｅ６４７の
測定法によった場合の疲労き裂進展開始の限界速度領域
を表している。ＡＳＴＭ法により浸炭鋼からなるＣＴ試
験片を用いて繰り返し引張り応力を負荷する条件で疲労
き裂進展速度を測定した場合は、先に述べたように da/
dN＝5 ×10-11m/cycle程度が限界であり、本発明の方法
による場合とは２桁も異なることがわかる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る転
がり軸受内輪の疲労き裂進展速度の測定方法の発明によ
れば、予め内輪の軌道面に疲労予き裂を施した後、当該
内輪と外輪との間に転動体を配した転がり軸受として完
成し、該転がり軸受の内輪に円周方向の引張り応力を作
用せしめた状態で軸受内輪軌道面に荷重を加えて回転さ
せることにより、疲労予き裂より更に疲労き裂を進展さ
せ、該疲労き裂の進展度合いから疲労き裂の進展速度を
測定するものとした。そのため、実際に使用する軸受そ
のものを用いて、直接的に、実際の軸受の使用状態に即
して測定を行い疲労き裂評価の信頼性を高めることが可
能となり、その結果、転がり軸受の強度向上，安全設計
水準の向上に大きく寄与することができるという効果が
得られる。また、請求項２に係る発明によれば、上記請
求項１記載の発明において、前記内輪の軌道面に疲労予
き裂を施す方法を、内輪の軌道面に所定長さ，巾，深さ
の切欠きを設けて後、三点曲げ疲労法により繰り返しの
負荷を加えて形成することにより既に設けた切欠きから
疲労破面が進展するようにしたため、三点曲げ繰り返し
応力条件を制御することで安定した軸受そのものの疲労
予き裂を得ることが可能となり、その結果、上記請求項
１の効果に加えて、図１１に示すように内輪のフープ応
力に対しバラツキが少なく正確なき裂進行速度を求める
ことができるという効果が得られる。さらに、請求項３
に係る発明によれば、上記請求項１または２記載の発明
において、前記疲労き裂進展速度は、疲労進展部の深さ
（ａ）を当該疲労進展部の深さを生ずるに必要な内輪総
回転数（Ｎ）で除した値（ｄａ／ｄＮ）で求めるものと
したため、従来の測定法および他の測定法による結果と
比較した評価が可能となり、その結果、信頼性への有効
性を正確に判断できるという効果が得られる。
がり軸受内輪の疲労き裂進展速度の測定方法の発明によ
れば、予め内輪の軌道面に疲労予き裂を施した後、当該
内輪と外輪との間に転動体を配した転がり軸受として完
成し、該転がり軸受の内輪に円周方向の引張り応力を作
用せしめた状態で軸受内輪軌道面に荷重を加えて回転さ
せることにより、疲労予き裂より更に疲労き裂を進展さ
せ、該疲労き裂の進展度合いから疲労き裂の進展速度を
測定するものとした。そのため、実際に使用する軸受そ
のものを用いて、直接的に、実際の軸受の使用状態に即
して測定を行い疲労き裂評価の信頼性を高めることが可
能となり、その結果、転がり軸受の強度向上，安全設計
水準の向上に大きく寄与することができるという効果が
得られる。また、請求項２に係る発明によれば、上記請
求項１記載の発明において、前記内輪の軌道面に疲労予
き裂を施す方法を、内輪の軌道面に所定長さ，巾，深さ
の切欠きを設けて後、三点曲げ疲労法により繰り返しの
負荷を加えて形成することにより既に設けた切欠きから
疲労破面が進展するようにしたため、三点曲げ繰り返し
応力条件を制御することで安定した軸受そのものの疲労
予き裂を得ることが可能となり、その結果、上記請求項
１の効果に加えて、図１１に示すように内輪のフープ応
力に対しバラツキが少なく正確なき裂進行速度を求める
ことができるという効果が得られる。さらに、請求項３
に係る発明によれば、上記請求項１または２記載の発明
において、前記疲労き裂進展速度は、疲労進展部の深さ
（ａ）を当該疲労進展部の深さを生ずるに必要な内輪総
回転数（Ｎ）で除した値（ｄａ／ｄＮ）で求めるものと
したため、従来の測定法および他の測定法による結果と
比較した評価が可能となり、その結果、信頼性への有効
性を正確に判断できるという効果が得られる。
【図１】軸受内輪の疲労き裂進展速度の測定方法の手順
を示す流れ図である。
を示す流れ図である。
【図２】外径面に半円状の切り欠部を放電加工した軸受
内輪の部分斜視図である。
内輪の部分斜視図である。
【図３】図２の軸受内輪に三点曲げ試験機で予き裂を導
入する方法を示す模式図である。
入する方法を示す模式図である。
【図４】切り欠部の底部から予き裂が形成された状態を
模式的に示す部分斜視図である。
模式的に示す部分斜視図である。
【図５】予き裂形成後の軸受内輪の切削加工を説明する
部分斜視図である。
部分斜視図である。
【図６】被験体の転がり軸受を回転試験機に装着した状
態を示す部分断面図である。
態を示す部分断面図である。
【図７】軸受鋼の場合の疲労き裂進展試験結果の一例を
示す破断面図である。
示す破断面図である。
【図８】浸炭鋼の場合の疲労き裂進展試験結果の一例を
示す破断面図である。
示す破断面図である。
【図９】浸炭鋼の場合の疲労き裂進展試験結果の他の例
を示す破断面図である。
を示す破断面図である。
【図１０】図９のX 部分の拡大断面図である。
【図１１】表１の鋼材で形成した複数個の円筒ころ軸受
について求めた平均疲労き裂進展速度とフープ応力との
関係を表すグラフである。
について求めた平均疲労き裂進展速度とフープ応力との
関係を表すグラフである。
１ 軸受内輪 １ａ 軌道面（外径面） Ｂ 疲労予き裂 Ｃ 疲労進展部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−177035（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−195226（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−114435（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−239141（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−24783（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−30624（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−10247（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 3/00 - 3/62 G01M 13/00 - 13/04 G01L 5/00 F16C 19/52
Claims (3)
- 【請求項１】 外内輪，転動体からなる転がり軸受の内
輪における疲労き裂進展速度の測定方法において、予め
前記内輪の軌道面に疲労予き裂を施した後、当該内輪と
外輪との間に転動体を配した転がり軸受として完成し、
該転がり軸受の内輪に円周方向の引張り応力を作用せし
めた状態で軸受内輪軌道面に荷重を加えて回転させるこ
とにより、疲労予き裂より更に疲労き裂を進展させ、該
疲労き裂の進展度合いから疲労き裂の進展速度を測定す
ることを特徴とする軸受内輪の疲労き裂進展速度の測定
方法。 - 【請求項２】 前記内輪の軌道面に疲労予き裂を施す方
法が、内輪の軌道面に所定長さ，巾，深さの切欠きを設
けて後、三点曲げ疲労法により繰り返しの負荷を加えて
形成するものである請求項１記載の軸受内輪の疲労き裂
進展速度の測定方法。 - 【請求項３】 前記疲労き裂進展速度は、疲労進展部の
深さ（ａ）を当該疲労進展部の深さを生ずるに必要な内
輪総回転数（Ｎ）で除した値（ｄａ／ｄＮ）で求める請
求項１または請求項２に記載の軸受内輪の疲労き裂進展
速度の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03153458A JP3082307B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 軸受内輪の疲労き裂進展速度の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03153458A JP3082307B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 軸受内輪の疲労き裂進展速度の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH051985A JPH051985A (ja) | 1993-01-08 |
| JP3082307B2 true JP3082307B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=15563001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03153458A Expired - Fee Related JP3082307B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 軸受内輪の疲労き裂進展速度の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3082307B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5088289B2 (ja) * | 2008-10-23 | 2012-12-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 熱間圧延用ロールの評価方法 |
| JP2013155842A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Jtekt Corp | 軸受用内輪の取付構造及び車輪用軸受装置 |
| JP6156873B2 (ja) * | 2013-07-30 | 2017-07-05 | 日本精工株式会社 | 転がり疲労き裂進展試験方法及び転がり疲労寿命予測方法 |
| US11280699B2 (en) | 2019-02-19 | 2022-03-22 | Nsk Ltd. | Flaking development analysis method and flaking development analysis device for raceway ring of rolling bearing |
-
1991
- 1991-06-25 JP JP03153458A patent/JP3082307B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH051985A (ja) | 1993-01-08 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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