JP6844764B2 - 転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析方法及びはく離進展解析装置 - Google Patents

Description

本発明は、転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析方法及びはく離進展解析装置に関し、より詳細には、風力発電装置や、運搬車両を含む鉱山設備、圧延機のような鉄鋼設備などに用いられる転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析方法及びはく離進展解析装置に関する。

転がり軸受が荷重を受けて回転すると、内輪と外輪の軌道面及び転動体の転動面は絶えず繰返し荷重を受けるので、材料の疲れによってはく離と呼ばれるうろこ状の微小な損傷が現れることがある。一般的にこのはく離によって使用不能に至るまでを軸受寿命として定義している。しかし、風力発電装置用軸受のような大形軸受の場合、交換が容易ではなく、軸受にはく離が発生しても交換部品を調達し、実際に交換できるまでに多くの期間が必要となる。このため、部品の交換ができるまでの間、発電出力を制限するなどの対策を取った上で運転が続けられることがある。しかし、交換時期が遅れることで、はく離が急速に進んでしまうと、大量のはく離片がギヤに噛み込んだり、内外輪が割れたりして、最悪の場合、装置を長期間に亘って停止するようなメンテナンス作業が必要となる場合がある。

このため、定期検査の際に、次の検査までは正常運転又は出力を制限した運転が可能か、又はどの時点で交換する必要があるかの判定が必要となってくる。このような判定の方法として、例えば、特許文献１に記載の状態監視装置は、振動センサにより検出された波形を複数の損傷フィルタ周波数帯域に分割して抽出するフィルタ処理部と、フィルタ処理後の波形からスペクトルデータを得る演算処理部と、転がり軸受の回転速度に基づいて算出した軸受損傷周波数と演算処理部で得られたスペクトルデータを比較して転がり軸受の異常部位を特定する精密診断部と、損傷フィルタ周波数帯域毎に算出される振動実効値に基づいて異常部位の損傷の程度を診断する損傷レベル診断部と、異常部位、異常部位の損傷の程度、及び回転部品の運転環境から異常部位の残存寿命を予測する残存寿命予測部と、を備え、異常部位の残存寿命を予測している。

また、特許文献２に記載の転がり軸受の状態監視装置では、転がり軸受の内外輪間のラジアル方向の相対変位を検出する変位センサが設けられ、検出された内外輪間の相対変位が、予め設定されたしきい値を超えると、転がり軸受に異常が生じたものと判定する。しきい値は、転がり軸受の負荷域中央を通過中の転動体が負荷を受けず、かつ、負荷域を通過中の残余の転動体が荷重を受けているとした場合の内外輪間の相対変位を基準変位として、該基準変位に基づいて設定される。特に、隣接する２つの転動体が同時に損傷部を通過するまでに損傷が軌道面周方向に拡大すると、荷重を受ける転動体が減少することによって転動体荷重が増大し、損傷の進展速度が上昇する点を考慮して設定された、しきい値との比較により、軸受交換時期が判定されている。

日本国特開２０１７−２１９４６９号公報 日本国特開２０１７−２６４４５号公報

ところで、特許文献１では、転がり軸受の残存寿命予測について記載されているが、これを実際に稼動している機械(特にはく離が生じても継続使用されるケース)に適用する場合には、下記の課題が生じている。
１． 軌道面に発生した初期はく離が周方向に拡大すると、転動体がはく離を通過する際に、転動体と内外輪とのすきまにより荷重を受けることができなくなる。そのため、負荷圏にある全ての転動体が荷重を受ける理想的な転動体荷重分布に対して、荷重を支える転動体が減少し、はく離を通過する転動体の近隣の転動体荷重が増加する。しかしながら、特許文献１では、転動体荷重の増加を考慮していないため、はく離の急激な拡大を予測できない。
２. 残存寿命を予測する際に、き裂の進展速度の式に用いられる応力拡大係数範囲ΔＫを算出するには，一般的に具体的な計算対象の形状が必要となる。しかしながら、はく離形状の記載がないため、寿命の予測精度が低い。

また、特許文献２では、軸受交換の時期を明確にするためのしきい値の設定方法については記載されているが、はく離の進展を予測するものではなく、交換までの残存寿命が予測できず交換用軸受を事前に手配することができない。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、微小はく離発生後のはく離の進展速度を算出して、経過時間とはく離部の形状との関係を予測し、適切なタイミングでの軸受交換を可能とする転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析方法及びはく離進展解析装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 回転機械に使用される、内外軌道輪と両軌道輪間の転動体を有する転がり軸受の軌道輪のはく離の進展を予測するはく離進展解析方法であって、
はく離状況取得手段によって前記軌道輪のはく離の有無及び形状を取得する工程と、
少なくとも取得されたはく離部の形状、前記転がり軸受の諸元、及び前記転がり軸受の運転条件に基づいて、前記転動体が前記軌道輪の前記はく離部の出口部を通過するときの、前記転動体に作用する転動体荷重を算出する工程と、
前記はく離部の出口部における転動体荷重に基づいて、進行する前記はく離部の形状を考慮した前記はく離の進展速度を算出する工程と、
前記はく離の進展速度に基づいて、経過時間とはく離部の形状との関係を算出する工程と、
を備える、
転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析方法。
（２） 回転機械に使用される、内外軌道輪と両軌道輪間の転動体を有する転がり軸受の軌道輪のはく離の進展を予測する転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析装置であって、
前記軌道輪のはく離の有無及び形状を取得するはく離状況取得手段と、
少なくとも取得されたはく離部の形状、前記転がり軸受の諸元、前記転がり軸受の運転条件に基づいて、前記転動体が前記軌道輪の前記はく離部の出口部を通過するときの、前記転動体に作用する転動体荷重を算出し、前記はく離部の出口部における転動体荷重に基づいて、進行する前記はく離部の形状を考慮した前記はく離の進展速度を求め、前記はく離の進展速度に基づいて、経過時間とはく離部の形状との関係を算出する演算部と、
を備える転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析装置。

本発明の軌道輪のはく離進展解析方法及び軌道輪のはく離進展解析装置によれば、転動体が軌道輪のはく離部の出口部を通過するときに作用する転動体荷重から、進行するはく離部の形状を考慮したはく離の進展速度を求めて、経過時間とはく離部の形状との関係を予測するようにしたので、適切なタイミングでの軸受交換が可能となる。

本発明の一実施形態に係る軌道輪のはく離進展解析装置の概略構成を示すブロック図である。 円筒ころ軸受の内輪におけるはく離の進展状況の一例を示す図である。 円筒ころ軸受の内輪におけるはく離の進展状況の一例を示す図である。 円筒ころ軸受の内輪におけるはく離の進展状況の一例を示す図である。 円筒ころ軸受の内輪におけるはく離の進展状況の一例を示す図である。 はく離進展解析の手順を示すフローチャートである。 転がり軸受の運転経過時間とはく離部の形状との関係を算出する手順を示すフローチャートである。 はく離発生前における転動体荷重の大きさを示す概念図である。 はく離発生後における転動体荷重の大きさの変化を示す概念図である。 はく離部と転動体との関係を示す拡大図である。 はく離部と転動体との関係を示す拡大図である。 はく離長さとはく離部の出口部における転動体荷重の関係を示すグラフである。 はく離部の出口部を転動体が通過する状態を示す要部拡大図である。 図８Ａの状態でのはく離部の形状を考慮したＦＥＭ解析により、任意の位置での応力分布を示す図である。 経過時間とはく離部のサイズの関係を、本実施形態による解析結果と試験結果とを比較して示すグラフである。 円筒ころ軸受の内輪における初期のはく離部を転動体が通過する状態を示す斜視図である。 有限要素解析を３次元で行う際のはく離部の出口部について説明する内輪の上面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析方法及びはく離進展解析装置を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の軌道輪のはく離進展解析装置１は、機械設備２０に組み込まれた転がり軸受１０の軌道輪（即ち、内輪１１又は外輪１２）に発生したはく離部を解析するものである。はく離進展解析装置１は、転がり軸受１０のはく離の有無及び形状を取得するはく離状況取得手段２１と、はく離状況取得手段２１で取得した信号をデータ伝送手段２２を介して受信し、信号処理を行って転がり軸受１０の軌道輪のはく離の有無、及びはく離進展解析を行う演算処理部３１、機械設備２０を駆動制御する制御部３２、及び解析結果などを記憶する記憶部３３を有する制御装置３０と、モニタや警報機等からなり、はく離進展解析結果や転がり軸受１０の残存寿命を出力する出力装置４０と、を備えている。

転がり軸受１０は、機械設備２０の回転軸に外嵌される内輪１１と、ハウジング１４等に内嵌される外輪１２と、内輪１１及び外輪１２との間で転動可能に配置された複数の転動体１３と、転動体１３を転動自在に保持する不図示の保持器と、を有する。

なお、本実施形態では、転動体１３と内輪１１及び外輪１２の軌道面が線接触し、図２Ａ〜図２Ｄに示すように、内輪１１のはく離の進展（１１ａ→１１ｂ→１１ｃ→１１ｄ）が、周方向長さＡの変化（Ａａ→Ａｂ→Ａｃ→Ａｄ）として一次元で近似できるころ軸受を想定し、内輪１１の軌道面にはく離が発生する場合を例に説明する。

はく離状況取得手段２１は、はく離状況の取得方法に応じて、任意のものが選択される。例えば、はく離状況取得手段２１をファイバースコープやカメラとして、はく離部の形状を直接観察してもよい。或いは、本出願人が考案した日本国特願２０１８−１５６５３５に記載のはく離部の長さを検出する方法の場合には、はく離状況取得手段２１は振動センサや荷重センサであってもよく、また、特許文献２に記載のはく離の長さを検出する方法の場合には、はく離状況取得手段２１は変位センサであってもよい。さらに、はく離状況取得手段２１は、温度や、潤滑油中の鉄粉量（濃度）などを検出するものであってもよい。なお、振動センサ、荷重センサ、変位センサは、転がり軸受１０の固定輪である外輪１２が取り付けられたハウジング１４の負荷圏に固定される。

制御装置３０は、マイクロコンピュータ（ＩＣチップ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰ等）により構成されており、後述する各処理をこのマイクロコンピュータのプログラムにより実行する。

制御装置３０は、演算処理部３１で解析された転がり軸受１０のはく離部の解析結果を、記憶部３３に記憶すると共に、機械設備２０の動作を制御部３２へ出力し、解析結果に応じた機械設備２０を駆動する制御信号を機械設備２０の動作にフィードバック（回転数を落とすなどの安全運転動作）する。さらに、制御装置３０は、有線又はネットワークを考慮した無線を利用したデータ伝送手段３４により解析結果を出力装置４０に送る。

出力装置４０は、転がり軸受１０の解析結果をモニタ等にリアルタイムで表示する。また、異常が検出された場合に、ライトやブザー等の警報機を用いてオペレータに異常であることの注意を促すようにしてもよい。また、信号のデータ伝送手段２２は、はく離状況取得手段２１からの信号を的確に送受信可能であればよいので、有線でも良いし、ネットワークを考慮した無線を利用してもよい。

図３は、はく離進展解析の手順を示すフローチャートである。まず、はく離状況取得手段２１によりはく離の有無及び形状を取得する（ステップＳ１）。例えば、はく離状況取得手段２１が、ファイバースコープの場合、軌道面が直接観察される。そして、軌道面に初期はく離部が観察された場合には、ステップＳ２で、はく離有りとして、本実施形態では、観察されたはく離部の形状から、はく離部の形状の周方向長さＡ（図２Ａ〜図２Ｄ参照）を取得する。そして、図４を用いて詳述する残存寿命計算に移行する（ステップＳ３）。残存寿命計算の処理の後、本処理フローを終了する。一方、ステップＳ２で、はく離無しの場合には、本処理フローを終了する。図３に示す処理を所定時間毎に実行する。

図４は、転がり軸受１０の運転経過時間とはく離部の形状との関係を算出する手順を示すフローチャートであり、図３のステップＳ３の工程に対応する。したがって、上記ステップＳ２ではく離部１５の発生を検知した場合に、本フローの計算を開始し（ステップＳ１１）、はく離形状、軸受諸元、運転条件を演算プログラムに入力する（ステップＳ１２）。

運転条件の一つである軸受荷重としては、一定の軸受荷重、直接測定した軸受荷重、発電出力や軸の回転トルクなどから間接的に求めた軸受荷重などが入力される。また、予め想定された運転荷重パターンを入力してもよい。また、回転速度としては、現在の回転速度で継続運転した場合を想定して、現在の回転速度が入力されてもよいし、初期はく離部が観察された時点で、運転速度を減速する場合には、減速した回転速度が入力されてもよい。

次いで、ステップＳ１２で入力した指標（即ち、初期はく離形状、軸受諸元、運転条件）に基づいて、はく離部１５の拡大に伴って変化する、はく離部の出口部を通過する転動体１３の転動体荷重Ｆを算出する（ステップＳ１３）。ここでは、ＩＳＯ／ＴＳ１６２８１に準じた計算方法により転動体荷重Ｆを計算する。軸荷重Ｐが内輪１１を押し各転動体１３を同時に押すため、力のつりあい式を解くことで、はく離部の出口部の転動体荷重Ｆを算出する。

図５Ａに示すように、軸荷重Ｐにより内輪１１にラジアル軸受荷重が作用した状態で転がり軸受１０が回転すると、負荷圏Ｑａｒｅａに位置する各転動体１３には、転動体１３の位置に応じた大きさの転動体荷重Ｆ_０が発生する。

一方、転動体１３と内輪１１の軌道面との接触面圧が最大となる負荷圏Ｑａｒｅａ中央において、内輪１１の軌道面にはく離が発生すると、図５Ｂに示すように、はく離部１５を通過している転動体１３は軸受荷重を支持することができず、図５Ａに示した負荷圏Ｑａｒｅａの転動体１３よりも少ない数の転動体１３で軸受荷重を支持するため、その他の負荷圏Ｑａｒｅａに位置する各転動体１３に増大した転動体荷重Ｆ_１が負荷される。したがって、図５Ａにおける各転動体１３の転動体荷重Ｆ_０の関係を用いて、図５Ｂにおける力のつりあい式を解くことで、初期はく離部が生じた状態での、はく離部の出口部の転動体荷重Ｆが算出される。具体的には、転動体荷重Ｆ_０及びＦ_１は、ＩＳＯ／ＴＳ１６２８１に準じた計算方法により求められる。また、はく離部１５を通過している転動体１３の転動体荷重Ｆ_１は、荷重を受けないものとして計算される。

また、負荷圏Ｑａｒｅａ中央に生じた初期はく離部は、軌道面の円周方向（本発明に示した例においては転動体１３の通過方向）に拡大していく。通常、はく離部１５の出口部におけるき裂１５ａ（図６Ａ，図６Ｂ参照）に転動体荷重が繰り返し負荷されることで、き裂１５ａは円周方向に徐々に進展し、その後、所定の長さのはく離片１５ｂが段階的に発生する。そして、図６Ｂに示すように、はく離部１５の周方向長さＡが、隣り合う２つの転動体１３が同時に入る長さ(周方向長さＡ＝転動体ピッチ間距離ｄ)になると、はく離部１５の出口部おける転動体荷重Ｆ_１は増大して負荷されるようになる。

その後、転動体荷重Ｆは、図７に示すように、はく離部１５の周方向長さＡが、転動体ピッチ間距離ｄ、その２倍、３倍となる毎に転動体荷重を受ける転動体数が減少していくので階段状に増大する。したがって、はく離部１５の出口部における転動体荷重Ｆと、はく離部１５の周方向長さＡとの関係が、与えられる。

そして、ステップＳ１３で算出された転動体荷重Ｆに基づいて，進行するはく離部の形状を考慮したき裂進展解析を行い，き裂の進展速度をはく離部１５が拡大する速度（はく離進展速度Ｖ）として算出する（ステップＳ１４）。

疲労現象におけるき裂進展挙動は、き裂長さとき裂に働く応力で表される線形破壊力学パラメータＫ（応力拡大係数）に支配され、き裂が安定して進展する領域では、応力拡大係数Ｋの変動範囲ΔＫ（応力拡大係数範囲）と応力１サイクルあたりのき裂進展量ｄａ／ｄＮは両対数直線関係となることが、下記するＰａｒｉｓ則として知られている。

ｄａ／ｄＮ＝Ｃ（ΔＫ）^ｍ
但し、Ｃ、ｍは、実験定数
従って、上式にΔＫを代入することで、本発明では、き裂進展速度をはく離進展速度Ｖとして演算により求めることができる。具体的には、図８Ａおよび図８Ｂに一例を示すように、ステップＳ１３で算出された転動体荷重Ｆが転がり軸受に作用した場合のＦＥＭ解析（有限要素解析）により、転動体１３をはく離部１５の出口部である、はく離部１５の出口端面からき裂先端を越えた付近まで（図８Ｂ参照）左から右に少しずつ動かした複数の位置で、内輪１１に作用する各応力σを算出し、はく離部１５の出口部における応力σの変動から応力拡大係数範囲ΔＫを算出する。なお、実際には、荷重を受ける転動体の数は、軸受の回転に応じて変動するが、ここでは、最大値を転動体荷重Ｆとして入力している。また、ＦＥＭ解析による応力σの算出から応力拡大係数範囲ΔＫを算出する過程は、定式化することができ、定式化した後は、該式を用いて計算することで、その都度のＦＥＭ解析は不要となる。
なお、はく離進展速度（き裂進展速度）Ｖは、破壊力学で一般的なＪ積分値を予め定式化して用いてもよい。

そして、求められた応力１サイクルあたりのき裂進展量ｄａ／ｄＮに、円筒ころ１３の数などの軸受諸元、回転速度などの運転条件を適用して、運転時間とはく離サイズＡとの関係を、下記式を用いた理論計算から算出して、図９に示すグラフを作成する。

Ａ＝Ａ_０＋ｄａ／ｄＮ×ｎ
Ａ_０：観察された時点のはく離部の周方向長さ
ｎ：転動体が、負荷圏内ではく離部の出口部を負荷する回数

図７において説明したように、転動体荷重Ｆは、はく離部１５の周方向長さＡが転動体ピッチ間距離ｄの倍数になる（負荷圏Ｑａｒｅａに存在する転動体１３のうち、正しく負荷を受ける転動体が１つ減る）ごとに階段状に増大するので、はく離進展速度Ｖもはく離部１５の周方向長さＡが転動体ピッチ間距離ｄの倍数になるごとに速くなる。この転動体ピッチ間距離ｄごとのはく離進展速度Ｖの変化は、図９において屈曲点Ｂとして現れる。

詳細には、はく離部１５の周方向長さＡが転動体ピッチ間距離ｄ未満のときに、はく離部の長さＡは図９（両対数グラフ）において直線Ｌ１に沿って直線的に増大する。また、はく離部１５の周方向長さＡが転動体ピッチ間距離ｄに達すると、はく離部１５の周方向長さＡは、直線Ｌ１より勾配の大きな（はく離進展速度Ｖが速い）直線Ｌ２に沿って直線的に増大する。直線Ｌ１と直線Ｌ２との交点が、はく離部１５の周方向長さＡが転動体ピッチ間距離ｄに達したときの屈曲点Ｂとなる。そして、屈曲点Ｂを越えるとはく離進展速度Ｖが急激に変化（増加）する。

図９には、図３のフローチャートに従って求めたはく離進展解析結果と、運転時間とはく離サイズとの関係を調べたはく離進展試験の試験結果とを比較して示している。図９から分かるように、解析結果と試験結果とは、近似した傾向を示しており、本実施形態のはく離進展解析方法により転がり軸受１０の残存寿命を精度よく予測可能であることが分かる。

なお、初期はく離が発生した後の転がり軸受１０の使用可能時間、即ち、残存寿命は、その後に発生する障害（例えば、音や振動）の許容可能な程度によって決まるため、使用者ごとに異なる。従って、経過時間とはく離形状との関係を予め知ることは、転がり軸受１０を適切に管理する上で重要である。

次いで、図９に基づいて、転がり軸受１０を使用可能なはく離部の周方向長さＡＬを指定することで、観察された時点のはく離部１５の周方向長さＡ_０からはく離部１５が指定した形状（はく離部１５の周方向長さＡＬ）になるまでのＴ_ｏからの経過時間ＴＬを求め、転がり軸受１０の残存寿命（即ち、ＴＬ−Ｔ_ｏ）を算出する（ステップＳ１５）。

このように、残存寿命を、はく離進展速度Ｖが急激に大きくなる屈曲点Ｂに達するまでの残り時間から求めれば、急激なはく離進展による想定外の障害発生を防止することができるので好ましい。なお、指定するはく離部１５の周方向長さＡＬは、転動体ピッチ間距離ｄの前後に限定されず、転がり軸受１０が使用可能な状態であれば、転動体ピッチ間距離ｄを越える値（例えば２倍や３倍）に設定することもできる。

なお、上述した図４のフローチャートの手順は、各転がり軸受の諸元ごとに、所定の運転条件に対して、軸受寿命として想定される最大はく離部の長さまで予め計算しておき、その計算結果のデータをテーブル化して記憶部３３に記憶しておいてもよい。

このように、はく離部１５の周方向長さＡの拡大による転動体荷重Ｆの増加を考慮した解析により、はく離進展の急上昇、及びはく離の急上昇時期（はく離部１５の周方向長さＡが転動体ピッチ間距離ｄの倍数になる時期）を精度よく予測することができる。これにより、転がり軸受１０の交換の事前手配などの準備を効率的に行うことが可能となる。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、ＦＥＭ解析による応力の変動を２次元で計算しているが、３次元で計算することもできる。この場合、内輪１１の軌道面１１ａに発生する初期のはく離部１５の形状が、図１０Ａに示すように、軸方向に長い長円状であって、上記実施形態のように、周方向長さＡの変化としてはく離の進展を近似しない場合であっても、応力の変動を計算することができる。
ここで、３次元で応力の変動を計算する際には、図１０Ｂに示すように、初期のはく離部１５の出口部は、はく離部１５の周方向中央位置よりも転動体の通過方向となる。

また、この場合も、転動体１３がはく離部１５内に位置した際には、荷重を受けないことから、はく離部１５の周方向長さが転動体ピッチ間距離ｄの倍数となる毎に、転動体荷重Ｆが階段状に増大し、併せて、はく離進展速度が急激に変化する点は、上記実施形態と同様である。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 回転機械に使用される、内外軌道輪と両軌道輪間の転動体を有する転がり軸受の軌道輪のはく離の進展を予測するはく離進展解析方法であって、
はく離状況取得手段によって前記軌道輪のはく離の有無及び形状を取得する工程と、
少なくとも取得された前記はく離部の形状、前記転がり軸受の諸元、及び前記転がり軸受の運転条件に基づいて、前記転動体が前記軌道輪のはく離部の出口部を通過するときの、前記転動体に作用する転動体荷重を進行する前記はく離部の形状を考慮して算出する工程と、
前記はく離部の出口部における転動体荷重に基づいて、進行する前記はく離部の形状を考慮した前記はく離の進展速度を算出する工程と、
前記はく離の進展速度に基づいて、経過時間とはく離部の形状との関係を算出する工程と、
を備える、
転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析方法。
この構成によれば、初期はく離発生後に転動体がはく離部の出口部を通過するときの転動体荷重に基づいて、進行するはく離部の形状を考慮してはく離の進展速度を算出するので、転がり軸受の経過時間とはく離部の形状との関係を精度よく予測することができる。

（２） 前記はく離部の形状は、前記はく離部の周方向長さであり、
前記はく離部の出口部における転動体荷重の算出工程は、はく離部の周方向長さに応じた力のつり合いを計算することで与えられる、（１）に記載の転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析方法。
この構成によれば、はく離部の周方向長さに応じてはく離部の出口部における転動体荷重を算出するので、転がり軸受における経過時間とはく離部の形状との関係を精度よく予測することができる。

（３） 前記はく離の進展速度算出工程は、前記はく離部の出口部における転動体荷重を用いた有限要素解析によって得られた前記はく離部の出口部における応力の変動を応力拡大係数範囲としたき裂進展速度によって与えられる、（２）に記載の転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析方法。
この構成によれば、Ｐａｒｉｓ則に基づいてはく離の進展速度を解析することができる。

（４） 予め指定した前記はく離部の形状になるまでの残存時間を残存寿命として出力する工程をさらに備える、（１）〜（３）のいずれかに記載の転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析方法。
この構成によれば、転がり軸受の残存寿命を精度よく予測することができる。

（５） 回転機械に使用される、内外軌道輪と両軌道輪間の転動体を有する転がり軸受の軌道輪のはく離の進展を予測する転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析装置であって、
前記軌道輪のはく離の有無及び形状を取得するはく離状況取得手段と、
少なくとも取得されたはく離部の形状、前記転がり軸受の諸元、前記転がり軸受の運転条件に基づいて、前記転動体が前記軌道輪の前記はく離部の出口部を通過するときの、前記転動体に作用する転動体荷重を進行する前記はく離部の形状を考慮して算出し、前記はく離部の出口部における転動体荷重に基づいて、進行する前記はく離部の形状を考慮した前記はく離の進展速度を求め、前記はく離の進展速度に基づいて、経過時間とはく離部の形状との関係を算出する演算部と、
を備える転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析装置。
この構成によれば、転がり軸受の運転経過時間とはく離部の形状との関係を精度よく予測することができる。

（６） 前記転がり軸受の諸元に応じて、前記経過時間と前記はく離部の形状との関係は、予め記憶部に格納されている、（５）に記載の転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析装置。
この構成によれば、記憶部に格納された経過時間とはく離部の形状との関係を用いることで、はく離進展解析の演算時間を短縮することができる。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

なお、本出願は、２０１９年２月１９日出願の日本特許出願（特願２０１９−０２７６１８）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

１ はく離進展解析装置
１０ 転がり軸受
１１ 内輪（軌道輪）
１２ 外輪（軌道輪）
１３ 円筒ころ（転動体）
１５ はく離部
１５ａ はく離部の出口部のき裂
２０ 回転機械（機械設備）
２１ はく離状況取得手段
３１ 演算処理部
３３ 記憶部
Ａ はく離部の周方向長さ
Ｆ，Ｆ_０、Ｆ_１ 転動体荷重
Ｋ 応力拡大係数
ｔ 運転経過時間
Ｖ はくり離進展速度（き裂進展速度）
ΔＫ 応力拡大係数範囲

Claims (6)

1. 回転機械に使用される、内外軌道輪と両軌道輪間の転動体を有する転がり軸受の軌道輪のはく離の進展を予測するはく離進展解析方法であって、
   はく離状況取得手段によって前記軌道輪のはく離の有無及び形状を取得する工程と、
   少なくとも取得されたはく離部の形状、前記転がり軸受の諸元、及び前記転がり軸受の運転条件に基づいて、前記転動体が前記軌道輪の前記はく離部の出口部を通過するときの、前記転動体に作用する転動体荷重を進行する前記はく離部の形状を考慮して算出する工程と、
   前記はく離部の出口部における転動体荷重に基づいて、進行する前記はく離部の形状を考慮した前記はく離の進展速度を算出する工程と、
   前記はく離の進展速度に基づいて、経過時間とはく離部の形状との関係を算出する工程と、
   を備える、
   転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析方法。
2. 前記はく離部の形状は、前記はく離部の周方向長さであり、
   前記はく離部の出口部における転動体荷重の算出工程は、はく離部の周方向長さに応じた力のつり合いを計算することで与えられる、請求項１に記載の転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析方法。
3. 前記はく離の進展速度算出工程は、前記はく離部の出口部における転動体荷重を用いた有限要素解析によって得られた前記はく離部の出口部における応力の変動を応力拡大係数範囲としたき裂進展速度によって与えられる、請求項２に記載の転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析方法。
4. 予め指定した前記はく離部の形状になるまでの残存時間を残存寿命として出力する工程をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析方法。
5. 回転機械に使用される、内外軌道輪と両軌道輪間の転動体を有する転がり軸受の軌道輪のはく離の進展を予測する転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析装置であって、
   前記軌道輪のはく離の有無及び形状を取得するはく離状況取得手段と、
   少なくとも取得された前記はく離部の形状、前記転がり軸受の諸元、前記転がり軸受の運転条件に基づいて、前記転動体が前記軌道輪のはく離部の出口部を通過するときの、前記転動体に作用する転動体荷重を進行する前記はく離部の形状を考慮して算出し、前記はく離部の出口部における転動体荷重に基づいて、進行する前記はく離部の形状を考慮した前記はく離の進展速度を求め、前記はく離の進展速度に基づいて、経過時間とはく離部の形状との関係を算出する演算部と、
   を備える転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析装置。
6. 前記転がり軸受の諸元に応じて、前記経過時間と前記はく離部の形状との関係は、予め記憶部に格納されている、請求項５に記載の転がり軸受の軌道輪のはく離進展解析装置。

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