JP7064383B2 - Performance evaluation method for rolling parts - Google Patents

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Description

この発明は、転動部品の性能評価方法に関し、より特定的には、使用中の転動部品の疲労度および余寿命を推定することで転動部品の性能を評価する、転動部品の性能評価方法に関する。 The present invention relates to a method for evaluating the performance of a rolling component, and more specifically, the performance of a rolling component that evaluates the performance of the rolling component by estimating the fatigue level and the remaining life of the rolling component in use. Regarding the evaluation method.

転がり軸受(以下、軸受とも呼ぶ)の寿命は,荷重や潤滑条件等の運転条件と、軸受を構成する転動部品の硬度・組織・残留応力等の材料特性とに依存することが知られている。そのため、軸受の寿命は、軸受の運転条件および材料特性から計算できる寿命計算式を使って推定されている。この計算式は、軸受をある条件で使用する際にどのくらいの期間使用できるか、あるいは、要求される使用期間で軸受が破損しないためにどのような条件で軸受を使用すればよいかを見積もるために使用されている。 It is known that the life of rolling bearings (hereinafter also referred to as bearings) depends on operating conditions such as load and lubrication conditions, and material properties such as hardness, structure, and residual stress of rolling parts that make up the bearing. There is. Therefore, the life of the bearing is estimated using the life calculation formula that can be calculated from the operating conditions and material characteristics of the bearing. This formula is used to estimate how long the bearing can be used under certain conditions, or under what conditions the bearing should be used so that the bearing will not be damaged during the required usage period. Is used for.

一般に、軸受は、その寿命計算式に基づいて設定した使用条件で使用される。したがって、想定した条件で軸受が使用されている場合は、寿命が問題になることはないはずである。しかしながら、市場では軸受の寿命がしばしば問題となる。これは、実際の軸受では使用環境等の外乱によって軸受の寿命が想定外に短くなる場合が発生するためと考えられる。そのため、軸受では、実際の軸受の疲労度を何らかの分析結果に基づいて推定し、疲労度から軸受の破損のリスクを管理したいというニーズがある。また、疲労度から今後の疲労の進行を仮定して余寿命を推定し、余寿命から軸受の交換時期を定量的に予測したいというニーズもある。さらに、転動部品の疲労度と余寿命推定は、転動疲労試験中の転動部品に対して適用すれば、転動部品が寿命を迎えるまで、すなわちはく離が発生するまで試験せずとも、疲労度の進行の早さから転動部品の疲労特性を評価できる。この結果、転動部品の開発のスピードアップにも貢献できる。 Generally, bearings are used under the conditions of use set based on the life calculation formula. Therefore, if the bearing is used under the assumed conditions, life should not be an issue. However, bearing life is often an issue in the market. It is considered that this is because the life of the bearing may be unexpectedly shortened due to the disturbance such as the usage environment in the actual bearing. Therefore, in bearings, there is a need to estimate the actual fatigue degree of the bearing based on some analysis result and manage the risk of bearing breakage from the fatigue degree. There is also a need to estimate the remaining life from the degree of fatigue assuming the progress of fatigue in the future, and to quantitatively predict the bearing replacement time from the remaining life. Furthermore, if the rolling component fatigue degree and remaining life estimation are applied to the rolling component during the rolling fatigue test, the rolling component does not have to be tested until it reaches the end of its life, that is, until peeling occurs. The fatigue characteristics of rolling parts can be evaluated from the rapid progress of fatigue. As a result, it can contribute to speeding up the development of rolling parts.

たとえば、特開2014-167421号公報では、軸受の接触圧力と表面粗さの突起形状とから求められる塑性指数から、ピーリング、フレーキング、摩耗、およびスミアリングなどの損傷形態を予測する方法が記載されている。さらに、接触圧力、塑性指数、すべり率等の条件から表面起点型損傷の一種であるピーリングの寿命を予測する方法が記載されている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-167421 describes a method for predicting damage forms such as peeling, flaking, wear, and smearing from a plasticity index obtained from the contact pressure of a bearing and the protrusion shape of surface roughness. Has been done. Further, a method of predicting the life of peeling, which is a kind of surface-origin type damage, from conditions such as contact pressure, plasticity index, and slip rate is described.

ピーリングに対する余寿命の推定方法は、対馬全之 他著、「X線応力測定の軸受破損解析への応用」、ベアリングエンジニアNo.49(1984)、pp.25-34、に示されている。この論文では、X線で測定した残留応力と半価幅の変化量からピーリングが発生するときの疲労度を推定し、当該疲労度から余寿命を推定している。 For the method of estimating the remaining life for peeling, see "Application of X-ray stress measurement to bearing failure analysis" by Tsushima Masayuki et al., Bearing Engineer No. 49 (1984), pp. 25-34, shown in. In this paper, the degree of fatigue when peeling occurs is estimated from the residual stress measured by X-rays and the amount of change in the half-value width, and the remaining life is estimated from the degree of fatigue.

特開2014-13188号公報では、軸受部品の転動部にX線を照射したときに発生する環状の回折X線から求められる各種X線分析値(たとえば応力、残留オーステナイト量、環状の回折X線の中心角に対する回折強度分布、中心角に対する半価幅など)と転動部品の各種使用条件(負荷回数、荷重、潤滑条件等)とをデータベース化し、当該データベースに基づいて軸受の使用条件を推定し、その使用条件から軸受の寿命を推定する方法が開示されている。 In Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-13188, various X-ray analysis values (for example, stress, residual austenite amount, annular diffraction X) obtained from annular diffracted X-rays generated when the rolling portion of a bearing component is irradiated with X-rays. A database is created of the diffraction intensity distribution with respect to the central angle of the line, the half-value width with respect to the central angle, etc. A method of estimating and estimating the life of a bearing from its usage conditions is disclosed.

特開2014-167421号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-167421 特開2014-13188号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-13188

対馬全之 他著、「X線応力測定の軸受破損解析への応用」、ベアリングエンジニアNo.49(1984)、pp.25-34Tsushima Masayuki et al., "Application of X-ray stress measurement to bearing damage analysis", Bearing Engineer No. 49 (1984), pp. 25-34

上述した特開2014-167421号公報に開示された方法は、接触圧力、表面粗さの接触の過酷度を示す塑性指数、すべり率等の使用条件がわかれば、表面起点型損傷の形態と寿命を予測することができる。しかし、軸受の使用条件とその軸受がどの程度疲労を受けているか、すなわち軸受の疲労度について予測する手段が示されておらず、余寿命推定も難しい。 The method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-167421 described above can be used to obtain the form and life of surface-based damage if the conditions of use such as contact pressure, plasticity index indicating the severity of surface roughness contact, and slip rate are known. Can be predicted. However, the usage conditions of the bearing and the degree of fatigue of the bearing, that is, the means for predicting the degree of fatigue of the bearing are not shown, and it is difficult to estimate the remaining life.

上述した論文「X線応力測定の軸受破損解析への応用」に開示された方法は、圧縮残留応力の増加量と半価幅の減少量との積を疲労度と対応するパラメータであると仮定し、そのパラメータと特定の試験条件で得られた転動部品の寿命との関係から転動部品の余寿命を推定している。圧縮残留応力の増加量と半価幅の減少量との積を疲労度と対応するパラメータであるとした仮定の根拠は、当該パラメータと特定の試験条件で得られた転動部品の寿命に対応関係が見られたことにある。しかし、当該関係は理論的に得られたものではなく、特定の実験条件における疲労度とX線分析値との対応関係である。したがって、試験条件によって当該関係は大きく変わり得るため、疲労度と余寿命の推定精度に問題がある。 The method disclosed in the above-mentioned paper "Application of X-ray stress measurement to bearing failure analysis" assumes that the product of the increase in compressive residual stress and the decrease in half-value width is the parameter corresponding to the degree of fatigue. However, the remaining life of the rolling parts is estimated from the relationship between the parameters and the life of the rolling parts obtained under specific test conditions. The rationale for the assumption that the product of the increase in compressive residual stress and the decrease in half-value width is the parameter corresponding to the degree of fatigue corresponds to the life of the rolling parts obtained under specific test conditions. The relationship has been seen. However, this relationship is not theoretically obtained, but is a correspondence between the degree of fatigue and the X-ray analysis value under specific experimental conditions. Therefore, since the relationship can change greatly depending on the test conditions, there is a problem in the estimation accuracy of the degree of fatigue and the remaining life.

特開2014-13188号公報に開示された方法は、従来装置よりも転動疲労に関する情報が豊富に得られるX線回折環分析装置を用いて、各種X線分析結果と各種転動条件(使用面圧、潤滑条件、すべり条件など)とのデータベースを構築し、そのデータベースから軸受の使用条件を推定し、余寿命を推定する方法である。この方法では、推定した使用条件から特開2014-167421号公報の方法等で寿命を推定できれば、現在までの使用時間が既知という条件の下、疲労度が明らかになる。さらに、その後の使用条件を現在までの使用条件と同等と仮定すれば、軸受部品の余寿命が推定できる。しかし、この方法も、その後の使用条件に仮定が入るため、余寿命推定の誤差は大きいと考えられる。さらに、この方法では、複雑な転動部品の使用条件(たとえば負荷回数、荷重、潤滑条件、すべり等)をX線分析値から統計的に推定する。そのため、膨大な実験に基づくデータベースがなければ、使用条件の推定精度が低くなり、結果として余寿命の推定精度が悪化する。 The method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-13188 uses an X-ray diffractive ring analyzer that can obtain more information on rolling fatigue than the conventional device, and uses various X-ray analysis results and various rolling conditions (use). This is a method of constructing a database with surface pressure, lubrication conditions, slip conditions, etc., estimating the bearing usage conditions from the database, and estimating the remaining life. In this method, if the life can be estimated from the estimated usage conditions by the method of JP-A-2014-167421, the degree of fatigue will be clarified under the condition that the usage time up to the present is known. Furthermore, assuming that the subsequent usage conditions are the same as the current usage conditions, the remaining life of the bearing parts can be estimated. However, this method also has a large error in estimating the remaining life because assumptions are made in the subsequent usage conditions. Further, in this method, the usage conditions (for example, the number of loads, the load, the lubrication conditions, the slip, etc.) of the complicated rolling parts are statistically estimated from the X-ray analysis values. Therefore, if there is no database based on a huge amount of experiments, the estimation accuracy of the usage conditions will be low, and as a result, the estimation accuracy of the remaining life will be deteriorated.

ここで、発明者は上述した転動部品の疲労度または余寿命を利用して転動部品の性能評価を行うことを検討しているが、上述のように従来の方法では疲労度や余寿命の推定精度が低く、こられの疲労度または余寿命を利用して転動部品の性能評価を高い精度で実施することは難しかった。 Here, the inventor is considering evaluating the performance of a rolling component by utilizing the fatigue level or remaining life of the rolling component described above, but as described above, the conventional method has a fatigue level or remaining life. The estimation accuracy was low, and it was difficult to evaluate the performance of rolling parts with high accuracy by utilizing the degree of fatigue or the remaining life.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、精度の高い疲労度および余寿命の推定を行うことにより、当該疲労度または余寿命を利用して転動部品の性能評価を高精度で実施することが可能な、転動部品の性能評価方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to utilize the fatigue degree or the remaining life by estimating the fatigue degree and the remaining life with high accuracy. It is to provide a performance evaluation method for rolling parts, which can perform performance evaluation of rolling parts with high accuracy.

本開示に係る転動部品の性能評価方法は、転動部品の疲労度を推定するステップと、転動部品の性能を評価するステップとを備える。疲労度を推定するステップでは、繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、転動部品における繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ前記転動部品の疲労度を推定する。転動部品の性能を評価するステップでは、複数の状態における負荷回数と、負荷回数に対応する疲労度との関係に基づき、転動部品の性能を評価する。疲労度を推定するステップは、測定データを取得するステップと、疲労度を推定するステップとを含む。測定データを取得するステップでは、転動部品の疲労部にX線を照射することで、転動部品に関するX線分析値の測定データを取得する。疲労度を推定するステップでは、X線分析値と転動部品の疲労度との関係に基づいて、測定データから転動部品の疲労度を推定する。 The method for evaluating the performance of a rolling component according to the present disclosure includes a step of estimating the degree of fatigue of the rolling component and a step of evaluating the performance of the rolling component. In the step of estimating the fatigue level, the fatigue level of the rolling component is estimated for each of the rolling components to which the rolling component is repeatedly loaded in a plurality of states in which the number of times the repeated load is applied to the rolling component is different from each other. .. In the step of evaluating the performance of the rolling component, the performance of the rolling component is evaluated based on the relationship between the number of loads in a plurality of states and the degree of fatigue corresponding to the number of loads. The step of estimating the degree of fatigue includes a step of acquiring measurement data and a step of estimating the degree of fatigue. In the step of acquiring the measurement data, the fatigued portion of the rolling component is irradiated with X-rays to acquire the measurement data of the X-ray analysis value of the rolling component. In the step of estimating the degree of fatigue, the degree of fatigue of the rolling component is estimated from the measurement data based on the relationship between the X-ray analysis value and the degree of fatigue of the rolling component.

本開示に係る転動部品の性能評価方法は、余寿命を推定するステップと、転動部品の性能を評価するステップとを備える。余寿命を推定するステップでは、繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、転動部品における繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ転動部品の余寿命を推定する。性能を評価するステップでは、複数の状態における負荷回数と余寿命との関係に基づき、転動部品の性能を評価する。余寿命を推定するステップは、X線分析値の測定データを取得するステップと、表面形状の測定データを取得するステップと、残留応力のデータを導出するステップと、繰り返し応力のデータを推定するステップと、寿命を推定するステップと、疲労度を推定するステップと、余寿命を推定するステップとを含む。X線分析値の測定データを取得するステップでは、転動部品の疲労部にX線を照射することで、転動部品に関するX線分析値の測定データを取得する。表面形状の測定データを取得するステップでは、転動部品の疲労部を測定して表面形状の測定データを取得する。残留応力のデータを導出するステップでは、X線分析値の測定データに基づき転動部品の疲労部における残留応力のデータを導出する。繰り返し応力のデータを推定するステップでは、残留応力のデータおよび表面形状の測定データに基づき、疲労部に作用する繰り返し応力のデータを推定する。寿命を推定するステップでは、繰り返し応力のデータから転動部品の寿命を推定する。疲労度を推定するステップでは、X線分析値と転動部品の疲労度との関係に基づいて、X線分析値の測定データから転動部品の疲労度を推定する。余寿命を推定するステップでは、転動部品の寿命と疲労度とに基づき転動部品の余寿命を推定する。 The rolling component performance evaluation method according to the present disclosure includes a step of estimating the remaining life and a step of evaluating the performance of the rolling component. In the step of estimating the remaining life, the remaining life of the rolling parts is estimated for each of the rolling parts to which the rolling parts are repeatedly loaded in a plurality of states in which the number of times the repeated loads are applied to the rolling parts is different from each other. In the performance evaluation step, the performance of rolling components is evaluated based on the relationship between the number of loads and the remaining life in a plurality of states. The steps for estimating the remaining life are the step of acquiring the measurement data of the X-ray analysis value, the step of acquiring the measurement data of the surface shape, the step of deriving the data of the residual stress, and the step of estimating the data of the repetitive stress. It includes a step of estimating the life, a step of estimating the degree of fatigue, and a step of estimating the remaining life. In the step of acquiring the measurement data of the X-ray analysis value, the measurement data of the X-ray analysis value of the rolling component is acquired by irradiating the fatigued portion of the rolling component with X-rays. In the step of acquiring the surface shape measurement data, the fatigued portion of the rolling component is measured and the surface shape measurement data is acquired. In the step of deriving the residual stress data, the residual stress data in the fatigued portion of the rolling component is derived based on the measurement data of the X-ray analysis value. In the step of estimating the repeated stress data, the repeated stress data acting on the fatigued portion is estimated based on the residual stress data and the surface shape measurement data. In the step of estimating the life, the life of the rolling parts is estimated from the data of the repetitive stress. In the step of estimating the fatigue degree, the fatigue degree of the rolling component is estimated from the measurement data of the X-ray analysis value based on the relationship between the X-ray analysis value and the fatigue degree of the rolling component. In the step of estimating the remaining life, the remaining life of the rolling component is estimated based on the life and the degree of fatigue of the rolling component.

上記によれば、疲労度または余寿命を利用して転動部品の性能評価を高精度で実施することが可能な、転動部品の性能評価方法が得られる。 According to the above, it is possible to obtain a performance evaluation method for rolling parts, which can perform performance evaluation of rolling parts with high accuracy by utilizing the degree of fatigue or remaining life.

本実施形態に係る転動部品の性能評価方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the performance evaluation method of the rolling part which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る転動部品の性能評価方法の変形例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the modification of the performance evaluation method of a rolling part which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る転動部品の性能評価方法を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the performance evaluation method of the rolling part which concerns on this embodiment. 転動部品の余寿命を求めるプロセスを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process of finding the remaining life of a rolling part. X線分析値と転動部品の疲労度とをの関係を示すデータベースを作成するプロセスを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process of creating a database which shows the relationship between the X-ray analysis value and the fatigue degree of a rolling part. X線分析値の測定装置の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the measuring apparatus of the X-ray analysis value. 転動部品の転動面の微小凹凸を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the minute unevenness of the rolling surface of a rolling component. SN線図と疲労度との関係を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the relationship between the SN diagram and the degree of fatigue. 相当応力の履歴と余寿命との関係を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the history of equivalent stress and the residual life schematically. 負荷回数と回折強度のばらつきとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the number of loads and the variation of the diffraction intensity. 二円筒試験機の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structure of a two-cylindrical tester. 実施例における残留応力(相当応力)の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the residual stress (equivalent stress) in an Example. 実施例における二乗平均平方根傾斜Rdqの変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the root mean square slope R dq in an Example.

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts will be given the same reference number and the explanation will not be repeated.

<転動部品の性能評価方法概要>
図1は、本実施形態に係る転動部品の性能評価方法を説明するためのフローチャートである。図2は、本実施形態に係る転動部品の性能評価方法の変形例を説明するためのフローチャートである。図3は、本実施形態に係る転動部品の性能評価方法を説明するためのグラフである。以下、本実施形態に係る転動部品の性能評価方法の概要を説明する。
<Outline of performance evaluation method for rolling parts>
FIG. 1 is a flowchart for explaining a performance evaluation method of a rolling component according to the present embodiment. FIG. 2 is a flowchart for explaining a modified example of the performance evaluation method of the rolling component according to the present embodiment. FIG. 3 is a graph for explaining a performance evaluation method for rolling components according to the present embodiment. Hereinafter, the outline of the performance evaluation method of the rolling parts according to the present embodiment will be described.

図1に示すように、本開示に係る転動部品の性能評価方法は、転動部品の疲労度を推定するステップ(S1)と、転動部品の性能を評価するステップ(S2)とを備える。疲労度を推定するステップ(S1)では、たとえば転動疲労試験のように繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、転動部品における繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ転動部品の疲労度を推定する。たとえば、一定の負荷回数ごとに、疲労度を推定するステップ(S1)を実施する。なお、疲労度を推定するステップ(S1)の詳細は後述する。転動部品の性能を評価するステップ(S2)では、図3に示すように、複数の状態における負荷回数と、負荷回数に対応する評価データである疲労度との関係に基づき、転動部品の性能を評価する。図3において、横軸は使用期間、すなわち負荷回数を示し、縦軸は評価データの値を示す。ここでは評価データとして疲労度の値を示す。図3に示すように、転動部品について負荷回数と疲労度との関係を示すデータをプロットすると、通常の使用状態である転動部品については第1のグループ10で示すようなデータ群となる。一方、第1のグループ10を外れたデータ11を示す転動部品については、第1のグループ10に含まれる転動部品より疲労が早く進行していることがわかる。また、第1のグループ10を外れたデータ12を示す転動部品については、第1のグループ10に含まれる転動部品より疲労の進み方が遅く、長寿命となる条件で使用されていることがわかる。 As shown in FIG. 1, the method for evaluating the performance of a rolling component according to the present disclosure includes a step of estimating the degree of fatigue of the rolling component (S1) and a step of evaluating the performance of the rolling component (S2). .. In the step (S1) of estimating the degree of fatigue, for a rolling component to which a repeated load is applied, for example, in a rolling fatigue test, regarding a plurality of states in which the number of times of repeated loading in the rolling component is different from each other. Estimate the degree of fatigue of each rolling component. For example, a step (S1) of estimating the degree of fatigue is performed every fixed number of loads. The details of the step (S1) for estimating the degree of fatigue will be described later. In the step (S2) of evaluating the performance of the rolling component, as shown in FIG. 3, the rolling component is based on the relationship between the number of loads in a plurality of states and the degree of fatigue, which is evaluation data corresponding to the number of loads. Evaluate performance. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the period of use, that is, the number of loads, and the vertical axis indicates the value of the evaluation data. Here, the value of the degree of fatigue is shown as evaluation data. As shown in FIG. 3, when the data showing the relationship between the number of loads and the degree of fatigue is plotted for the rolling parts, the data group shown in the first group 10 is obtained for the rolling parts in a normal use state. .. On the other hand, it can be seen that the rolling parts showing the data 11 outside the first group 10 are fatigued faster than the rolling parts included in the first group 10. Further, the rolling parts showing the data 12 outside the first group 10 are used under the condition that the fatigue progresses slower than the rolling parts included in the first group 10 and the life is long. I understand.

また、図2に示す転動部品の性能評価方法は、余寿命を推定するステップ(S3)と、転動部品の性能を評価するステップ(S2)とを備える。余寿命を推定するステップ(S3)では、繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、転動部品における繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ転動部品の余寿命を推定する。性能を評価するステップ(S2)では、複数の状態における負荷回数と余寿命との関係に基づき、転動部品の性能を評価する。余寿命を推定するステップ(S3)の詳細は後述する。性能を評価するステップ(S2)では、図1に示した性能評価方法と同様に、横軸に負荷回数をとり、縦軸に余寿命をとったグラフに上記ステップ(S3)で推定した余寿命のデータをプロットすることで、負荷回数に対する転動部品の余寿命の変化から転動部品の性能を評価することができる。 Further, the performance evaluation method of the rolling component shown in FIG. 2 includes a step of estimating the remaining life (S3) and a step of evaluating the performance of the rolling component (S2). In the step (S3) of estimating the remaining life, the remaining life of the rolling parts is determined for each of the rolling parts to which the rolling parts are repeatedly loaded in a plurality of states in which the number of times of the repeated loading of the rolling parts is different from each other. presume. In the step (S2) of evaluating the performance, the performance of the rolling component is evaluated based on the relationship between the number of loads and the remaining life in a plurality of states. The details of the step (S3) for estimating the remaining life will be described later. In the performance evaluation step (S2), the remaining life estimated in the above step (S3) is shown in a graph in which the number of loads is taken on the horizontal axis and the remaining life is taken on the vertical axis, as in the performance evaluation method shown in FIG. By plotting the data of, the performance of the rolling component can be evaluated from the change in the remaining life of the rolling component with respect to the number of loads.

<余寿命の推定方法>
余寿命について:
軸受の余寿命は、現時点で軸受がどのくらい疲労しているか(疲労度)と、その後の使用条件とによって決まる。疲労度と余寿命は混同されやすいが、その違いは線形累積損傷則(以下、マイナー則)を表す以下の式を見ると理解しやすい。
<Estimation method of remaining life>
About remaining life:
The remaining life of the bearing is determined by how tired the bearing is at the present time (fatigue degree) and the conditions of subsequent use. Fatigue and remaining life are easily confused, but the difference is easy to understand by looking at the following formula that expresses the Miner's Rule (hereinafter referred to as the Miner's Rule).

Figure 0007064383000001
Figure 0007064383000001

上記式(1)は、ある応力振幅での寿命をL1、L2・・・Li・・・Lnとしたときに、それぞれの応力振幅でN1、N2、・・・Ni・・・Nn回の負荷を受けた際、それぞれの寿命に対する負荷の比の線形和が1に達した時に寿命を迎えるとする経験式である。この式では、左辺の破線四角内が「ある使用条件でどの程度の時間使用されたか」を表す疲労度である。また、上記式(1)の左辺における最後の項のNnが「その後どのくらいの時間使用できるか」を表す余寿命になる。この式(1)から明らかなように、余寿命は疲労度(すなわち式(1)中の破線四角内)と、その後の使用条件によって決まる寿命Lnが既知でなければ推定できない。したがって、疲労度推定では、式(1)の破線四角内の疲労度を正確に推定する分析方法を考案することが課題である。また、余寿命推定では、正確な疲労度推定に加えて、使用条件からこの先の寿命を予測する方法を考案することが課題になる。 In the above formula (1), when the lifetime at a certain stress amplitude is L1, L2 ... Li ... Ln, the load is N1, N2, ... Ni ... Nn times at each stress amplitude. It is an empirical formula that the life is reached when the linear sum of the ratio of the load to each life reaches 1. In this equation, the inside of the broken line square on the left side is the degree of fatigue indicating "how long it has been used under certain usage conditions". Further, Nn in the last term on the left side of the above equation (1) has a remaining life indicating "how long can it be used thereafter". As is clear from this equation (1), the remaining life cannot be estimated unless the fatigue degree (that is, within the broken line square in the equation (1)) and the life Ln determined by the subsequent usage conditions are known. Therefore, in the fatigue degree estimation, it is a problem to devise an analysis method for accurately estimating the fatigue degree in the broken line square of the equation (1). Further, in the estimation of the remaining life, in addition to the accurate estimation of the degree of fatigue, it is an issue to devise a method for predicting the future life from the usage conditions.

余寿命の具体的な推定方法:
図4は、転動部品の余寿命を求めるプロセスを説明するためのフローチャートである。図4に示すように、転動部品の余寿命の推定方法では、まず転動部品の表面形状測定ステップ(S20)を実施する。次に当該ステップ(S20)により得られたデータと、転動部品の運転条件のデータ、具体的には回転数、使用温度、荷重、潤滑油条件などとから油膜パラメータを推定するステップ(S21)を実施する。油膜パラメータが3以下になると、転動部品の転動面の表面における微小凹凸の凸部先端と、当該転動面に接触する回転部材の表面における微小凹凸の凸部先端とが直接接触する可能性がある。この場合、転動部品の表面における微小凹凸での応力集中(以下、ミクロ応力)が発生する。表面起点型の損傷はこのミクロ応力に起因している。本実施形態に係る性能評価方法では、表面起点型の損傷(たとえば剥離)に着目して性能評価を行っている。そのため、上記ステップ(S21)において油膜パラメータが3以下になっていることを確認することで、本実施形態に係る性能評価方法が適用できることを確認できる。そして、使用中の軸受等の転動部品が表面起点型剥離を起こすかどうかは、表面形状の状態によって決まる。そのため、本実施の形態に係る性能評価方法における余寿命の推定プロセスでは、転動面の応力状態の計算ステップ(S22)を実施する。
Specific estimation method of remaining life:
FIG. 4 is a flowchart for explaining a process for obtaining the remaining life of a rolling component. As shown in FIG. 4, in the method of estimating the remaining life of the rolling component, first, the surface shape measuring step (S20) of the rolling component is carried out. Next, the step (S21) of estimating the oil film parameters from the data obtained in the step (S20) and the data of the operating conditions of the rolling parts, specifically, the rotation speed, the operating temperature, the load, the lubricating oil conditions, and the like. To carry out. When the oil film parameter is 3 or less, the tip of the convex portion of the minute unevenness on the surface of the rolling surface of the rolling component can be in direct contact with the tip of the convex portion of the minute unevenness on the surface of the rotating member in contact with the rolling surface. There is sex. In this case, stress concentration (hereinafter referred to as micro stress) occurs due to minute irregularities on the surface of the rolling component. Surface-origin damage is due to this microstress. In the performance evaluation method according to the present embodiment, the performance is evaluated by focusing on the surface-origin type damage (for example, peeling). Therefore, by confirming that the oil film parameter is 3 or less in the above step (S21), it can be confirmed that the performance evaluation method according to the present embodiment can be applied. Whether or not a rolling component such as a bearing in use causes surface-origin type peeling is determined by the state of the surface shape. Therefore, in the process of estimating the remaining life in the performance evaluation method according to the present embodiment, the calculation step (S22) of the stress state of the rolling surface is carried out.

以下、ステップ(S22)において応力状態を計算する具体的な方法の一例を示す。
まず、Ioannidesらの論文(E.Ioannides, G.Bergling, A. Gabelli , "An Analytical Formulation for the Life of Rolling Bearings", ACTA POLYTECHNICA SCANDINAVICA, MECHANICAL ENGINEERING SERIES No.137)で示される、二乗平均平方根傾斜がミクロ応力に比例するという以下の式(2)で示される関係を仮定する。
Hereinafter, an example of a specific method for calculating the stress state in step (S22) will be shown.
First, the root mean square slope shown in the paper by Ioannides et al. (E. Ioannides, G. Bergling, A. Gabelli, "An Analytical Formulation for the Life of Rolling Bearings", ACTA POLYTECHNICA SCANDINAVICA, MECHANICAL ENGINEERING SERIES No.137). Suppose the relationship shown by the following equation (2) that is proportional to the micro stress.

Figure 0007064383000002
Figure 0007064383000002

研削で作られる粗さには方向性があり、研削面には研削方向に沿って図7のように長細い突起が存在している。ここで、図7は転動部品の転動面の微小凹凸を説明するための模式図である。図7において、矢印31で示す方向が研削方向である。微小凹凸の凸部30は、当該矢印31に示す研削方向に沿って延びるように形成される。ここで、物体の断面形状が一様であり、十分な長さがあれば、その両端部を除けば平面ひずみ状態であるとみなせる。したがって、微小凹凸の接触部では平面ひずみ応力状態を仮定でき、表面のミクロな接触部下の内部応力は下記の式(3)~式(6)で計算可能である。なお、摩擦係数μは境界潤滑条件でのおよその値、たとえば0.1などの適切な値を代入すればよい。なお、以下の式においてxyz座標は、たとえば以下のように規定してもよい。すなわち、転動部品として二円筒試験における試験片を考える場合、z軸を当該試験片の外周面から径方向に延びる軸とし、x軸を当該試験片の回転方向に沿うとともに外周面から接線方向に延びる軸とし、y軸を当該試験片の外周面から回転軸に沿う方向に延びる軸とする。また、転動部品として転がり軸受の内輪を考える場合、z軸を当該内輪の外周面(転走面)から径方向に延びる軸とし、x軸を当該内輪の回転方向に沿うとともに外周面から接線方向に延びる軸とし、y軸を当該内輪の外周面から回転軸に沿う方向に延びる軸とする。 The roughness produced by grinding has directionality, and long and thin protrusions are present on the grinding surface along the grinding direction as shown in FIG. 7. Here, FIG. 7 is a schematic diagram for explaining minute irregularities on the rolling surface of the rolling component. In FIG. 7, the direction indicated by the arrow 31 is the grinding direction. The convex portion 30 of the minute unevenness is formed so as to extend along the grinding direction indicated by the arrow 31. Here, if the cross-sectional shape of the object is uniform and has a sufficient length, it can be regarded as a plane strain state except for both ends thereof. Therefore, it is possible to assume a plane strain stress state in the contact portion of the minute unevenness, and the internal stress under the micro contact portion on the surface can be calculated by the following equations (3) to (6). For the friction coefficient μ, an approximate value under the boundary lubrication condition, for example, an appropriate value such as 0.1 may be substituted. In the following equation, the xyz coordinates may be defined as follows, for example. That is, when considering a test piece in a two-cylinder test as a rolling component, the z-axis is an axis extending radially from the outer peripheral surface of the test piece, and the x-axis is along the rotation direction of the test piece and in the tangential direction from the outer peripheral surface. The y-axis is the axis extending from the outer peripheral surface of the test piece in the direction along the rotation axis. When considering the inner ring of a rolling bearing as a rolling component, the z-axis is an axis extending radially from the outer peripheral surface (rolling surface) of the inner ring, and the x-axis is along the rotation direction of the inner ring and tangent from the outer peripheral surface. The axis extends in the direction, and the y-axis is an axis extending from the outer peripheral surface of the inner ring in the direction along the rotation axis.

Figure 0007064383000003
Figure 0007064383000003

Figure 0007064383000004
Figure 0007064383000004

Figure 0007064383000005
Figure 0007064383000005

Figure 0007064383000006
Figure 0007064383000006

また、相当応力は次式で計算できる。 The equivalent stress can be calculated by the following formula.

Figure 0007064383000007
Figure 0007064383000007

以上より、二乗平均平方根傾斜Rdqを測定すれば、式(2)~式(7)を用いることでミクロな接触部直下の3軸応力が式(2)の未知の定数aを残して計算できる。 From the above, if the root mean square slope R dq is measured, the triaxial stress directly under the micro-contact portion can be calculated by using equations (2) to (7), leaving the unknown constant a in equation (2). can.

一方、転動部品の軌道面に高い応力が発生する場合、当該軌道面には繰返しの塑性変形によって高い残留応力が徐々に生成する。このため、転動部品の転動時には残留応力が上述したミクロ応力に重畳することになる。したがって、表面起点型はく離による寿命を決定する表層の繰返し応力は、凹凸によるミクロ応力と残留応力の両方を考慮して予測する必要がある。そのため、図4に示した余寿命の推定プロセスでは、転動部品の表面(転動面)に対するX線回折環分析の結果から残留応力を計算し、ステップ(S22)で求めたミクロ応力を重ね合わせて、接触部直下の相当応力(繰り返し応力)を計算する。具体的には、転動部品のX線回折環分析ステップ(S10)を実施した後、転動面の残留応力を計算するステップ(S12)を実施して残留応力を求めた後、転動面の残留応力を考慮した繰り返し応力の計算ステップ(S30)を実施する。 On the other hand, when a high stress is generated on the raceway surface of the rolling component, a high residual stress is gradually generated on the raceway surface due to repeated plastic deformation. Therefore, when the rolling component is rolled, the residual stress is superimposed on the above-mentioned micro stress. Therefore, it is necessary to predict the repetitive stress of the surface layer, which determines the life due to surface-origin type peeling, in consideration of both the micro stress due to unevenness and the residual stress. Therefore, in the remaining life estimation process shown in FIG. 4, the residual stress is calculated from the result of the X-ray diffraction ring analysis on the surface (rolling surface) of the rolling component, and the micro stress obtained in step (S22) is superimposed. At the same time, the equivalent stress (repeated stress) just below the contact part is calculated. Specifically, after performing the X-ray diffraction ring analysis step (S10) of the rolling component, the step (S12) for calculating the residual stress of the rolling surface is performed to obtain the residual stress, and then the rolling surface. The calculation step (S30) of the repetitive stress in consideration of the residual stress of is carried out.

ステップ(S10)では、たとえば図6に示すような測定装置を用いてX線回折環の測定を実施する。図6は、X線分析値の測定装置の構成例を示す模式図である。図6に示すように、測定装置は、転動部品などの測定対象物90に対してX線を照射する照射部21と、測定対象物90において回折した環状のX線を検出する検出器22と、検出器22に接続され、検出器22において検出された環状のX線の検出データに基づいて所定のX線分析値を演算したり当該検出データを保存する制御演算部23と、制御演算部23に接続され、制御演算部23における演算結果や上記検出データを表示する表示部24とを備えている。 In step (S10), the X-ray diffractometric ring is measured using, for example, a measuring device as shown in FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration example of an X-ray analysis value measuring device. As shown in FIG. 6, the measuring device includes an irradiation unit 21 that irradiates an object 90 such as a rolling component with X-rays, and a detector 22 that detects an annular X-ray diffracted by the object 90 to be measured. A control calculation unit 23 connected to the detector 22 and calculating a predetermined X-ray analysis value based on the detection data of the annular X-ray detected by the detector 22 and storing the detection data, and a control calculation. It is connected to the unit 23 and includes a display unit 24 that displays the calculation result and the detection data in the control calculation unit 23.

照射部21は、測定対象物90に対向させることが可能なように設置されたX線管球を含んでいる。検出器22は、照射部21から照射したX線を通過させる中心部に形成された孔と測定対象物90に対向させることが可能な平面状の検出部22Aを含んでいる。検出器22の検出部22AにX線CCDを採用してもよい。制御演算部23は、予め記憶部(図示しない)に記憶されたデータベースと、検出器22において検出された環状のX線の検出データとに基づき、測定対象物90のX線分析値を演算してもよい。演算されたX線分析値や検出データは表示部24に表示される。 The irradiation unit 21 includes an X-ray tube installed so as to face the object to be measured 90. The detector 22 includes a hole formed in a central portion through which X-rays emitted from the irradiation unit 21 pass, and a planar detection unit 22A capable of facing the measurement object 90. An X-ray CCD may be adopted for the detector 22A of the detector 22. The control calculation unit 23 calculates the X-ray analysis value of the measurement object 90 based on the database stored in the storage unit (not shown) in advance and the ring-shaped X-ray detection data detected by the detector 22. You may. The calculated X-ray analysis value and detection data are displayed on the display unit 24.

図6に示した測定装置を用いたX線回折環分析ステップ(S10)では、まず、測定対象物90を準備し、この測定対象物90の疲労部にX線を照射するステップ(S101)が実施される。このステップ(S101)では、転動部品である測定対象物90を所定の位置にセットし、照射部21からX線を測定対象物90に対して照射する。このとき、図6に示すように、X線は、測定対象物90に対して所定の入射角で入射するように、矢印αに沿って照射される。 In the X-ray diffraction ring analysis step (S10) using the measuring device shown in FIG. 6, first, the measurement target 90 is prepared, and the step (S101) of irradiating the fatigued portion of the measurement target 90 with X-rays is performed. Will be implemented. In this step (S101), the measurement object 90, which is a rolling component, is set at a predetermined position, and the irradiation unit 21 irradiates the measurement object 90 with X-rays. At this time, as shown in FIG. 6, X-rays are emitted along the arrow α so as to be incident on the measurement object 90 at a predetermined incident angle.

次に、X線回折環が検出されるステップ(S102)が実施される。このステップ(S102)では、図6に示すように、矢印αに沿って測定対象物90に入射したX線が、円錐面βを構成するように回折し、検出部22Aに到達する。そして、たとえばX線CCDである検出部22Aにおいては、それぞれの画素が出力するX線の強度に相当する強度の信号により、環状の回折X線(X線回折環)が検出される。上述した環状の回折X線の測定データからX線分析値が求められる。X線分析値は、転動部品である測定対象物90の疲労部にて回折した環状の回折X線の中心角と回折強度とのばらつきを示すデータ、転動部品である測定対象物90の疲労部における6成分の残留応力のデータ、測定対象物90の疲労部にて回折した回折X線のピークの半価幅のデータ、および測定対象物90の疲労部における残留オーステナイト量のデータからなる群から選択される1のデータであってもよく、上記群から選択される少なくとも2つのデータの組合せであってもよい。なお、上述した6成分の残留応力のデータとは、たとえばx軸方向に沿う方向の垂直応力σx、y軸方向に沿う方向の垂直応力σy、z軸方向に沿う方向の垂直応力σz、xy平面内に生じるせん断応力τxy、xz平面内に生じるせん断応力τxz、yz平面内に生じるせん断応力τyzなどである。 Next, the step (S102) in which the X-ray diffractometric ring is detected is carried out. In this step (S102), as shown in FIG. 6, X-rays incident on the measurement object 90 along the arrow α are diffracted so as to form the conical surface β and reach the detection unit 22A. Then, for example, in the detection unit 22A which is an X-ray CCD, an annular diffracted X-ray (X-ray diffractogram) is detected by a signal having an intensity corresponding to the intensity of the X-ray output by each pixel. The X-ray analysis value can be obtained from the above-mentioned measurement data of the annular diffracted X-ray. The X-ray analysis value is data showing the variation between the central angle and the diffraction intensity of the annular diffracted X-ray diffracted in the fatigued portion of the measuring object 90 which is a rolling component, and the measuring object 90 which is a rolling component. It consists of data on the residual stress of the six components in the fatigued part, data on the half-value width of the peak of the diffracted X-ray diffracted in the fatigued part of the object to be measured 90, and data on the amount of retained austenite in the fatigued part of the object to be measured 90. It may be one data selected from the group, or it may be a combination of at least two data selected from the above group. The above-mentioned data of the residual stress of the six components are, for example, normal stress σx in the direction along the x-axis direction, normal stress σy in the direction along the y-axis direction, normal stress σz in the direction along the z-axis direction, and xy plane. The shear stress τxy generated inside, the shear stress τxz generated in the xz plane, the shear stress τyz generated in the yz plane, and the like.

上記ステップ(S10)の後、疲労度とX線分析値の関係から疲労度を推定するステップ(S11)を実施し、疲労度Dが特定される(ステップ(S13))。疲労度とX線分析値の関係は、転動部品のX線分析と表面形状測定とのデータに基づき特定される。当該関係の求め方の一例については後述する。求めた疲労度Dは後述するように余寿命の推定に用いられる。 After the above step (S10), a step (S11) for estimating the fatigue degree from the relationship between the fatigue degree and the X-ray analysis value is performed, and the fatigue degree D is specified (step (S13)). The relationship between the degree of fatigue and the X-ray analysis value is specified based on the data of the X-ray analysis of the rolling parts and the surface shape measurement. An example of how to obtain the relationship will be described later. The obtained fatigue degree D is used for estimating the remaining life as described later.

また、上記ステップ(S10)の後、ステップ(S10)により得られたデータに基づき転動面の残留応力を計算するステップ(S12)を実施する。求めた残留応力の値はステップ(S30)で繰り返し応力の計算に用いられる。 Further, after the above step (S10), a step (S12) of calculating the residual stress of the rolling surface based on the data obtained in the step (S10) is carried out. The obtained residual stress value is used in the calculation of the repetitive stress in step (S30).

ここで繰り返し応力の計算には三軸残留応力の値が必要となる。この三軸残留応力を計算する方法としては、三軸残留応力が測定できるX線応力測定法を適用する。このようなX線応力測定法としては任意の方法を用いることができるが、たとえば、Dolleらの論文(”The Influence of Stress States, Stress Gradients and Elastic Anisotropy on the Evaluation of (Residual) Stresses by X-rays”, J. Appl. Crysr.、12 (1979) 489-501)、 佐々木敏彦ら、”エリアディテクタ方式のX線三軸応力測定法の改良に関する研究” 、日本機械学会論文集A編、75、750、(2009)219-227、などに開示された方法を適用できる。この結果、残留応力測定と表面粗さの測定との結果から、接触部直下の垂直応力、せん断応力及び相当応力が求められるので、これらの応力Sと寿命Lとの関係(繰返し応力Sと寿命Lとの関係)が既知であれば、当該関係に基づき寿命を求めるステップ(S40)を実施し、寿命Lを求めることができる(ステップ(S50))。また、上述のように疲労度とX線分析値との関係から疲労度Dを求めることができれば、マイナー則を用いて以下の関係から余寿命Nを求めることができる(ステップ(S60))。 Here, the value of the triaxial residual stress is required for the calculation of the repetitive stress. As a method for calculating the triaxial residual stress, an X-ray stress measuring method capable of measuring the triaxial residual stress is applied. Any method can be used as such an X-ray stress measurement method. For example, the paper by Dolle et al. ("The Influence of Stress States, Stress Gradients and Elastic Anisotropy on the Evaluation of (Residual) Stresses by X-" rays ”, J. Appl. Crysr., 12 (1979) 489-501), Toshihiko Sasaki et al. , 750, (2009) 219-227, etc. can be applied. As a result, the normal stress, shear stress, and equivalent stress directly under the contact portion can be obtained from the results of the residual stress measurement and the surface roughness measurement. Therefore, the relationship between these stresses S and the lifetime L (repeated stress S and lifetime). If the life (relationship with L) is known, the life L can be obtained by performing the step (S40) for obtaining the life based on the relationship (step (S50)). Further, if the fatigue degree D can be obtained from the relationship between the fatigue degree and the X-ray analysis value as described above, the remaining life NR can be obtained from the following relationship using the minor rule (step (S60)). ..

Figure 0007064383000008
Figure 0007064383000008

以下、応力Sと寿命Lとの関係を示すSN線図と、X線分析値と疲労度との関係とを実験結果から求める方法の一例を説明する。 Hereinafter, an example of a method of obtaining an SN diagram showing the relationship between the stress S and the lifetime L and the relationship between the X-ray analysis value and the degree of fatigue from the experimental results will be described.

応力Sと寿命Lとの関係を示すSN線図の決定方法:
以下では、応力Sの1つとして相当応力に着目し、相当応力と寿命の関係を求める手順を説明する。図8は、SN線図と疲労度との関係を説明するためのグラフである。図9は相当応力の履歴と余寿命との関係を模式的に示すグラフである。図8および図9の横軸は寿命に対応する負荷回数を示し、縦軸は相当応力を示す。図8のSN線図(以下、SN曲線とも呼ぶ)において、相当応力Sが作用する転がり条件の場合の寿命をLとすれば、相当応力SでN回の繰返し疲労が与えられたときの疲労度はN/Lで表される。転動試験における転がり接触では、使用にともなって表面粗さが低下し、突起接触部の応力集中も軽減されると同時に、圧縮の残留応力が生成される。そのため、相当応力Sは、負荷回数の増加に伴い低下していき、疲労度は式(1)からも明らかなように負荷回数の増加に伴い蓄積していく。転動試験の結果から、図8の破線で示す相当応力の変化を実験的に得るためには、転動試験を行っている転動部品の表面粗さの測定とX線回折環の測定とを負荷回数ごとに行うことになる。このため、実際の計算で得られる応力Sの変化は図9のS1、S2、S3などと示されるように階段状となる。
Method for determining the SN diagram showing the relationship between stress S and lifetime L:
Hereinafter, the procedure for obtaining the relationship between the equivalent stress and the lifetime will be described by focusing on the equivalent stress as one of the stress S. FIG. 8 is a graph for explaining the relationship between the SN diagram and the degree of fatigue. FIG. 9 is a graph schematically showing the relationship between the history of equivalent stress and the remaining life. The horizontal axis of FIGS. 8 and 9 indicates the number of loads corresponding to the life, and the vertical axis indicates the equivalent stress. In the SN diagram of FIG. 8 (hereinafter, also referred to as an SN curve), if the life under the rolling condition in which the equivalent stress S 1 acts is L 1 , the equivalent stress S 1 gives N 1 repeated fatigue. The degree of fatigue at the time is expressed by N 1 / L 1 . In the rolling contact in the rolling test, the surface roughness decreases with use, the stress concentration at the protrusion contact portion is also reduced, and at the same time, the residual stress of compression is generated. Therefore, the equivalent stress S decreases as the number of loads increases, and the degree of fatigue accumulates as the number of loads increases, as is clear from the equation (1). In order to experimentally obtain the change in equivalent stress shown by the broken line in FIG. 8 from the results of the rolling test, the surface roughness of the rolling component being subjected to the rolling test and the measurement of the X-ray diffractive ring are measured. Will be performed for each load count. Therefore, the change in stress S obtained in the actual calculation is stepped as shown by S1, S2, S3 and the like in FIG.

次に、図8および図9に示す材料固有のSN曲線の式は、例えば次の式(9)を用いる。 Next, as the material-specific SN curve equation shown in FIGS. 8 and 9, for example, the following equation (9) is used.

Figure 0007064383000009
Figure 0007064383000009

ここで、Nは負荷回数を示し、Sは接触面に作用する相当応力を示し、Sは繰返し応力による加工硬化後の材料の降伏応力を示し、A、Bは定数を示す。なお、降伏応力Sは材料定数であり、転動部品の材質に応じて特定できる。 Here, N indicates the number of loads, S indicates the equivalent stress acting on the contact surface, S f indicates the yield stress of the material after work hardening due to repeated stress, and A and B indicate constants. The yield stress S f is a material constant and can be specified according to the material of the rolling component.

転動部品に対する転動試験を実施して、当該転動部品の転動面(疲労面)について表面粗さの測定とX線回折環の測定とを所定の負荷回数ごとに行い、図8の実線の疲労度を計算しながら、はく離が発生するまで試験を継続する。この転動試験を複数回実施すれば、図8中に転動部品の寿命データが複数プロットできる。このプロットと式(9)のSN曲線の式とをフィッティングするように、式(2)と式(9)との未知数を求める。このようにして、実験結果に基づいたSN線図が得られる。なお、式(2)と式(9)中の未知数はa、A、B、Sと合計4つなので、4水準以上の実験結果からSN線図を決定できるが、より正確なSN線図を作成するためにはできるだけ多くの水準で実験するのが望ましい。 A rolling test was carried out on the rolling component, and the surface roughness and the X-ray diffraction ring of the rolling surface (fatigue surface) of the rolling component were measured for each predetermined number of loads. Continue the test until peeling occurs, calculating the degree of fatigue of the solid line. If this rolling test is performed a plurality of times, a plurality of life data of rolling parts can be plotted in FIG. The unknowns of Eqs. (2) and Eq. (9) are obtained so as to fit this plot with the Eq. Of the SN curve of Eq. (9). In this way, an SN diagram based on the experimental results can be obtained. Since there are a total of four unknowns in equations (2) and (9), a, A, B, and S, the SN diagram can be determined from the experimental results of four or more levels, but a more accurate SN diagram can be obtained. It is desirable to experiment at as many levels as possible to create it.

寿命と負荷回数との関係について:
図9のような履歴で相当応力が転動面に作用した場合を考える。図9中の円で囲まれた1、2、3で示される時点での接触面相当応力をそれぞれS、S、Sとし、これらの相当応力が繰返し負荷されたときのピーリング寿命をL、L、Lとする。実験の際に、相当応力S、S、Sを計算するためには、その都度粗さ測定をする必要がある。
Relationship between life and number of loads:
Consider the case where a considerable stress acts on the rolling surface in the history as shown in FIG. The contact surface equivalent stresses at the points indicated by 1, 2 and 3 circled in FIG. 9 are S 1 , S 2 and S 3 , respectively, and the peeling life when these equivalent stresses are repeatedly applied is defined as the peeling life. Let L 1 , L 2 , and L 3 . In order to calculate the equivalent stresses S 1 , S 2 and S 3 during the experiment, it is necessary to measure the roughness each time.

まず、相当応力S1の条件でN回、相当応力Sの条件でN回の転動疲労を受けたと仮定する。さらに、負荷回数(N+N)回以降は接触面相当応力Sを受け続け、N回の負荷後にピーリングが発生すると仮定する。このとき、負荷回数(N+N)回時点での余寿命はNとなり、寿命と負荷回数の関係はマイナー則に基づいて次式で表せる。 First, it is assumed that the rolling fatigue is N1 times under the condition of equivalent stress S1 and N2 times under the condition of equivalent stress S2. Further, it is assumed that after the number of loads (N 1 + N 2 ), the contact surface equivalent stress S 3 is continuously received, and peeling occurs after N 3 loads. At this time, the remaining life at the time of the number of loads (N 1 + N 2 ) is N 3 , and the relationship between the life and the number of loads can be expressed by the following equation based on the minor rule.

Figure 0007064383000010
Figure 0007064383000010

式(10)を整理すると、(N+N)回の負荷を受けており、(N+N)回時点での表面粗さと残留応力のまま疲労が進行すると仮定した場合の余寿命Nは次の式(11)により表される。 When equation (10) is rearranged, it is assumed that the load is applied (N 1 + N 2 ) times and the fatigue progresses with the surface roughness and residual stress at the time of (N 1 + N 2 ) times, and the remaining life is N. 3 is represented by the following equation (11).

Figure 0007064383000011
Figure 0007064383000011

また、式(11)を一般化すると下記の式(12)となる。 Further, the generalization of the equation (11) is the following equation (12).

Figure 0007064383000012
Figure 0007064383000012

X線分析値と疲労度との関係について:
上述したSN線図の決定方法において実施した転動試験では、疲労度が所定の負荷回数ごとに求まり、その都度、X線分析も行っている。そのため、疲労度とX線分析結果であるX線分析値との関係を示すデータベースも作成できる。当該データベースの作成方法について図5を参照しながら説明する。なお、X線分析値としては、応力、残留オーステナイト量、環状の回折X線の中心角に対する回折強度のばらつき、中心角に対する半価幅、回折強度の平均値、最小値と最大値との差、積分幅(ある位置での半価幅と回折強度の積)などが挙げられる。
Relationship between X-ray analysis value and fatigue level:
In the rolling test carried out in the above-mentioned method for determining the SN diagram, the degree of fatigue is obtained for each predetermined number of loads, and X-ray analysis is also performed each time. Therefore, it is possible to create a database showing the relationship between the degree of fatigue and the X-ray analysis value which is the X-ray analysis result. The method of creating the database will be described with reference to FIG. The X-ray analysis values include stress, residual austenite amount, variation in diffraction intensity with respect to the central angle of the annular diffracted X-ray, half-value width with respect to the central angle, average value of diffraction intensity, and difference between the minimum value and the maximum value. , Integration width (product of half-value width and diffraction intensity at a certain position) and the like.

<疲労度とX線分析値とのデータベースの構築方法>
図5は、X線分析値と転動部品の疲労度との関係を示すデータベースを作成するプロセスを説明するためのフローチャートである。図5に示すように、疲労度とX線分析値との関係を示すデータベースを作成するプロセスでは、転動疲労試験を実施するステップ(S110)を実施する。当該転動疲労試験において、一定の負荷回数が経過した時点で、X線分析ステップ(S120)および転動部品の表面形状測定ステップ(S130)を実施する。ステップ(S120)では、上述したSN線図を求めるプロセスと同様にX線回折環の測定を行う。また、ステップ(S130)においても、上述したSN線図を求めるプロセスと同様に転動部品の転動面について表面粗さの測定を行う。
<How to build a database of fatigue and X-ray analysis values>
FIG. 5 is a flowchart for explaining a process of creating a database showing a relationship between an X-ray analysis value and a degree of fatigue of a rolling component. As shown in FIG. 5, in the process of creating a database showing the relationship between the degree of fatigue and the X-ray analysis value, a step (S110) for carrying out a rolling fatigue test is carried out. In the rolling fatigue test, the X-ray analysis step (S120) and the surface shape measuring step of the rolling component (S130) are performed when a certain number of loads have elapsed. In step (S120), the X-ray diffractometric ring is measured in the same manner as in the process for obtaining the SN diagram described above. Further, also in the step (S130), the surface roughness of the rolling surface of the rolling component is measured in the same manner as in the process of obtaining the SN diagram described above.

次に、X線分析ステップ(S120)の結果に基づき転動部品の転動面における残留応力を求めるステップ(S121)を実施する。このステップ(S121)では、図4のステップ(S12)と同様の手法を用いて残留応力を算出する。 Next, a step (S121) for obtaining residual stress on the rolling surface of the rolling component is carried out based on the result of the X-ray analysis step (S120). In this step (S121), the residual stress is calculated using the same method as in step (S12) of FIG.

また、ステップ(S20)により得られたデータと、転動部品の運転条件データである回転数、使用温度、荷重、潤滑油条件などとから油膜パラメータを推定するステップ(S131)、転動面の応力状態の計算ステップ(S132)、軌道面の残留応力を考慮した繰り返し応力の計算ステップ(S140)は、それぞれ図4に示したステップ(S21)、ステップ(S22)、ステップ(S30)と同様のプロセスを実施する。ステップ(S140)を実施した時点で、転動部品に剥離が発生していない場合、再度ステップ(S110)に戻り、再度一定回数の負荷を転動部品に加えた後、上述した各ステップを実施する。そして、ステップ(S140)を実施した時点で転動部品にはく離が発生している場合には、寿命データ(はく離時間)の取得および転動疲労試験を中止するステップ(S15)に進む。そして、上述したステップ(S110)~ステップ(S150)を4回以上繰り返すことで寿命データを4個以上取得する。その後、転動面の繰返し応力Sと寿命データNとが整合するように、SN線図の未知数を決定するステップ(S160)を実施する。このステップ(S160)では、SN線図を求めるプロセスにおいて式(2)と式(9)の未知数を求めたプロセスと同様のプロセスを適用できる。 Further, in the step (S131) of estimating the oil film parameter from the data obtained in step (S20) and the operating condition data of the rolling parts such as the rotation speed, the operating temperature, the load, and the lubricating oil condition, the rolling surface The stress state calculation step (S132) and the repetitive stress calculation step (S140) in consideration of the residual stress of the raceway surface are the same as the steps (S21), step (S22), and step (S30) shown in FIG. 4, respectively. Carry out the process. If peeling has not occurred in the rolling component at the time of performing step (S140), the process returns to step (S110) again, a certain number of loads are applied to the rolling component again, and then each step described above is performed. do. Then, if peeling has occurred in the rolling parts at the time of performing step (S140), the process proceeds to step (S15) of acquiring life data (peeling time) and stopping the rolling fatigue test. Then, by repeating the above-mentioned steps (S110) to (S150) four or more times, four or more life data are acquired. After that, a step (S160) for determining an unknown number in the SN diagram is carried out so that the cyclic stress S on the rolling surface and the lifetime data N match. In this step (S160), in the process of obtaining the SN diagram, the same process as the process of obtaining the unknowns of the equations (2) and (9) can be applied.

その後、SN線図から各転動試験の負荷回数ごとの疲労度を、マイナー側を使って計算するステップ(S170)を実施する。この結果、複数の負荷回数ごとに疲労度とX線分析値のデータを取得することができるため、これらのデータを用いて疲労度とX線分析値との関係を示すデータベースを構築するステップ(S180)を実施する。このようにして、上記データベースを得ることができる。そして、このデータベースは図4のステップ(S11)においてX線分析値に基づき疲労度を推定するために用いることができる。 After that, a step (S170) is carried out in which the degree of fatigue for each load number of each rolling test is calculated from the SN diagram using the minor side. As a result, it is possible to acquire data on the degree of fatigue and the X-ray analysis value for each of a plurality of loads, so the step of constructing a database showing the relationship between the degree of fatigue and the X-ray analysis value using these data ( S180) is carried out. In this way, the above database can be obtained. Then, this database can be used to estimate the degree of fatigue based on the X-ray analysis value in the step (S11) of FIG.

ここで、図1に示した性能評価方法におけるステップ(S1)では、図4に示したステップ(S10)、ステップ(S11)、ステップ(S13)を実施し、X線分析値であるX線回折環分析結果から疲労度を推定できる。この場合、図5に示すように疲労度を推定するために用いられるデータベースは転動疲労試験において測定されたX線分析および表面形状測定の結果に基づき作成されているため、高い精度で疲労度を推定できる。また、図2に示した性能評価方法では、図4に示したプロセスを用いて余寿命を推定できる。図4に示したプロセスからも分かるように、余寿命の推定に転動部品の転動疲労試験でのX線分析および表面形状測定の結果を利用しているため、高い精度で余寿命を推定できる。 Here, in step (S1) in the performance evaluation method shown in FIG. 1, steps (S10), steps (S11), and steps (S13) shown in FIG. 4 are performed, and X-ray diffraction which is an X-ray analysis value is performed. The degree of fatigue can be estimated from the ring analysis results. In this case, as shown in FIG. 5, the database used for estimating the fatigue degree is created based on the results of the X-ray analysis and the surface shape measurement measured in the rolling fatigue test, so that the fatigue degree is highly accurate. Can be estimated. Further, in the performance evaluation method shown in FIG. 2, the remaining life can be estimated by using the process shown in FIG. As can be seen from the process shown in FIG. 4, since the results of X-ray analysis and surface shape measurement in the rolling fatigue test of the rolling parts are used to estimate the remaining life, the remaining life is estimated with high accuracy. can.

上述した性能評価方法では、転動部品の性能を評価できる。転動部品の性能とは、たとえば転動部品の転動面に施された表面処理部(たとえばショットピーニング等の塑性加工部、黒染などの化成処理部、皮膜形成部)の性能が挙げられる。また、転動部品の性能として、転動部品の潤滑状態の良否を評価してもよい。具体的には、転動部品の動作時に用いられる潤滑剤の粘度や寿命などが評価対象として考えられる。たとえば、同じ転動部品に適用される2種類の潤滑剤について、同じ負荷回数における余寿命に差がある場合、当該余寿命が相対的に長い潤滑剤の方が潤滑性能という観点からは優れていると考えられる。 With the performance evaluation method described above, the performance of rolling components can be evaluated. The performance of the rolling component includes, for example, the performance of the surface-treated portion (for example, a plastically processed portion such as shot peening, a chemical conversion processing portion such as black dyeing, and a film forming portion) applied to the rolling surface of the rolling component. .. Further, as the performance of the rolling component, the quality of the lubrication state of the rolling component may be evaluated. Specifically, the viscosity and life of the lubricant used during the operation of the rolling parts can be considered as an evaluation target. For example, if there is a difference in the remaining life of two types of lubricants applied to the same rolling component at the same number of loads, the lubricant with a relatively long remaining life is superior in terms of lubrication performance. It is thought that there is.

<作用効果>
本開示に係る転動部品の性能評価方法は、図1に示すように転動部品の疲労度を推定するステップ(S1)と、転動部品の性能を評価するステップ(S2)とを備える。疲労度を推定するステップ(S1)では、繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、転動部品における繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ転動部品の疲労度を推定する。転動部品の性能を評価するステップ(S2)では、図3に示すように、複数の状態における負荷回数と、負荷回数に対応する評価データである疲労度との関係に基づき、転動部品の性能を評価する。疲労度を推定するステップ(S1)は、測定データを取得するステップ(S10)と、疲労度を推定するステップ(S11)とを含む。測定データを取得するステップ(S10)では、転動部品の疲労部にX線を照射することで、転動部品に関するX線分析値の測定データを取得する。疲労度を推定するステップ(S11)では、X線分析値と転動部品の疲労度との関係に基づいて、測定データから転動部品の疲労度を推定する。X線分析値の測定データと疲労度との関係は、上述のように転動部品の表面形状の測定結果とX線回折の分析結果とを用いて決定されていてもよい。また、転動部品の性能を評価するステップ(S2)では、複数の転動部品について繰り返し負荷の回数と疲労度との関係データを対比し、標準的な性能を示す基準データ群(図3の第1のグループ10)を特定した上で、対象とする転動部品の疲労度のデータにおける当該基準データ群からのかい離の程度により転動部品の性能を評価してもよい。
<Action effect>
As shown in FIG. 1, the method for evaluating the performance of a rolling component according to the present disclosure includes a step (S1) for estimating the degree of fatigue of the rolling component and a step (S2) for evaluating the performance of the rolling component. In the step (S1) of estimating the fatigue level, the fatigue level of the rolling component is determined for each of the rolling components to which the rolling component is repeatedly loaded, in a plurality of states in which the number of times the repeated load is applied to the rolling component is different from each other. presume. In the step (S2) of evaluating the performance of the rolling component, as shown in FIG. 3, the rolling component is based on the relationship between the number of loads in a plurality of states and the degree of fatigue, which is evaluation data corresponding to the number of loads. Evaluate performance. The step of estimating the degree of fatigue (S1) includes a step of acquiring measurement data (S10) and a step of estimating the degree of fatigue (S11). In the step (S10) of acquiring measurement data, the fatigued portion of the rolling component is irradiated with X-rays to acquire the measurement data of the X-ray analysis value of the rolling component. In the step of estimating the fatigue degree (S11), the fatigue degree of the rolling component is estimated from the measurement data based on the relationship between the X-ray analysis value and the fatigue degree of the rolling component. The relationship between the measurement data of the X-ray analysis value and the degree of fatigue may be determined by using the measurement result of the surface shape of the rolling component and the analysis result of the X-ray diffraction as described above. Further, in the step (S2) of evaluating the performance of the rolling parts, the reference data group (FIG. 3) showing the standard performance by comparing the relational data between the number of repeated loads and the degree of fatigue for a plurality of rolling parts. After specifying the first group 10), the performance of the rolling component may be evaluated based on the degree of deviation from the reference data group in the fatigue degree data of the rolling component to be targeted.

このようにすれば、X線分析値の測定データと疲労度との関係を用いて、たとえば使用中の転動部品の疲労度を高い精度で推定できる。したがって、転動部品の性能を評価するステップ(S2)において、繰り返し負荷の負荷回数に応じた疲労度の推移を高い精度で推定できるため、疲労度の当該推移に基づき転動部品の性能、あるいは転動部品の動作時に用いられる潤滑剤の性能を正確に評価することができる。 By doing so, for example, the fatigue degree of the rolling parts in use can be estimated with high accuracy by using the relationship between the measurement data of the X-ray analysis value and the fatigue degree. Therefore, in the step (S2) of evaluating the performance of the rolling component, the transition of the fatigue degree according to the number of times of repeated loading can be estimated with high accuracy. It is possible to accurately evaluate the performance of the lubricant used during the operation of rolling components.

上記転動部品の性能を評価するステップ(S2)では、負荷回数と疲労度との関係が、負荷回数の変化量に対する疲労度の変化量の比率を含む。この場合、負荷回数の増加に伴う疲労度の変化率を性能評価に用いることができる。 In the step (S2) of evaluating the performance of the rolling component, the relationship between the number of loads and the degree of fatigue includes the ratio of the amount of change in the degree of fatigue to the amount of change in the number of loads. In this case, the rate of change in the degree of fatigue with an increase in the number of loads can be used for performance evaluation.

本開示に係る転動部品の性能評価方法は、図2に示すように余寿命を推定するステップ(S3)と、転動部品の性能を評価するステップ(S2)とを備える。余寿命を推定するステップ(S3)では、繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、転動部品における繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ転動部品の余寿命を推定する。性能を評価するステップ(S2)では、複数の状態における負荷回数と余寿命との関係に基づき、転動部品の性能を評価する。余寿命を推定するステップ(S3)は、図4に示すように、X線分析値の測定データを取得するステップ(S10)と、表面形状の測定データを取得するステップ(S20)と、残留応力のデータを導出するステップ(S12)と、繰り返し応力のデータを推定するステップ(S30)と、寿命を推定するステップ(S40)と、疲労度を推定するステップ(S11)と、余寿命を推定するステップ(S60)とを含む。X線分析値の測定データを取得するステップ(S10)では、転動部品の疲労部にX線を照射することで、転動部品に関するX線分析値の測定データを取得する。表面形状の測定データを取得するステップ(S20)では、転動部品の疲労部を測定して表面形状の測定データを取得する。残留応力のデータを導出するステップ(S12)では、X線分析値の測定データに基づき転動部品の疲労部における残留応力のデータを導出する。繰り返し応力のデータを推定するステップ(S30)では、残留応力のデータおよび表面形状の測定データに基づき、疲労部に作用する繰り返し応力のデータを推定する。寿命を推定するステップ(S40)では、繰り返し応力のデータから転動部品の寿命を推定する。疲労度を推定するステップ(S11)では、X線分析値と転動部品の疲労度との関係に基づいて、X線分析値の測定データから転動部品の疲労度を推定する。余寿命を推定するステップ(S60)では、転動部品の寿命と疲労度とに基づき転動部品の余寿命を推定する。転動部品の性能を評価するステップ(S2)では、複数の転動部品について繰り返し負荷の回数と余寿命との関係データを対比し、標準的な性能を示す基準データ群を特定した上で、対象とする転動部品の余寿命のデータにおける当該基準データ群からのかい離の程度により転動部品の性能を評価してもよい。 As shown in FIG. 2, the method for evaluating the performance of rolling components according to the present disclosure includes a step of estimating the remaining life (S3) and a step of evaluating the performance of rolling components (S2). In the step (S3) of estimating the remaining life, the remaining life of the rolling parts is determined for each of the rolling parts to which the rolling parts are repeatedly loaded in a plurality of states in which the number of times of the repeated loading of the rolling parts is different from each other. presume. In the step (S2) of evaluating the performance, the performance of the rolling component is evaluated based on the relationship between the number of loads and the remaining life in a plurality of states. As shown in FIG. 4, the step of estimating the remaining life (S3) includes a step of acquiring measurement data of X-ray analysis values (S10), a step of acquiring measurement data of surface shape (S20), and residual stress. The step of deriving the data of (S12), the step of estimating the data of repeated stress (S30), the step of estimating the life (S40), the step of estimating the degree of fatigue (S11), and the estimation of the remaining life. Includes step (S60). In the step (S10) of acquiring the measurement data of the X-ray analysis value, the measurement data of the X-ray analysis value of the rolling component is acquired by irradiating the fatigued portion of the rolling component with X-rays. In the step (S20) of acquiring the surface shape measurement data, the fatigued portion of the rolling component is measured and the surface shape measurement data is acquired. In the step (S12) of deriving the residual stress data, the residual stress data in the fatigued portion of the rolling component is derived based on the measurement data of the X-ray analysis value. In the step (S30) of estimating the repeated stress data, the repeated stress data acting on the fatigued portion is estimated based on the residual stress data and the surface shape measurement data. In the step of estimating the life (S40), the life of the rolling component is estimated from the data of the repetitive stress. In the step of estimating the fatigue degree (S11), the fatigue degree of the rolling component is estimated from the measurement data of the X-ray analysis value based on the relationship between the X-ray analysis value and the fatigue degree of the rolling component. In the step of estimating the remaining life (S60), the remaining life of the rolling component is estimated based on the life of the rolling component and the degree of fatigue. In the step (S2) of evaluating the performance of rolling components, the relationship data between the number of repeated loads and the remaining life of a plurality of rolling components are compared, and a reference data group showing standard performance is specified. The performance of the rolling parts may be evaluated based on the degree of deviation from the reference data group in the data of the remaining life of the rolling parts of interest.

このようにすれば、X線分析値の測定データと疲労度との関係を、上述のように転動部品の表面形状の測定結果とX線回折の分析結果とを用いて決定し、さらに転動部品の寿命の推定にも転動部品の表面形状の測定結果とX線回折の分析結果とを用いているため、たとえば使用中の転動部品の余寿命を高い精度で推定できる。したがって、転動部品の性能を評価するステップ(S2)において、繰り返し負荷の負荷回数に応じた余寿命の推移を高い精度で推定できるため、余寿命の当該推移に基づき転動部品の性能、あるいは転動部品の動作時に用いられる潤滑剤の性能を正確に評価することができる。 By doing so, the relationship between the measurement data of the X-ray analysis value and the degree of fatigue is determined by using the measurement result of the surface shape of the rolling component and the analysis result of the X-ray diffraction as described above, and further rolling. Since the measurement result of the surface shape of the rolling component and the analysis result of the X-ray diffraction are also used for estimating the life of the moving component, for example, the remaining life of the rolling component in use can be estimated with high accuracy. Therefore, in the step (S2) of evaluating the performance of the rolling component, the transition of the remaining life according to the number of times of repeated loading can be estimated with high accuracy. Therefore, the performance of the rolling component or the transition of the remaining life is based on the transition. It is possible to accurately evaluate the performance of the lubricant used during the operation of rolling components.

上記転動部品の性能評価方法では、図3および図4に示すように、繰り返し応力のデータを推定するステップ(S30)において、繰り返し応力のデータを推定するために用いるデータが転動部品の油膜パラメータを含む。 In the performance evaluation method of the rolling component, as shown in FIGS. 3 and 4, in the step (S30) of estimating the repeating stress data, the data used for estimating the repeating stress data is the oil film of the rolling component. Includes parameters.

この場合、油膜パラメータを推定することにより本実施形態に係る転動部品の性能評価方法で着目している表面起点型剥離が発生し得る状態かどうかを確認することができる。したがって、本実施形態に係る性能評価方法が有効かどうかを予め確認できる。 In this case, by estimating the oil film parameter, it is possible to confirm whether or not the surface-origin type peeling, which is the focus of the performance evaluation method for the rolling component according to the present embodiment, can occur. Therefore, it is possible to confirm in advance whether the performance evaluation method according to the present embodiment is effective.

上記転動部品の性能評価方法において、X線分析値と転動部品の疲労度との関係は、図5に示すように、繰り返し負荷が加えられている複数の転動部品試料にして実施される関係導出ステップ(S110~S180)により得られる、複数のX線分析値と複数の疲労度との関係である。関係導出ステップ(S110~S180)は、寿命データと繰り返し応力のデータとを得るステップ(S110~S150)と、SN線図を推定するステップ(S160)と、疲労度を求めるステップ(S170)とを含む。寿命データと繰り返し応力のデータとを得るステップ(S110~S150)では、転動部品試料の疲労部にX線を照射することで、転動部品試料に関するX線分析値の第1測定データを取得するステップ(S120)と、第1測定データに基づき転動部品試料の疲労部における残留応力のデータを導出するステップ(S121)と、転動部品試料の疲労部を測定して表面形状の第2測定データを取得するステップ(S130)と、残留応力のデータおよび第2測定データに基づき、疲労部に作用する繰り返し応力のデータを推定するステップ(S140)とを、転動部品試料における繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態において、転動部品試料が破損するまでそれぞれ実施することにより、転動部品試料が破損した繰り返し負荷の負荷回数である寿命データと繰り返し応力のデータとを得る。SN線図を推定するステップ(S160)では、寿命データと、繰り返し応力のデータとから転動部品試料のSN線図を推定する。疲労度を求めるステップ(S170)では、SN線図を用いて、転動部品試料における複数の状態ごとの疲労度を求める。 In the above-mentioned method for evaluating the performance of rolling parts, the relationship between the X-ray analysis value and the degree of fatigue of the rolling parts is carried out for a plurality of rolling parts samples to which a repeated load is applied, as shown in FIG. It is a relationship between a plurality of X-ray analysis values and a plurality of fatigue degrees obtained by the relationship derivation step (S110 to S180). The relationship derivation step (S110 to S180) includes a step of obtaining lifetime data and repeated stress data (S110 to S150), a step of estimating an SN diagram (S160), and a step of obtaining a degree of fatigue (S170). include. In the steps (S110 to S150) for obtaining life data and repetitive stress data, the fatigued part of the rolling component sample is irradiated with X-rays to acquire the first measurement data of the X-ray analysis value for the rolling component sample. Step (S120), the step of deriving the residual stress data in the fatigued part of the rolling component sample based on the first measurement data (S121), and the second step of measuring the fatigued part of the rolling component sample and the surface shape. The step of acquiring the measurement data (S130) and the step of estimating the data of the repetitive stress acting on the fatigue part based on the residual stress data and the second measurement data (S140) are performed for the repetitive load in the rolling component sample. By carrying out each process until the rolling component sample is damaged in a plurality of states in which the number of loads is different from each other, life data and repeated stress data, which are the number of times of repeated loading in which the rolling component sample is damaged, are obtained. In the step of estimating the SN diagram (S160), the SN diagram of the rolling component sample is estimated from the lifetime data and the repeated stress data. In the step of obtaining the degree of fatigue (S170), the degree of fatigue for each of a plurality of states in the rolling component sample is obtained by using the SN diagram.

この場合、疲労度とX線分析値との関係の高精度なデータベースを作成できるため、当該データベースを用いた疲労度の推定を正確に行うことができる。 In this case, since a highly accurate database of the relationship between the fatigue degree and the X-ray analysis value can be created, the fatigue degree can be accurately estimated using the database.

上記転動部品の性能評価方法において、X線分析値は、転動部品の疲労部にて回折した環状の回折X線の中心角と回折強度とのばらつきを示すデータを含む。この場合、環状の回折X線(X線回折環)には、従来のX線回折法により一度に得られる情報より多くの情報が含まれているため、一度の測定で得られる情報により転動部品の疲労度または余寿命を精度よく推定することができる。 In the performance evaluation method of the rolling component, the X-ray analysis value includes data showing the variation between the central angle and the diffraction intensity of the annular diffracted X-ray diffracted in the fatigued portion of the rolling component. In this case, since the annular diffracted X-ray (X-ray diffractogram) contains more information than the information obtained at one time by the conventional X-ray diffraction method, the information obtained by one measurement causes rolling. It is possible to accurately estimate the degree of fatigue or the remaining life of a part.

上記転動部品の性能評価方法において、X線分析値は、転動部品の疲労部における6成分の残留応力のデータを含む。 In the performance evaluation method of the rolling component, the X-ray analysis value includes the data of the residual stress of the six components in the fatigued portion of the rolling component.

上記転動部品の性能評価方法において、X線分析値は、転動部品の疲労部にて回折した回折X線のピークの半価幅のデータを含む。 In the above-mentioned method for evaluating the performance of a rolling component, the X-ray analysis value includes data on the half-value width of the peak of the diffracted X-ray diffracted in the fatigued portion of the rolling component.

上記転動部品の性能評価方法において、X線分析値は、転動部品の疲労部における残留オーステナイト量のデータを含む。 In the above-mentioned method for evaluating the performance of a rolling component, the X-ray analysis value includes data on the amount of retained austenite in the fatigued portion of the rolling component.

上述した各データと転動部品の使用条件には強い相間があるため、上述したデータを用いて転動部品の疲労度または余寿命を高い精度で推定できる。 Since there is a strong phase between each of the above data and the usage conditions of the rolling component, the fatigue level or remaining life of the rolling component can be estimated with high accuracy using the above data.

上記転動部品の性能評価方法において、X線分析値は、転動部品の疲労部にて回折した環状の回折X線の中心角と回折強度とのばらつきを示すデータ、転動部品の疲労部における6成分の残留応力のデータ、転動部品の疲労部にて回折した回折X線のピークの半価幅のデータ、および転動部品の疲労部における残留オーステナイト量のデータからなる群から選択される少なくとも2つのデータの組合せを含む。この場合、複数のデータを組み合わせて疲労度または余寿命を推定するため、当該疲労度または余寿命をより高精度に推定できる。 In the performance evaluation method of the rolling component, the X-ray analysis value is data showing the variation between the central angle and the diffraction intensity of the annular diffracted X-ray diffracted in the fatigued portion of the rolling component, and the fatigued portion of the rolling component. It is selected from the group consisting of the data of the residual stress of the six components in the above, the data of the half-value width of the peak of the diffracted X-ray diffracted in the fatigue part of the rolling component, and the data of the amount of residual austenite in the fatigue part of the rolling component. Includes a combination of at least two data. In this case, since the fatigue degree or the remaining life is estimated by combining a plurality of data, the fatigue degree or the remaining life can be estimated with higher accuracy.

(実施例)
二円筒試験機を用いた転動疲労試験を実施し、試験片としての転動部品について疲労度推定を行った例を以下に説明する。
(Example)
(Ii) An example in which a rolling fatigue test using a cylindrical tester was carried out and the degree of fatigue was estimated for the rolling parts as test pieces will be described below.

<試験装置>
図11は、二円筒試験機の構成を示す概略図である。図11に示した二円筒試験機2は、駆動側回転軸D1と、従動側回転軸F1とを有している。駆動側回転軸D1は、図11の左右方向に延びる部材であり、図11における左側の末端部にモータMが接続されている。このモータMにより駆動側回転軸D1は、図11の左右方向に延びる中心軸C1に対して回転可能となっている。図11における駆動側回転軸D1の右側の先端部には駆動側試験片D2が取り付けられている。駆動側試験片D2は、駆動側回転軸D1の回転に伴い中心軸C1の周りに回転可能となるように、駆動側回転軸D1の右側の先端部に固定された。
<Test equipment>
FIG. 11 is a schematic view showing the configuration of a two-cylindrical tester. The two-cylindrical tester 2 shown in FIG. 11 has a drive-side rotation shaft D1 and a driven-side rotation shaft F1. The drive-side rotation shaft D1 is a member extending in the left-right direction in FIG. 11, and the motor M is connected to the left end portion in FIG. By this motor M, the drive-side rotation shaft D1 can rotate with respect to the central shaft C1 extending in the left-right direction in FIG. A drive-side test piece D2 is attached to the tip on the right side of the drive-side rotary shaft D1 in FIG. 11. The drive-side test piece D2 is fixed to the tip on the right side of the drive-side rotary shaft D1 so as to be rotatable around the central shaft C1 as the drive-side rotary shaft D1 rotates.

一方、従動側回転軸F1は、図11の左右方向に延びる部材であり、図11の左右方向に延びる中心軸C2に対して回転可能となっている。図11において従動側回転軸F1は、駆動側回転軸D1とは逆に、左側が先端部に、右側が末端部になっている。図11における従動側回転軸F1の左側の先端部には従動側試験片F2が取り付けられている。 On the other hand, the driven side rotation shaft F1 is a member extending in the left-right direction in FIG. 11, and is rotatable with respect to the central axis C2 extending in the left-right direction in FIG. In FIG. 11, the driven side rotation shaft F1 has a tip portion on the left side and an end portion on the right side, contrary to the drive side rotation shaft D1. A driven side test piece F2 is attached to the tip on the left side of the driven side rotating shaft F1 in FIG. 11.

駆動側回転軸D1の中心軸C1と従動側回転軸F1の中心軸C2とは一致しておらず、両者は図11の上下方向に間隔を有している。このため駆動側回転軸D1の先端部に固定された駆動側試験片D2と、従動側回転軸F1の先端部に固定された従動側試験片F2とは、それぞれの外径面同士が、これらの回転していない状態において外径面接触部DFにて互いに接触するように配置されている。なお互いに接触するように配置される駆動側試験片D2および従動側試験片F2は、これらの下に敷いている、給油用フェルトパッド3と接触している。 The central axis C1 of the drive-side rotation axis D1 and the central axis C2 of the driven-side rotation axis F1 do not match, and both have an interval in the vertical direction in FIG. Therefore, the drive-side test piece D2 fixed to the tip of the drive-side rotary shaft D1 and the driven-side test piece F2 fixed to the tip of the driven-side rotary shaft F1 have their respective outer diameter surfaces. It is arranged so as to be in contact with each other by the outer diameter surface contact portion DF in the non-rotating state. The drive-side test piece D2 and the driven-side test piece F2 arranged so as to be in contact with each other are in contact with the refueling felt pad 3 laid under them.

<試験片>
駆動側試験片D1および従動側試験片F2はJIS規格SUJ2製であり、外径40mm、幅12mmの円筒形状である。各試験片の表面仕上げは超仕上げ(表面粗さRa0.01μm程度)および研削仕上げ(表面粗さRa0.5μm程度)の二種類を用意した。各試験片の軸方向曲率半径は、表面仕上げが超仕上げの試験片で∞(ストレート)、表面仕上げが研削仕上げの試験片で60mm(曲面)となっている。
<Test piece>
The drive side test piece D1 and the driven side test piece F2 are made of JIS standard SUJ2 and have a cylindrical shape with an outer diameter of 40 mm and a width of 12 mm. Two types of surface finish of each test piece were prepared: super finish (surface roughness Ra about 0.01 μm) and grinding finish (surface roughness Ra about 0.5 μm). The axial radius of curvature of each test piece is ∞ (straight) for a test piece with a super-finished surface finish and 60 mm (curved surface) for a test piece with a ground-finished surface finish.

<試験方法>
試験開始前に各試験片の表面粗さと残留応力とを測定し、試験を開始する。試験条件を表1に示す。
<Test method>
Before starting the test, measure the surface roughness and residual stress of each test piece, and start the test. The test conditions are shown in Table 1.

Figure 0007064383000013
Figure 0007064383000013

表1において、Pmaxとは試験片における最大接触圧力(単位:GPa)である。試験は試験Aと試験Bという2種類の条件で実施した。 In Table 1, Pmax is the maximum contact pressure (unit: GPa) in the test piece. The test was carried out under two types of conditions, test A and test B.

次に、残留応力測定条件を表2に示す。 Next, the residual stress measurement conditions are shown in Table 2.

Figure 0007064383000014
Figure 0007064383000014

残留応力の測定は、パルステック工業製のX線残留応力測定装置μ-X360で実施した。転動疲労試験中は一定時間経過ごとに試験を中断し、その都度、各試験片の表面粗さと残留応力とを測定した。残留応力(相当応力)の変化と二乗平均平方根傾斜Rdqを図12および図13に示す。図12および図13の横軸は負荷回数を示す。図12の縦軸は相当応力(単位:MPa)を示す。図13の縦軸は二乗平均平方根傾斜Rdqを示す。 The residual stress was measured by the X-ray residual stress measuring device μ-X360 manufactured by Pulstec Industrial Co., Ltd. During the rolling fatigue test, the test was interrupted at regular intervals, and the surface roughness and residual stress of each test piece were measured each time. Changes in residual stress (equivalent stress) and root mean square slope R dq are shown in FIGS. 12 and 13. The horizontal axis of FIGS. 12 and 13 indicates the number of loads. The vertical axis of FIG. 12 shows the equivalent stress (unit: MPa). The vertical axis of FIG. 13 shows the root mean square slope R dq .

ここで、残留応力(相当応力)はピーリングの増加にともなって減少する(すなわち、はく離の発生により応力解放が起こる)ことがわかっている。図12に示した条件Aの試験では、負荷回数3×10回でピーリング発生による応力解放が起こった。また、図12に示した条件Bの試験では負荷回数3×10回で応力解放が起こった。すなわち、これらの試験ではピーリング寿命がそれぞれ3×10回、3×10回となる。 Here, it is known that the residual stress (equivalent stress) decreases with the increase of peeling (that is, stress release occurs due to the occurrence of peeling). In the test of condition A shown in FIG. 12, stress release due to peeling occurred when the number of loads was 3 × 10 5 times. Further, in the test of condition B shown in FIG. 12, stress release occurred when the number of loads was 3 × 10 5 times. That is, in these tests, the peeling life is 3 × 10 5 times and 3 × 10 5 times, respectively.

上記の試験結果から、式(2)と式(9)中の定数を以下のように決定した。
まず、式(2)の未知数aを決定する。ここで、線接触において、最大接触圧力Pmaxは次式で計算できる。
From the above test results, the constants in equations (2) and (9) were determined as follows.
First, the unknown number a in the equation (2) is determined. Here, in line contact, the maximum contact pressure Pmax can be calculated by the following equation.

Figure 0007064383000015
Figure 0007064383000015

式(2)におけるPLmaxは図7に示した粗さ突起(例えば転動体)と相手側(例えば軌道輪)との間に生じる局所的な最大接触圧力である。なお、この場合相手方は平面とみなす。上記式(13)において、下記のような仮定を置くことでPLmaxを計算できる。
<仮定>
1) 粗さ突起先端の曲率半径は0.02mm(=R)とする。
2) 相手方(物体2)の曲率半径は∞(=R)とする。(すなわち、平面との接触を想定する。)
3) 粗さ突起1個あたりに生じる力を2.41N(=F)とする。
4) 粗さ突起の転がり方向の長さ(=l)はマクロな接触だ円の短軸半径とほぼ等しい。(上述した二円筒試験の場合、約1mm。)
なお、上述した仮定のうち1)、3)については実測値に基づく。
PLmax in the formula (2) is the local maximum contact pressure generated between the roughness protrusion (for example, a rolling element) and the mating side (for example, a raceway ring) shown in FIG. 7. In this case, the other party is regarded as a plane. In the above equation (13), PLmax can be calculated by making the following assumptions.
<Assumption>
1) The radius of curvature of the tip of the roughness protrusion shall be 0.02 mm (= R 1 ).
2) The radius of curvature of the other party (object 2) is ∞ (= R 2 ). (That is, assuming contact with a flat surface.)
3) The force generated per roughness protrusion is 2.41N (= F).
4) The length (= l) of the roughness protrusion in the rolling direction is almost equal to the semi-minor axis radius of the macroscopic ellipse circle. (In the case of the above-mentioned two-cylinder test, it is about 1 mm.)
Of the above assumptions, 1) and 3) are based on actual measurement values.

以上の仮定および鋼の物性値を用いると、PLmax=3281MPaとなる。また、実測した損傷発生直前のRdq(粗面側試験片3個の平均値)は0.1875であった。これらを式(2)に代入すると、a=1.75×10となる。 Using the above assumptions and the physical characteristics of steel, PLmax = 3281 MPa. In addition, the measured R dq (mean value of three rough surface side test pieces) immediately before the occurrence of damage was 0.1875. Substituting these into equation (2) yields a = 1.75 × 10 4 .

その後、図5に示したプロセスを実施して複数の寿命データ(損傷が発生したときの負荷回数)とそのときの応力Seqを取得することで、SN曲線を構成するプロットが得られる。当該プロットを式(9)にフィッティングすることにより、未知の定数A、Bを求める。この結果、A=4.336となり、B=-2.381×10-3となった。これらの定数は表計算ソフトの収束計算機能を用いて決定した。なお、今回の計算では、JIS規格SUJ2の加工硬化後の降伏応力Sを2000MPaとした。 After that, by carrying out the process shown in FIG. 5 and acquiring a plurality of lifetime data (number of loads when damage occurs) and stress Seq at that time, plots constituting the SN curve can be obtained. By fitting the plot to Eq. (9), unknown constants A and B are obtained. As a result, A = 4.336 and B = -2.381 × 10 -3 . These constants were determined using the convergence calculation function of the spreadsheet software. In this calculation, the yield stress S f after work hardening of JIS standard SUJ2 was set to 2000 MPa.

以上でSN曲線が決定された。その後、式(11)に基づいて条件Aの疲労度と余寿命とを計算した。表3に条件Aの負荷回数、疲労度、余寿命の関係を示す。 With the above, the SN curve was determined. Then, the fatigue degree and the remaining life under the condition A were calculated based on the equation (11). Table 3 shows the relationship between the number of loads under condition A, the degree of fatigue, and the remaining life.

Figure 0007064383000016
Figure 0007064383000016

一方、上記により求めた疲労度Dと、環状の回折X線の中心角に対する回折強度のばらつきIとの関係を調査したところ、次の関係で近似できることが分かった。 On the other hand, when the relationship between the degree of fatigue D obtained above and the variation I in the diffraction intensity with respect to the central angle of the annular diffracted X-ray was investigated, it was found that the following relationship can be approximated.

Figure 0007064383000017
Figure 0007064383000017

なお、上記式(14)における回折強度のばらつきIは以下の式(15)により表される。 The variation I of the diffraction intensity in the above formula (14) is expressed by the following formula (15).

Figure 0007064383000018
Figure 0007064383000018

ここで、式(14)のように疲労度Dと回折強度のばらつきIとの関係が近似できると考えたのは、以下の理由による。すなわち、負荷回数に対する回折強度のばらつきIが図10のように変化することがこれまでの実験でわかっている。ここで、図10は負荷回数と回折強度のばらつきとの関係を示すグラフである。図10の横軸は負荷回数を示し、縦軸は回折強度のばらつきIを示す。疲労度Dは負荷回数と寿命とから得られる値であるため、回折強度と疲労度Dの関係も図10のようになることが予想できる。したがって、疲労度Dと回折強度のばらつきIとの関係について累乗根関数を仮定してパラメータスタディをしたところ、上記式(14)に示す関係式で近似できることが判明したものである。 Here, it is considered that the relationship between the fatigue degree D and the variation I in the diffraction intensity can be approximated as in the equation (14) for the following reasons. That is, it is known from the experiments so far that the variation I of the diffraction intensity with respect to the number of loads changes as shown in FIG. Here, FIG. 10 is a graph showing the relationship between the number of loads and the variation in diffraction intensity. The horizontal axis of FIG. 10 shows the number of loads, and the vertical axis shows the variation I of the diffraction intensity. Since the fatigue degree D is a value obtained from the number of loads and the life, it can be expected that the relationship between the diffraction intensity and the fatigue degree D will be as shown in FIG. Therefore, when a parameter study was performed assuming a root function for the relationship between the degree of fatigue D and the variation I in the diffraction intensity, it was found that the relationship can be approximated by the relational expression shown in the above equation (14).

ここで、上述した条件Aと条件Bにおける疲労度Dと回折X線の中心角に対する回折強度のばらつきIの関係を式(14)にフィッティングさせることによって、式(14)の定数b、c、dをそれぞれb=10.07、c=0.864、d=0.812と決定した。 Here, by fitting the relationship between the degree of fatigue D under the above-mentioned conditions A and B and the variation I of the diffraction intensity with respect to the central angle of the diffracted X-rays into the equation (14), the constants b and c of the equation (14), It was determined that d was b = 10.07, c = 0.864, and d = 0.812, respectively.

以上の結果を用いれば、X線回折環の測定結果から疲労度Dを求めることができる。そして、表面粗さと残留応力の測定データから式(8)の寿命Lを求めることができる。この結果、余寿命Nを推定することができる。なお、X線回折環を測定できないX線応力測定装置(例えば一次元PSPC、シンチレーションカウンタ等でX線を検出する装置)でも、試料を回転させて複数方向から回折X線の測定を行えば、3軸の残留応力が測定できるため寿命Lを求めることができる。また、X線回折環を測定できないX線応力測定装置で得られる分析値と疲労度Dの関係が分かっていれば、X線回折環を測定できないX線応力測定装置を用いても本実施形態に係る余寿命推定は可能である。 Using the above results, the degree of fatigue D can be obtained from the measurement results of the X-ray diffractometric ring. Then, the life L of the equation (8) can be obtained from the measurement data of the surface roughness and the residual stress. As a result, the remaining life NR can be estimated. Even with an X-ray stress measuring device that cannot measure an X-ray diffractogram (for example, a device that detects X-rays with a one-dimensional PSPC, scintillation counter, etc.), if the sample is rotated and the diffracted X-rays are measured from multiple directions, Since the residual stress of the three axes can be measured, the life L can be obtained. Further, if the relationship between the analysis value obtained by the X-ray stress measuring device that cannot measure the X-ray diffractometric ring and the degree of fatigue D is known, the present embodiment can also use the X-ray stress measuring device that cannot measure the X-ray diffractometric ring. It is possible to estimate the remaining life of the product.

以上のように、本実施形態に係る性能評価方法では、使用中の転動部品の疲労度と余寿命の負荷回数に対する変化(トレンド)を、転動部品の表面形状の測定結果とX線分析結果から求める。そして、このトレンドから転動部品や潤滑剤の性能を評価できる。 As described above, in the performance evaluation method according to the present embodiment, the change (trend) with respect to the degree of fatigue of the rolling component in use and the number of loads of the remaining life is analyzed by the measurement result of the surface shape of the rolling component and the X-ray analysis. Obtained from the result. Then, the performance of rolling parts and lubricants can be evaluated from this trend.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。 The embodiments and examples disclosed this time should be considered to be exemplary and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

2 二円筒試験機、3 給油用フェルトパッド、10 第1のグループ、11,12 データ、21 照射部、22 検出器、22A 検出部、23 制御演算部、24 表示部、30 凸部、31 矢印。 2 Two-cylindrical tester, 3 Felt pad for refueling, 10 First group, 11, 12 data, 21 Irradiation unit, 22 Detector, 22A detection unit, 23 Control calculation unit, 24 Display unit, 30 Convex part, 31 Arrow ..

Claims (9)

繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、前記転動部品における前記繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ前記転動部品の疲労度を推定するステップと、
前記複数の状態における前記負荷回数と、前記負荷回数に対応する前記疲労度との関係に基づき、前記転動部品の性能を評価するステップとを備え、
前記疲労度を推定するステップは、
前記転動部品の疲労部にX線を照射することで、前記転動部品に関するX線分析値の測定データを取得するステップと、
前記X線分析値と前記転動部品の前記疲労度との関係に基づいて、前記測定データから前記転動部品の前記疲労度を推定するステップと、を含み、
前記転動部品の性能を評価するステップでは、複数の前記転動部品について前記負荷回数と前記疲労度との関係データから、標準的な性能を示す基準データ群を特定した上で、対象とする前記転動部品の前記疲労度のデータにおける前記基準データ群からのかい離度により前記転動部品の性能を評価し
同じ前記負荷回数において、前記対象とする前記転動部品の前記疲労度が前記基準データ群の前記疲労度を上回る場合は、前記対象とする前記転動部品の疲労が早く進行しているとし、前記対象とする前記転動部品の前記疲労度が前記基準データ群の前記疲労度を下回る場合は、前記対象とする前記転動部品の疲労の進みが遅いとする、転動部品の性能評価方法。
A step of estimating the fatigue level of the rolling component in a plurality of states in which the number of times the repeated load is applied to the rolling component is different from each other for the rolling component to which the rolling component is repeatedly loaded.
A step of evaluating the performance of the rolling component based on the relationship between the number of loads in the plurality of states and the degree of fatigue corresponding to the number of loads is provided.
The step of estimating the degree of fatigue is
A step of acquiring measurement data of X-ray analysis values for the rolling component by irradiating the fatigued portion of the rolling component with X-rays.
Including a step of estimating the fatigue degree of the rolling component from the measurement data based on the relationship between the X-ray analysis value and the fatigue degree of the rolling component.
In the step of evaluating the performance of the rolling component, a reference data group showing standard performance is specified from the relationship data between the number of loads and the degree of fatigue of the plurality of rolling components, and then the target is targeted. The performance of the rolling component is evaluated by the degree of separation from the reference data group in the fatigue degree data of the rolling component .
When the fatigue level of the rolling component to be targeted exceeds the fatigue level of the reference data group at the same load frequency, it is assumed that the fatigue of the rolling component to be targeted is progressing quickly. A method for evaluating the performance of a rolling component, wherein when the fatigue level of the rolling component to be targeted is lower than the fatigue level of the reference data group, the fatigue of the rolling component to be targeted is considered to be slow. ..
繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、前記転動部品における前記繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ前記転動部品の余寿命を推定するステップと、
前記複数の状態における前記負荷回数と前記余寿命との関係に基づき、前記転動部品の性能を評価するステップとを備え、
前記余寿命を推定するステップは、
前記転動部品の疲労部にX線を照射することで、前記転動部品に関するX線分析値の測定データを取得するステップと、
前記転動部品の前記疲労部を測定して表面形状の測定データを取得するステップと、
前記X線分析値の前記測定データに基づき前記転動部品の前記疲労部における残留応力のデータを導出するステップと、
前記残留応力の前記データおよび前記表面形状の前記測定データに基づき、前記疲労部に作用する繰り返し応力のデータを推定するステップと、
前記繰り返し応力の前記データから前記転動部品の寿命を推定するステップと、
前記X線分析値と前記転動部品の疲労度との関係に基づいて、前記X線分析値の前記測定データから前記転動部品の疲労度を推定するステップと、
前記転動部品の前記寿命と前記疲労度とに基づき前記転動部品の余寿命を推定するステップと、を含み、
前記転動部品の性能を評価するステップでは、複数の前記転動部品について前記負荷回数と前記余寿命との関係データから、標準的な性能を示す基準データ群を特定した上で、対象とする前記転動部品の前記余寿命のデータにおける前記基準データ群からのかい離度を評価し、
前記対象とする前記転動部品について、前記負荷回数に応じた前記余寿命の推移を推定し、前記対象とする前記転動部品の性能を評価する、転動部品の性能評価方法。
For a rolling component to which a repetitive load is applied, a step of estimating the remaining life of the rolling component in a plurality of states in which the number of times the repetitive load is applied to the rolling component is different from each other, and a step of estimating the remaining life of the rolling component.
A step of evaluating the performance of the rolling component based on the relationship between the number of loads and the remaining life in the plurality of states is provided.
The step of estimating the remaining life is
A step of acquiring measurement data of X-ray analysis values for the rolling component by irradiating the fatigued portion of the rolling component with X-rays.
A step of measuring the fatigued portion of the rolling component and acquiring measurement data of the surface shape,
A step of deriving data on residual stress in the fatigued portion of the rolling component based on the measured data of the X-ray analysis value, and a step of deriving the data.
A step of estimating the data of the repetitive stress acting on the fatigue portion based on the data of the residual stress and the measurement data of the surface shape, and
The step of estimating the life of the rolling component from the data of the repeating stress, and
A step of estimating the fatigue degree of the rolling component from the measurement data of the X-ray analysis value based on the relationship between the X-ray analysis value and the fatigue degree of the rolling component.
Including a step of estimating the remaining life of the rolling component based on the life of the rolling component and the degree of fatigue.
In the step of evaluating the performance of the rolling component, a reference data group showing standard performance is specified from the relationship data between the number of loads and the remaining life of the plurality of rolling components, and then the target is targeted. The degree of separation of the rolling component from the reference data group in the remaining life data is evaluated.
A method for evaluating the performance of a rolling component, which estimates the transition of the remaining life of the rolling component to be targeted according to the number of loads and evaluates the performance of the rolling component to be targeted .
前記繰り返し応力のデータを推定するステップにおいては、前記繰り返し応力のデータを推定するために用いるデータが前記転動部品の油膜パラメータを含む、請求項2に記載の転動部品の性能評価方法。 The performance evaluation method for a rolling component according to claim 2, wherein in the step of estimating the repeating stress data, the data used for estimating the repeating stress data includes an oil film parameter of the rolling component. 前記X線分析値と前記転動部品の疲労度との関係は、前記繰り返し負荷が加えられている複数の転動部品試料にして実施される関係導出ステップにより得られる、複数の前記X線分析値と複数の前記疲労度との関係であり、
前記関係導出ステップは、
前記転動部品試料の疲労部にX線を照射することで、前記転動部品試料に関する前記X線分析値の第1測定データを取得するステップと、前記第1測定データに基づき前記転動部品試料の前記疲労部における残留応力のデータを導出するステップと、前記転動部品試料の前記疲労部を測定して表面形状の第2測定データを取得するステップと、前記残留応力の前記データおよび前記第2測定データに基づき、前記疲労部に作用する繰り返し応力のデータを推定するステップとを、前記転動部品試料における前記繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態において、前記転動部品試料が破損するまでそれぞれ実施することにより、前記転動部品試料が破損した繰り返し負荷の負荷回数である寿命データと前記繰り返し応力のデータとを得るステップと、
前記寿命データと、前記繰り返し応力のデータとから前記転動部品試料のSN線図を推定するステップと、
前記SN線図を用いて、前記転動部品試料における前記複数の状態ごとの疲労度を求めるステップと、を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の転動部品の性能評価方法。
The relationship between the X-ray analysis value and the degree of fatigue of the rolling component is obtained by a plurality of the X-ray analysis performed by the relationship derivation step performed on the plurality of rolling component samples to which the repeated load is applied. It is the relationship between the value and the plurality of said fatigue degrees,
The relationship derivation step is
By irradiating the fatigued part of the rolling component sample with X-rays, the step of acquiring the first measurement data of the X-ray analysis value for the rolling component sample and the rolling component based on the first measurement data. A step of deriving the residual stress data in the fatigued portion of the sample, a step of measuring the fatigued portion of the rolling component sample to obtain a second measurement data of the surface shape, the data of the residual stress, and the above. The step of estimating the data of the repetitive stress acting on the fatigued portion based on the second measurement data is performed by the rolling component sample in a plurality of states in which the number of times the repeated load is applied to the rolling component sample is different from each other. A step of obtaining life data, which is the number of times of repeated load in which the rolling component sample is damaged, and data of the repeated stress, by carrying out each process until the rolling component sample is damaged.
A step of estimating the SN diagram of the rolling component sample from the lifetime data and the repeating stress data, and
The performance evaluation method for a rolling component according to any one of claims 1 to 3, comprising a step of obtaining a degree of fatigue for each of the plurality of states in the rolling component sample using the SN diagram. ..
前記X線分析値は、前記転動部品の前記疲労部にて回折した環状の回折X線の中心角と回折強度とのばらつきを示すデータを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の転動部品の性能評価方法。 The X-ray analysis value is according to any one of claims 1 to 4, which includes data indicating a variation between the central angle and the diffraction intensity of the annular diffracted X-ray diffracted in the fatigued portion of the rolling component. The method for evaluating the performance of the rolling parts described. 前記X線分析値は、前記転動部品の前記疲労部における6成分の残留応力のデータを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の転動部品の性能評価方法。 The performance evaluation method for a rolling component according to any one of claims 1 to 4, wherein the X-ray analysis value includes data on residual stress of six components in the fatigued portion of the rolling component. 前記X線分析値は、前記転動部品の前記疲労部にて回折した回折X線のピークの半価幅のデータを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の転動部品の性能評価方法。 The rolling component according to any one of claims 1 to 4, wherein the X-ray analysis value includes data of a half-value width of a peak of diffracted X-rays diffracted in the fatigued portion of the rolling component. Performance evaluation method. 前記X線分析値は、前記転動部品の前記疲労部における残留オーステナイト量のデータを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の転動部品の性能評価方法。 The method for evaluating the performance of a rolling component according to any one of claims 1 to 4, wherein the X-ray analysis value includes data on the amount of retained austenite in the fatigued portion of the rolling component. 前記X線分析値は、前記転動部品の前記疲労部にて回折した環状の回折X線の中心角と回折強度とのばらつきを示すデータ、前記転動部品の前記疲労部における6成分の残留応力のデータ、前記転動部品の前記疲労部にて回折した回折X線のピークの半価幅のデータ、および前記転動部品の前記疲労部における残留オーステナイト量のデータからなる群から選択される少なくとも2つのデータの組合せを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の転動部品の性能評価方法。 The X-ray analysis value is data showing the variation between the central angle and the diffraction intensity of the annular diffracted X-ray diffracted in the fatigued portion of the rolling component, and the residual of 6 components in the fatigued portion of the rolling component. Selected from the group consisting of stress data, half-value width data of the peak of the diffracted X-ray diffracted in the fatigued portion of the rolling component, and data on the amount of retained austenite in the fatigued portion of the rolling component. The method for evaluating the performance of a rolling component according to any one of claims 1 to 4, which comprises a combination of at least two data.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7286092B2 (en) * 2019-12-24 2023-06-05 日立建機株式会社 Gear reusability determination method and gear reusability determination system
CN111563317B (en) * 2020-04-14 2023-06-16 中国北方车辆研究所 Shot peening strengthening evaluation method for floating support friction plate

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100332153A1 (en) 2007-12-14 2010-12-30 Reinder Hindrik Vegter Method of Determining Fatigue Life and Remaining Life
JP2014013188A (en) 2012-07-04 2014-01-23 Ntn Corp Method and device for inspecting bearing component
JP2018040770A (en) 2016-09-09 2018-03-15 Ntn株式会社 Life diagnosis method of bearing component, life diagnosis device of bearing component, and life diagnosis program of bearing component
JP2018072128A (en) 2016-10-28 2018-05-10 株式会社ジェイテクト Method and device for acquiring fatigue degree of rolling bearing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100332153A1 (en) 2007-12-14 2010-12-30 Reinder Hindrik Vegter Method of Determining Fatigue Life and Remaining Life
JP2014013188A (en) 2012-07-04 2014-01-23 Ntn Corp Method and device for inspecting bearing component
JP2018040770A (en) 2016-09-09 2018-03-15 Ntn株式会社 Life diagnosis method of bearing component, life diagnosis device of bearing component, and life diagnosis program of bearing component
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