JP7360977B2 - 軸受部品の寿命診断方法、軸受部品の寿命診断装置、および軸受部品の寿命診断プログラム - Google Patents
軸受部品の寿命診断方法、軸受部品の寿命診断装置、および軸受部品の寿命診断プログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7360977B2 JP7360977B2 JP2020045272A JP2020045272A JP7360977B2 JP 7360977 B2 JP7360977 B2 JP 7360977B2 JP 2020045272 A JP2020045272 A JP 2020045272A JP 2020045272 A JP2020045272 A JP 2020045272A JP 7360977 B2 JP7360977 B2 JP 7360977B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bearing component
- stress
- bearing
- determining
- diagnosis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Description
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1の寿命診断システムの構成を表わす図である。
この寿命診断装置14は、入力部17と、CPU(Central Processing Unit)15と、メモリ16と、表示部18とを備える。
CPU15は、入力部17に入力されたデータを用いて、メモリ16に記憶された寿命診断プログラムを実行する。
図3は、寿命診断装置14の機能構成を表わす図である。
図4は、油膜パラメータの算出処理の手順を表わすフローチャートである。
まず、試験用の軸受部品1に対して、第1回目の転動疲労試験において、合成応力S11でN11回の負荷が加えられたとする。初期位置P11(0,S11)からN軸方向にN11回移動した点P12(N11,S11)をプロットする。
診断部37は、S-N曲線記憶部36に記憶されたS-N曲線の式を用いて、運転停止時の診断用の軸受部品について算出された合成応力SXに対応する寿命LXを特定する。寿命LXは一定の合成応力SXが繰返し作用した場合に診断用の軸受部品が故障破壊するまでの総負荷回数である。
診断用の軸受部品が過去に断続運転を繰り返し、各運転の負荷回数NX(i)(i =1,2,・・・M、Mは運転を停止した回数)と運転時に負荷されていた合成応力SX(i)(以下、これらのNXiとSXiについてのデータを応力履歴と称する)が既知の場合は、今後故障破壊するまでの残存負荷回数(残存寿命)Nresが線形累積損傷則に基づいて特定される。
ステップS102において、制御部50は、制御変数jを1に設定する。
ステップS104において、試験用の軸受部品iが稼働されてから所定時間が経過したときには、処理がステップS105に進む。
ステップS106において、油膜パラメータ算出部31は、試験用の軸受部品iである軌道輪の軌道面と、試験用の軸受部品iと接触する転動体の転動面の間の油膜の油膜パラメータOPを算出する。
ステップS301において、制御部50は、診断用の軸受部品を停止する。
図11は、実施の形態2の寿命診断装置14の機能構成を表わす図である。
ステップS401において、ミクロ応力算出部32Aは、軌道輪およびそれと組み合わせて使われる転動体の形状(図面寸法)とこれらの部品の接触部に負荷される荷重(Wmacro)の値から、見かけの接触領域とその中での圧力分布を求める。これは、一般的なヘルツの接触理論を用いて行えばよい。このとき、Wmacroには、軸受の諸元および軸受への総負荷荷重の値から求められる最大転動体荷重などを用いればよい。
ステップS410において、ステップS405で述べたように、ミクロ接触部の存在は中央油膜厚さに影響を与えないと仮定する。また、実際には見かけの接触領域内にミクロ接触部と油膜形成部が混在するが、接触部に流入する潤滑油の質量は不変であるので、以下の等式が成立する。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。たとえば、以下のような変形例も含まれる。
上記の実施形態では、ミクロ応力算出部32は、文献Aに記載の境界要素法を用いた数値計算によって、試験用の軸受部品のミクロ応力の3軸応力成分、および診断用の軸受部品のミクロ応力の3軸応力成分を算出するものとしたが、これに限定されるものではない。ミクロ応力算出部32は、文献Aに記載の境界要素法を用いた数値計算によって、試験用の軸受部品のミクロ応力の3軸応力成分、および診断用の軸受部品のミクロ応力の3軸応力成分のうちのいずれか一方を算出し、他の方法を用いて、試験用の軸受部品のミクロ応力の3軸応力成分、および診断用の軸受部品のミクロ応力の3軸応力成分のうちの他方を算出するものとしてもよい。
実施の形態では、残留応力算出部33は、X線検出器12によって検出された環状の回折X線に基づいて、3方向入射による佐々木-広瀬法を用いて、試験用の軸受部品である軌道輪の軌道面に作用する残留応力の3軸応力成分、および診断用の軸受部品である軌道輪の軌道面に作用する残留応力の3軸応力成分を算出したが、これに限定されるものではない。残留応力算出部33は、X線検出器12によって検出された環状の回折X線に基づいて、3方向入射による佐々木-広瀬法を用いて、試験用の軸受部品である軌道輪の軌道面に作用する残留応力の3軸応力成分、および診断用の軸受部品である軌道輪の軌道面に作用する残留応力の3軸応力成分のうちのいずれか一方を算出し、他の方法を用いて、試験用の軸受部品である軌道輪の軌道面に作用する残留応力の3軸応力成分、および診断用の軸受部品である軌道輪の軌道面に作用する残留応力の3軸応力成分のうちの他方を算出するものとしてもよい。
実施の形態では、図9に示されるように、複数回の転動疲労試験の各試験の終了時に試験用の軸受部品の残留応力とミクロ応力との和である試験用の軸受部品の合成応力を求めた。すなわち、ステップS105の実行後に、ステップS106~S115が実行された。しかし、これに限定するものではない。
診断部37は、診断用の軸受部品の交換が必要か否かのメッセージに替えて、診断用の軸受部品の交換時期を表示部18に表示するものとしてもよい。たとえば、診断部37は、寿命と現在までの負荷回数とに基づいて交換時期を判定することできる。
Claims (13)
- 軸受部品の寿命診断方法であって、
複数個の試験用の軸受部品の各々について、故障破壊するまで複数回の転動疲労試験を行なうステップと、
前記複数回の転動疲労試験の各試験の開始時または終了時に前記試験用の軸受部品の残留応力とミクロ応力との和である前記試験用の軸受部品の合成応力を求めるステップと、
前記複数個の試験用の軸受部品について、前記複数回の転動疲労試験の各試験における負荷回数と前記合成応力との関係に基づいてS-N曲線を求めるステップと、
診断用の軸受部品の残留応力とミクロ応力との和である前記診断用の軸受部品の合成応力を求めるステップと、
前記診断用の軸受部品の合成応力と前記S-N曲線とに基づいて、前記診断用の軸受部品の寿命を求めるステップとを備え、
前記試験用の軸受部品の合成応力を求めるステップおよび前記診断用の軸受部品の合成応力を求めるステップのうちの少なくとも1つのステップは、X線回折結果から残留応力を求めるステップを含み、
前記試験用の軸受部品の合成応力を求めるステップおよび前記診断用の軸受部品の合成応力を求めるステップのうちの少なくとも1つのステップは、軸受部品の表面形状の測定データを用いた数値計算によってミクロ応力を求めるステップを含み、
前記数値計算によってミクロ応力を求めるステップは、接触部への負荷荷重のうちミクロな接触部が負荷荷重を請け負う比率を表わす荷重分担率を求めるステップと、前記接触部への負荷荷重と前記荷重分担率とを乗じて得られる荷重に基づいて、ミクロ応力を求めるステップとを含み、
前記Sは、前記合成応力を表わし、前記Nは、前記軸受部品の故障破壊までの負荷回数を表わす、軸受部品の寿命診断方法。 - 前記数値計算によってミクロ応力を求めるステップが、境界要素法を用いた接触解析によって実行される、請求項1に記載の軸受部品の寿命診断方法。
- 前記試験用の軸受部品の表面に存在する油膜の厚さと前記表面の形状の測定結果とから得られる油膜パラメータが第1の所定値以下のときに、前記試験用の軸受部品の合成応力を求めるステップが実行される、請求項1または2に記載の軸受部品の寿命診断方法。
- 前記診断用の軸受部品の表面に存在する油膜の厚さと前記表面の形状の測定結果とから得られる油膜パラメータが第1の所定値以下のときに、前記診断用の軸受部品の合成応力を求めるステップが実行される、請求項1または2に記載の軸受部品の寿命診断方法。
- 前記油膜パラメータが第2の所定値以上のときに、前記荷重分担率を求めるステップが実行される、請求項3または4に記載の軸受部品の寿命診断方法。
- 軸受の寿命診断方法であって、
複数個の試験用の軸受部品の各々について、故障破壊するまで複数回の転動疲労試験を行なうステップと、
前記複数回の転動疲労試験の各試験の開始時または終了時に、前記試験用の軸受部品の転動面の表層に作用するミクロ応力と残留応力との和である合成応力を推定するステップと、
前記複数個の試験用の軸受部品の各々について、前記複数回の転動疲労試験の各試験における負荷回数とそれらの試験の開始時または終了時の合成応力の推定値からなるデータを収集し、それに基づいて軸受部品の寿命と合成応力の関係を示すS-N曲線を求めるステップと、
診断用の軸受部品について転動面の表層に作用するミクロ応力と残留応力との和である合成応力を求めるステップと、
前記診断用の軸受部品の合成応力と前記S-N曲線とに基づいて、前記診断用の軸受部品の寿命を求めるステップとを備え、
前記試験用の軸受部品の合成応力を求めるステップおよび前記診断用の軸受部品の合成応力を求めるステップのうちの少なくとも1つのステップは、前記試験用および診断用の軸受部品の表面形状の実測データと、前記軸受部品と接触する部品の表面形状の実測データとを用いて、境界要素法に基づく接触解析法によってミクロ応力を求めるステップを含み、
前記接触解析法によってミクロ応力を求めるステップは、解析対象領域に負荷される荷重Wtのうち、表面粗さの突起の接触が起こるミクロ接触部が分担する荷重W′aの比率を表す荷重分担率αを求めるステップを含み、
前記Sは、前記合成応力を表わし、前記Nは、前記軸受部品の故障破壊までの負荷回数を表わし、
前記荷重分担率αを求めるステップは、任意の荷重分担率αの初期値を設定し、前記初期値に基づいて求められるパラメータについて以下の条件式が成立するように、荷重分担率αを繰り返し修正するステップを含み、
ただし、Hmeanは、前記軸受部品と、前記軸受部品と接触する部品の接触時の2面のすきまの平均値、hcは前記接触する2面が表面粗さを持たない滑らかな面であると仮定したときの2面間の理論油膜厚さである、軸受の寿命診断方法。 - 前記S-N曲線は、複数個の第1種定数と、故障破壊までの負荷回数Nと、前記合成応力Sを含む数式で表され、
前記S-N曲線を求めるステップは、
前記試験用の軸受部品について、前記複数回の転動疲労試験の各試験における負荷回数と前記複数回の転動疲労試験の各試験の開始時または終了時の合成応力の推定値からなるデータを収集するステップと、
前記複数個の試験用の軸受部品についての前記データを用いて、前記複数個の第1種定数を推定するステップとを含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の軸受部品の寿命診断方法。 - 前記複数個の第1種定数の推定が、線形累積損傷則を用いた回帰分析によって行われる、請求項8に記載の軸受部品の寿命診断方法。
- 前記寿命に基づいて、前記診断用の軸受部品が交換を要するか否か、または交換時期を通知するステップを備える、請求項1~10のいずれか1項に記載の軸受部品の寿命診断方法。
- 請求項1~11のいずれか1項に記載の軸受部品の寿命診断方法を用いて軸受部品の寿命を診断する、軸受部品の寿命診断装置。
- コンピュータに、請求項1~11のいずれか1項に記載の軸受部品の寿命診断方法を実行させる、軸受部品の寿命診断プログラム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019127033 | 2019-07-08 | ||
JP2019127033 | 2019-07-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021012185A JP2021012185A (ja) | 2021-02-04 |
JP7360977B2 true JP7360977B2 (ja) | 2023-10-13 |
Family
ID=74226424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020045272A Active JP7360977B2 (ja) | 2019-07-08 | 2020-03-16 | 軸受部品の寿命診断方法、軸受部品の寿命診断装置、および軸受部品の寿命診断プログラム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7360977B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113392544B (zh) * | 2021-05-28 | 2022-08-26 | 东北林业大学 | 一种基于变形协调理论的行星螺纹滚柱轴承接触载荷计算方法 |
JP7450830B1 (ja) | 2023-03-17 | 2024-03-15 | 三菱電機株式会社 | プログラム、部品選定支援装置、部品選定支援システムおよび部品選定支援方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001264193A (ja) | 2000-03-22 | 2001-09-26 | Railway Technical Res Inst | 車輪・レール接触部の粘着力演算装置及び演算方法 |
US20070044543A1 (en) | 2005-07-26 | 2007-03-01 | Denso Corporation | Apparatus and method for determining patterns of damage being caused in rolling contact element |
JP2018040769A (ja) | 2016-09-09 | 2018-03-15 | Ntn株式会社 | 軸受部品の寿命診断方法、軸受部品の寿命診断装置、および軸受部品の寿命診断プログラム |
-
2020
- 2020-03-16 JP JP2020045272A patent/JP7360977B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001264193A (ja) | 2000-03-22 | 2001-09-26 | Railway Technical Res Inst | 車輪・レール接触部の粘着力演算装置及び演算方法 |
US20070044543A1 (en) | 2005-07-26 | 2007-03-01 | Denso Corporation | Apparatus and method for determining patterns of damage being caused in rolling contact element |
JP2018040769A (ja) | 2016-09-09 | 2018-03-15 | Ntn株式会社 | 軸受部品の寿命診断方法、軸受部品の寿命診断装置、および軸受部品の寿命診断プログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021012185A (ja) | 2021-02-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yan et al. | Bearing remaining useful life prediction using support vector machine and hybrid degradation tracking model | |
US11238196B2 (en) | Method and system for predicting surface contact fatigue life | |
JP7360977B2 (ja) | 軸受部品の寿命診断方法、軸受部品の寿命診断装置、および軸受部品の寿命診断プログラム | |
JP6762817B2 (ja) | 軸受部品の寿命診断方法、軸受部品の寿命診断装置、および軸受部品の寿命診断プログラム | |
US20140229149A1 (en) | Probabilistic modeling and sizing of embedded flaws in ultrasonic nondestructive inspections for fatigue damage prognostics and structural integrity assessment | |
Ramalho | A reliability model for friction and wear experimental data | |
Feng et al. | A review on the relationships between acoustic emission, friction and wear in mechanical systems | |
JP6695243B2 (ja) | 軸受部品の寿命診断方法、軸受部品の寿命診断装置、および軸受部品の寿命診断プログラム | |
EP2694940A1 (en) | Method for fatigue assessment of rolling bearing | |
JP2009092652A (ja) | 金属材料の余寿命評価方法及び変形量評価方法 | |
JP6762818B2 (ja) | 軸受部品の寿命診断方法、軸受部品の寿命診断装置、および軸受部品の寿命診断プログラム | |
Gabrielli et al. | A procedure for the assessment of unknown parameters in modeling defective bearings through multi-objective optimization | |
EP3611696A1 (en) | Cell evaluation method, cell evaluation device, and cell evaluation program | |
Vojtov et al. | Assessment of the quality factor of tribosystems and relationship with tribological characteristics | |
Khalili et al. | Different Bayesian methods for updating the fatigue crack size distribution in a tubular joint | |
JP7064383B2 (ja) | 転動部品の性能評価方法 | |
Zhang et al. | Dynamic evaluation and analysis of the uncertainty of roundness error measurement by Markov Chain Monte Carlo method | |
Kundu et al. | A hybrid prognosis approach for life prediction of gears subjected to progressive pitting failure mode | |
Lang et al. | Vector characterization and evolution of the running-in attractor | |
WO2018047774A1 (ja) | 軸受部品の寿命診断方法、軸受部品の寿命診断装置、および軸受部品の寿命診断プログラム | |
Makhutov et al. | Methods of the calculation and experimental determination of the local residual stresses under spectrum development of complex loading | |
JP7372155B2 (ja) | 転動部品の疲労度推定方法、転動部品の疲労度推定装置、転動部品の疲労度推定プログラム | |
Huang Peng et al. | Reliability estimation for aluminum alloy welded joint with automatic image measurement of surface crack growth | |
Wang et al. | Measurement of bearing reaction force by distributed strain variation | |
Gabrielli et al. | Physics-based prognostics of rolling-element bearings: The equivalent damaged volume algorithm |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220915 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230630 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230704 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230823 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230905 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231002 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7360977 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |