WO2018047774A1 - 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 PDF

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bearing
test
bearing part
life
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直哉 嘉村
工 藤田
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Ntn株式会社
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    • G01M13/04—Bearings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/205—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials using diffraction cameras

Definitions

  • the present invention relates to a bearing part life diagnosis method, a bearing part life diagnosis apparatus, and a bearing part life diagnosis program.
  • bearings It is known that the life of rolling bearings (hereinafter referred to as bearings) depends on operating characteristics such as load and lubrication conditions, and material characteristics such as hardness, structure, and residual stress. Conventionally, the life of a bearing has been estimated using a life formula that can be calculated from operating conditions and material characteristics. This formula is used to estimate how long a bearing can be used under certain conditions, or under what conditions it should be used so that the bearing does not break during the required period of use. Is used. In general, a bearing is used under a use condition set based on a life calculation formula. Therefore, the life should not be a problem when the bearing is used under the assumed conditions. However, bearing life is often a problem in the market.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-167421 describes a method of estimating a damage form (peeling, flaking, wear, smearing) from a plasticity index obtained from a contact pressure of a bearing and a protrusion shape of surface roughness. Has been. Furthermore, a method for estimating the life of peeling damage, which is one type of surface-origin damage, from conditions such as contact pressure, plasticity index, and slip ratio is described.
  • the risk of bearing failure is often expressed as the remaining life, but the remaining life depends on how much the bearing is currently fatigued (fatigue level) and how much life is expected to be operated in the future. Determined. Therefore, in order to examine the risk of breakage, at least information on either the degree of fatigue or the estimated life is required.
  • Patent Document 1 describes a method for estimating the life of peeling damage, which is one type of surface-origin damage, from conditions such as contact pressure, plasticity index, and slip rate.
  • Patent Document 2 uses various X-ray diffraction ring analyzers that provide more information on rolling fatigue than conventional devices, and various X-ray analysis results and various rolling conditions (surface pressure used, lubrication conditions, slip conditions, A database with the number of loads), estimate the bearing usage conditions from the database, estimate the fatigue level from the estimated life and the number of loads that can be obtained from the usage conditions, and finally estimate the remaining life Is the method.
  • the repetitive stress acting on the surface that determines the life of the peeling needs to consider not only the contact pressure, plasticity index, and slip rate, but also the residual stress.
  • residual stress is not considered, and the estimation accuracy is considered to be poor.
  • Patent Document 2 statistically estimates the usage conditions (load count, load, lubrication conditions, slip, etc.) of complex rolling parts from the X-ray analysis values, and therefore, a large number of experimental data is obtained. If it is not acquired, the estimation accuracy of the use condition is lowered, and as a result, the estimation accuracy of the lifetime is deteriorated.
  • an object of the present invention is to provide a bearing part life diagnosis method, a bearing part life diagnosis apparatus, and a bearing part life diagnosis program capable of accurately estimating the life from a small amount of data.
  • the bearing part life diagnosis method of the present invention includes a step of performing a plurality of rolling fatigue tests for each of a plurality of test bearing parts until failure breakdown, and failure breakdown. Determining the combined stress of the test bearing part, which is the sum of the residual stress and the microstress of the test bearing part when it occurs, and multiple rolling fatigues for multiple test bearing parts A step of obtaining an SN curve based on the relationship between the total number of loads in the test and the composite stress, and a step of obtaining the composite stress of the diagnostic bearing component which is the sum of the residual stress and the micro stress of the diagnostic bearing component. And determining the life of the diagnostic bearing part based on the combined stress and SN curve of the diagnostic bearing part.
  • the step of obtaining the composite stress of the test bearing part includes the step of obtaining the micro stress of the test bearing part from the measurement result of the surface shape of the test bearing part.
  • the step of obtaining the combined stress of the test bearing part includes the step of obtaining the residual stress of the test bearing part from the X-ray diffraction result of the test bearing part.
  • the step of obtaining the composite stress of the diagnostic bearing part includes the step of obtaining the micro stress of the diagnostic bearing part from the measurement result of the surface shape of the diagnostic bearing part.
  • the step of obtaining the combined stress of the diagnostic bearing component includes the step of obtaining the residual stress of the diagnostic bearing component from the X-ray diffraction result of the diagnostic bearing component.
  • the SN curve is expressed by an expression including a plurality of first type constants, the number of loads N until failure and the composite stress S.
  • the formula representing the composite stress S includes a plurality of second type constants.
  • N is the total number of loads of the rolling fatigue test until failure failure
  • S is the combined stress at failure failure.
  • the mathematical formula is represented by the formula (1).
  • A, B, and Sf are constants.
  • the bearing part life diagnosis method further includes a step of notifying whether or not the diagnosis bearing part needs to be replaced or a replacement timing based on the life.
  • the step of obtaining the composite stress of the test bearing part is executed.
  • the step of determining the composite stress of the bearing part for diagnosis is executed.
  • the bearing part life diagnosis apparatus provides a bearing for testing when a failure occurs when a plurality of rolling fatigue tests are performed on each of a plurality of bearing parts until a failure occurs.
  • the composite stress of the test bearing part which is the sum of the residual stress of the part and the microstress
  • the composite stress of the diagnostic bearing part which is the sum of the residual stress and the microstress of the diagnostic bearing part
  • the S—N curve is obtained based on the relationship between the stress calculation unit and the total number of loads in a plurality of rolling fatigue tests and the combined stress of the test bearing parts for a plurality of test bearing parts.
  • the bearing part life diagnosis program of the present invention is a computer program for performing a plurality of rolling fatigue tests on each of a plurality of bearing parts for testing until failure of the parts. Determining the combined stress of the test bearing component, which is the sum of the residual stress and the microstress of the test bearing component, and the total load in multiple rolling fatigue tests on the multiple test bearing components. The step of obtaining the SN curve based on the relationship between the number of times and the combined stress of the bearing component for the test, and the combined stress of the diagnostic bearing component which is the sum of the residual stress and the micro stress of the diagnostic bearing component And a step of estimating the life of the diagnostic bearing component based on the combined stress and SN curve of the diagnostic bearing component.
  • the life since the life is estimated more theoretically based on the rolling fatigue mechanism, the life can be estimated with high accuracy from a small amount of data.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an estimated life L with respect to the number of loads N under condition A. It is a figure showing the function structure of the lifetime diagnosis apparatus 14 of 2nd Embodiment. It is a figure for demonstrating the calculation process of the accumulation fatigue degree D. FIG. It is a figure showing the example of the correspondence table A. It is a flowchart showing the procedure which calculates
  • FIG. 6 is a diagram showing a cumulative fatigue degree D and remaining life R with respect to the number of loads N under condition A.
  • FIG. It is a figure showing the function structure of the lifetime diagnosis apparatus 14 of 3rd Embodiment. It is a flowchart showing the procedure of the lifetime diagnosis of the bearing component for diagnosis of 3rd Embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing a cumulative fatigue degree D with respect to the number of loads N under condition A.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a life diagnosis system according to an embodiment of the present invention.
  • this life diagnosis system includes a life diagnosis device 14, an irradiation unit 11, an X-ray detector 12, and a surface shape measuring device 13.
  • the irradiation unit 11 includes an X-ray tube installed so as to be opposed to the bearing component 90 to be inspected.
  • the irradiation unit 11 irradiates the bearing component 90 to be inspected with X-rays.
  • the irradiated X-rays are irradiated along the arrow ⁇ so as to enter the bearing component 90 to be inspected at a predetermined incident angle.
  • the bearing component 90 to be inspected includes a rolling element of a rolling bearing and a part or all of a bearing ring of the rolling bearing which is a bearing component for diagnosis or test.
  • X-rays may be applied to a part of the bearing ring of the rolling bearing, for example.
  • the X-ray detector 12 detects an annular X-ray (X-ray diffraction ring) diffracted in the bearing component 90 to be inspected.
  • the X-ray detector 12 is a planar detection unit that can be opposed to the hole 12B formed in the central part through which the X-rays irradiated from the irradiation unit 11 pass and the bearing component 90 to be inspected. 12A is included.
  • an X-ray CCD Charge Coupled Device
  • X-rays incident on the bearing component 90 to be inspected along the arrow ⁇ are diffracted so as to form the conical surface ⁇ , and reach the detection unit 12A.
  • the X-ray diffraction ring is detected by a signal having an intensity corresponding to the intensity of the X-ray output from each pixel.
  • the surface shape measuring instrument 13 measures the surface shape of the bearing component 90 to be inspected.
  • a laser microscope can be used as the surface shape measuring instrument 13.
  • the surface to be measured may be, for example, a partial surface of the bearing ring of the rolling bearing and the entire surface of the rolling element.
  • the life diagnosis device 14 diagnoses the life of the bearing component 90 to be inspected based on the X-ray diffraction ring detected by the X-ray detector 12 and the surface shape detected by the surface shape measuring device 13.
  • the life diagnosis device 14 may be, for example, a small computer device (such as a personal computer).
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of the life diagnosis apparatus 14.
  • the life diagnosis apparatus 14 includes an input unit 17, a CPU (Central Processing Unit) 15, a memory 16, and a display unit 18.
  • CPU Central Processing Unit
  • the measurement result of the surface shape measuring instrument 13 and the detection result of the X-ray detector 12 are input to the input unit 17.
  • the memory 16 can store a life diagnosis program and the like.
  • the CPU 15 executes the life diagnosis program stored in the memory 16 using the data input to the input unit 17.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration of the life diagnosis apparatus 14 according to the first embodiment.
  • This life diagnosis device 14 includes an input unit 17, an oil film parameter calculation unit 31, a micro stress calculation unit 32, a residual stress calculation unit 33, a composite stress calculation unit 34, an SN curve calculation unit 35, and an S -N curve storage unit 36, diagnosis unit 37, control unit 50, and display unit 18 are provided.
  • the SN curve storage unit 36 is realized by the memory 16.
  • the oil film parameter calculation unit 31, the micro stress calculation unit 32, the residual stress calculation unit 33, the synthetic stress calculation unit 34, the SN curve calculation unit 35, the diagnosis unit 37, and the control unit 50 are stored in the memory by the CPU 15. This is realized by executing the life diagnosis program stored in 16.
  • the oil film parameter calculation unit 31 calculates the oil film parameter OP.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of oil film parameter calculation processing.
  • step S201 the oil film parameter calculation unit 31 measures the roughness (Z1) of a part of the raceway surface of the raceway.
  • step S202 the oil film parameter calculation unit 31 measures all the roughnesses (Z2) of the rolling surfaces of the rolling elements.
  • step S203 the oil film parameter calculation unit 31 calculates the thickness (d) of the oil film based on the basic usage conditions (the number of rotations of the rolling element, the operating temperature, the load, and the oil type) of the bearing component for testing. To do.
  • step S204 the oil film parameter calculation unit 31 calculates the root mean square roughness (Rq1) of the raceway surface according to the equation (A1).
  • L represents a reference length.
  • step S205 the oil film parameter calculation unit 31 calculates the root mean square roughness (Rq2) of the rolling surface according to the equation (A2).
  • Rq2 root mean square roughness
  • L represents a reference length.
  • step S206 the oil film parameter calculation unit 31 calculates the combined root mean square roughness (Rq) according to the equation (A3).
  • step S207 the oil film parameter calculation unit 31 calculates the oil film parameter (OP) according to the equation (A4).
  • the oil film parameter OP When the oil film parameter OP is 3 or less, there is a possibility that the bearing surface of the bearing (ring) will be in direct contact with the surface protrusions of the rolling surface of the rolling element, and stress concentration due to micro unevenness of the surface roughness (hereinafter referred to as micro It is known that stress) occurs.
  • the surface-origin type damage is caused by this micro-stress, and whether or not the bearing component (the raceway surface) in use causes the surface-origin type separation depends on the state of the surface shape. Therefore, in the present embodiment, when the oil film parameter OP is 3 or less, the micro stress calculation unit 32 calculates the triaxial micro stress just below the micro contact portion based on the root mean square slope Rdq.
  • the root mean square slope Rdq is expressed by the following formula when the mean square roughness (Rq1) of the raceway surface ⁇ the mean square roughness (Rq2) of the rolling surface.
  • L represents a reference length.
  • the root mean square slope Rdq is expressed by the following formula when the root mean square roughness (Rq1) ⁇ the mean square roughness (Rq2) of the rolling surface.
  • L represents a reference length.
  • the roughness produced by grinding has directionality. On the grinding surface, there are long and thin protrusions along the grinding direction as shown in FIG. If the cross-sectional shape of the object is uniform and has a sufficient length, it can be regarded as being in a plane strain state except for both ends thereof, so that the contact portion of the microprojection can assume a plane strain stress state. Therefore, the micro stress calculator 32 can calculate the internal stress under the micro contact portion on the surface according to the equations (B2) to (B12). In equations (B6) and (B7), ⁇ xy (mc) and ⁇ zx (mc) are 0 because a plane strain stress state is assumed at the micro contact portion.
  • E1 is the Young's modulus of the raceway surface
  • E2 is the Young's modulus of the rolling surface
  • ⁇ 1 is the Poisson's ratio of the raceway surface
  • ⁇ 2 is the Poisson's ratio of the rolling surface.
  • b is a constant.
  • the micro-stress calculation unit 32 calculates the equivalent stress represented by the formula (B13) as the micro-stress S (mc) using the above-described six component stresses.
  • the micro stress S (mc) just below the micro contact portion can be calculated.
  • the micro stress S (mc) just below the micro contact portion can be calculated.
  • a high stress is generated on the surface, repeated plastic deformation is generated on the raceway surface.
  • a high residual stress is gradually generated, so that a residual stress is applied to the raceway surface in addition to the micro stress.
  • the residual stress calculation unit 33 calculates the residual stress based on the annular diffraction X-ray detected by the X-ray detector 12.
  • the strain ⁇ with respect to the center angle ⁇ of the Debye ring is obtained from the radius of the Debye ring using the following formula (C1).
  • ⁇ 0 is a Bragg angle in an unstrained state
  • R ⁇ is a Debye ring radius at the diffraction ring center angle ⁇
  • CL is a distance from the X-ray irradiation position to the X-ray detector 12.
  • n1 to n3 are direction cosines of ⁇ and are expressed by the following equations (C3) to (C5).
  • ⁇ 0 is an X-ray incident angle
  • ⁇ 0 is an angle formed by projection of incident X-rays with the X axis.
  • equations (C8) and (C9) indicate that a1 and a2 are linear with respect to cos ⁇ and sin ⁇ , respectively, and the slopes are expressed by the following equations (C12) and (C13).
  • X is represented by the following formula (C17).
  • Equation (C17) Since each stress component and direction cosine in equation (C17) are known, the value of ⁇ z is obtained. Note that the expression (C16) includes a term of ⁇ , and ⁇ z is obtained for each Debye ring center angle, so ⁇ z is an average value thereof. As described above, six components of stress are obtained by three times of X-ray irradiation.
  • the residual stress calculation unit 33 calculates the equivalent stress represented by the equation (C18) as the residual stress S (rs) using these six component stresses.
  • the composite stress calculation unit 34 calculates the following formula (D1) As described above, the combined stress S is calculated by adding the micro stress S (mc) and the residual stress S (rs).
  • the SN curve calculating unit 35 performs the test bearing component i when a plurality of rolling fatigue tests are performed on the plurality of test bearing components i until failure failure occurs.
  • the SN curve is obtained based on the load number Nij and the composite stress Sij in the j-th rolling fatigue test.
  • i is from 1 to MAX_i (the number of bearing parts for testing)
  • j is from 1 to X (the number of rolling fatigue tests until failure occurs).
  • the SN curve is an expression representing the relationship between the combined stress S and the number of times of load N applied until the failure of the test bearing part or the diagnostic bearing part.
  • the number of loads represents the number of times the rolling element contacts a part of the raceway, that is, the number of rotations of the rolling element.
  • the load number N given until the test bearing part or the diagnostic bearing part breaks down indicates the life of the test bearing part or the diagnostic bearing part.
  • N13 loads were applied with the equivalent stress S13.
  • a point P15 (N11 + N12, S13) is plotted with the S-axis value of P14 (N11 + N12, S12) as S13.
  • a point P16 (N11 + N12 + N13, S13) moved N13 times in the N-axis direction from P15 (N11 + N12, S13) is plotted.
  • the first sample is obtained from the combined stress S14 when failure occurs and the total number of loads until failure occurs (N11 + N12 + N13 + N14). Also good.
  • N21 times of load is applied to the test bearing component 2 with the equivalent stress S21 in the first rolling fatigue test.
  • a point P22 (N21, S21) moved N21 times in the N-axis direction from the initial position P21 (0, S21) is plotted.
  • N22 times of load is applied with the equivalent stress S22.
  • a point P23 (N21, S22) is plotted with the S-axis value of P22 (N21, S21) as S22.
  • a point P24 (N21 + N22, S22) moved N22 times in the N-axis direction from P23 (N21, S22) is plotted.
  • N23 times of load was applied with the equivalent stress S23.
  • a point P25 (N21 + N22, S23) is plotted with the S-axis value of P24 (N21 + N22, S22) as S23.
  • a point P26 (N21 + N22 + N23, S23) moved N23 times in the N-axis direction from P25 (N21 + N22, S23) is plotted.
  • the second sample is obtained from the combined stress S24 when failure occurs and the total number of loads (N21 + N22 + N23 + N24) until failure occurs. Also good.
  • a plurality of samples can be obtained by performing a rolling fatigue test on a plurality of bearing parts for testing until failure failure occurs.
  • the SN curve is expressed by the following formula (D2).
  • the unknown number a in the formula (B1), the unknown number b in the formula (B12), and the three unknowns A, B, and Sf in the formula (D2) can be obtained.
  • the three unknowns A, B, and Sf in the formula (D2) are called first type constants.
  • the unknown number a in the formula (B1) and the unknown number b in the formula (B12) are referred to as second type constants.
  • a, b, and Sf may be determined in advance.
  • the unknowns A and B in Expression (D2) can also be obtained.
  • the SN curve storage unit 36 stores the calculated SN curve formula.
  • the diagnosis unit 37 uses the SN curve formula stored in the SN curve storage unit 36 and corresponds to the composite stress SX calculated for the bearing of the diagnostic bearing component as shown in FIG.
  • the lifetime LX is specified.
  • the service life LX is the total number of loads until the diagnostic bearing component breaks down and is not the remaining life, which is the number of loads until the failure breaks in the future.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for obtaining the SN curve in the rolling fatigue test.
  • step S101 the control unit 50 sets the control variable i to 1.
  • step S102 the control unit 50 sets the control variable j to 1.
  • step S103 the control unit 50 operates the bearing part i for testing.
  • step S104 when a predetermined time has elapsed since the test bearing part i was operated, the process proceeds to step S105.
  • step S105 the control unit 50 stops the bearing component i for testing.
  • step S106 the oil film parameter calculation unit 31 sets the oil film parameter OP of the oil film between the raceway surface of the bearing ring, which is the test bearing component i, and the rolling surface of the rolling element in contact with the test bearing component i. calculate.
  • step S107 when the oil film parameter OP is 3 or less, the process proceeds to step S108, and when the oil film parameter OP exceeds 3, the process returns to step S103.
  • step S108 the micro-stress calculation unit 32 calculates the micro-stress S (mc) acting on the raceway surface of the raceway which is the bearing component i for test.
  • step S110 the residual stress calculation unit 33 calculates the residual stress S (rs) acting on the raceway surface of the raceway which is the bearing component i for testing.
  • step S111 the composite stress calculation unit 34 calculates the composite stress S by adding the micro stress S (mc) and the residual stress S (rs).
  • step S112 the control unit 50 acquires the number of rotations of the rolling element when the test bearing part i is operated under the current control variables i and j as the load count Nij.
  • step S113 when failure breakdown occurs in the test bearing part i, the process proceeds to step S115, and when failure breakdown does not occur in the test bearing part i, the process proceeds to step S114.
  • step S114 the control variable j is incremented, and then the process returns to step S103.
  • step S115 the control unit 50 sets the combined stress S calculated when the test bearing part i is failed and destroyed as the combined stress Si in the control variable i, and the load number Ni in the Ni1 + Ni2 +. To do.
  • the control unit 50 sets (Si, Ni) as the i-th sample.
  • step S116 when i is the predetermined value MAX_i, the process proceeds to step S118, and when i is not the predetermined value MAX_i, the process proceeds to step S117.
  • step S117 the control variable i is incremented, and then the process returns to step S102.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the life diagnosis of the bearing component for diagnosis of the first embodiment.
  • step S301 the control unit 50 stops the bearing component for diagnosis.
  • step S302 the oil film parameter calculation unit 31 calculates the oil film parameter OP of the oil film between the raceway surface of the bearing ring, which is a diagnostic bearing component, and the rolling surface of the rolling element that contacts the diagnostic bearing component. .
  • step S303 when the oil film parameter OP is 3 or less, the process proceeds to step S305, and when the oil film parameter OP exceeds 3, the process returns to step S304.
  • step S305 the micro-stress calculator 32 calculates the micro-stress S (mc) acting on the raceway surface of the raceway which is a bearing component for diagnosis.
  • step S306 the residual stress calculation unit 33 calculates the residual stress S (rs) acting on the raceway surface of the raceway which is a bearing component for diagnosis.
  • step S307 the composite stress calculation unit 34 adds the micro stress S (mc) and the residual stress S (rs) to calculate the composite stress SX.
  • step S308 the diagnosis unit 37 uses the SN curve formula stored in the SN curve storage unit 36 to calculate the combined stress SX calculated for the raceway surface of the bearing ring that is a bearing component for diagnosis.
  • the corresponding lifetime LX is specified.
  • step S309 the diagnosis unit 37 displays the life LX on the display unit 18.
  • step S310 when the life LX is equal to or less than the threshold value TH1, the process proceeds to step S311.
  • the process proceeds to step S304.
  • step S304 the diagnosis unit 37 displays a message on the display unit 18 that the diagnosis bearing parts need not be replaced.
  • step S311 the diagnosis unit 37 displays a message on the display unit 18 that the diagnosis bearing part needs to be replaced.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a change in root mean square slope Rdq with respect to the number of loads N.
  • the root mean square slope Rdq decreases as the number of loads N increases.
  • FIG. 12 is a diagram showing a change in the residual stress S (rs) with respect to the number N of loads. It is known that the residual stress (rs) decreases with increasing peeling (stress release due to the occurrence of peeling). In the test of condition A, the stress was released due to the occurrence of peeling at the load number of 3 ⁇ 10 5 times, and in the test of condition B, the stress was released at the load number of 1.5 ⁇ 10 5 times. That is, in these tests, the peeling life is 3 ⁇ 10 5 times and 1.5 ⁇ 10 5 times, respectively.
  • an SN curve was calculated from the results of two rolling fatigue tests of condition A and condition B.
  • the life L with respect to the load number N was calculated based on the calculated SN curve.
  • FIG. 13 is a diagram showing the estimated life L with respect to the load number N in the condition A. Under the condition A, the root mean square slope Rdq and the residual stress S (rs) change every load number N. Therefore, it can be seen that the estimated life L changes with the load number N.
  • the SN curve is obtained from the number of loads and the combined stress in the rolling test, and the life of the bearing component to be diagnosed is obtained using the SN curve. Can be estimated.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a functional configuration of the life diagnosis apparatus 14 according to the second embodiment.
  • This life diagnosis device 14 includes an input unit 17, an oil film parameter calculation unit 31, a micro stress calculation unit 32, a residual stress calculation unit 33, a composite stress calculation unit 34, an SN curve calculation unit 35, and an S -N curve storage unit 36, X-ray analysis data calculation unit 45, correspondence table creation unit 41, correspondence table storage unit 43, cumulative fatigue level calculation unit 42, diagnosis unit 37, control unit 50, display Part 18.
  • the SN curve storage unit 36 and the correspondence table creation unit 41 are realized by the memory 16.
  • Oil film parameter calculation unit 31, micro stress calculation unit 32, residual stress calculation unit 33, synthetic stress calculation unit 34, SN curve calculation unit 35, X-ray analysis data calculation unit 45, correspondence table creation unit 41, the cumulative fatigue level calculation unit 42, the diagnosis unit 37, and the control unit 50 are realized by the CPU 15 executing the life diagnosis program stored in the memory 16.
  • X-ray analysis data Pij obtained from the diffracted X-rays is calculated.
  • the X-ray analysis data Pij can be data representing the relationship between the central angle of the annular diffraction X-ray and the intensity.
  • Expression (D3) is an expression representing a linear cumulative damage law (hereinafter, a minor law).
  • Equation (D3) is obtained when the life at the combined stresses F1, F2,..., Fk,..., Fn is L1, L2,. , F2,..., Fk,..., Fn, when N1, N2,..., Nk,. This is an empirical formula that reaches the end of life when the value reaches 1.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the calculation process of the cumulative fatigue degree D.
  • the cumulative fatigue level calculation unit 42 sequentially calculates the cumulative fatigue level D1j for each fatigue test j for the test bearing component 1 using the SN curve of FIG.
  • the life under the rolling condition where the composite stress S11 acts is L11.
  • the degree of fatigue when a load of N11 times is applied with the composite stress S11 is represented by N11 / L11.
  • the cumulative fatigue level D11 is N11 / L11.
  • the life in the rolling condition where the composite stress S12 acts is L12 according to the SN curve.
  • the fatigue level is expressed as N12 / L12.
  • the cumulative fatigue level D12 is N11 / L11 + N12 / L12.
  • the life in the rolling condition where the composite stress S13 acts is L13 according to the SN curve.
  • the fatigue level is expressed as N13 / L13.
  • the cumulative fatigue level D13 is N11 / L11 + N12 / L12 + N13 / L13.
  • the life in the rolling condition where the composite stress S14 acts is L14 according to the SN curve.
  • the fatigue level is expressed as N14 / L14.
  • the cumulative fatigue level D14 is N11 / L11 + N12 / L12 + N13 / L13 + N14 / L14.
  • the cumulative fatigue level calculation unit 42 sequentially determines the cumulative fatigue level D2j for each fatigue test j for the test bearing component 2 using the SN curve of FIG.
  • the life under the rolling condition in which the composite stress S21 acts is L21.
  • the fatigue level is represented by N21 / L21.
  • the cumulative fatigue level D21 is N21 / L21.
  • the life under the rolling condition in which the synthetic stress S22 acts is L22 according to the SN curve “.
  • the fatigue strength is N22 /
  • the cumulative fatigue level D22 is N21 / L21 + N22 / L22.
  • the life in the rolling condition where the composite stress S23 acts is L23 according to the SN curve.
  • the fatigue level is represented by N23 / L23.
  • the cumulative fatigue level D23 is N21 / L21 + N22 / L22 + N23 / L23.
  • the life in the rolling condition where the composite stress S24 acts is L24 according to the SN curve.
  • the fatigue level is expressed as N24 / L24.
  • the cumulative fatigue level D24 is N21 / L21 + N22 / L22 + N23 / L23 + N24 / L24.
  • the correspondence table creation unit 41 creates a correspondence table A that defines the correspondence between the X-ray analysis data Pij and the cumulative fatigue level Dij as shown in FIG.
  • the correspondence table storage unit 43 stores the created correspondence table A.
  • the diagnosis unit 37 uses the correspondence table A to identify the cumulative fatigue level DX corresponding to the X-ray analysis data PX detected for the bearings of the bearing components for diagnosis. When the X-ray analysis data PX is not in the correspondence table A, the diagnosis unit 37 performs linear interpolation using the cumulative fatigue level corresponding to the X-ray analysis data close to PX in the correspondence table, thereby performing the cumulative fatigue degree DX. Is identified.
  • the portion excluding the last term (Nn / Ln) on the left side is the cumulative fatigue level up to the present, and Nn of the last term (Nn / Ln) on the left side is “the number of loads that can be applied in the future” Is the remaining life.
  • the remaining life Nn is obtained by the cumulative fatigue level, which is a portion excluding the last term of the formula (D3), and the life Ln determined by subsequent use conditions.
  • the diagnosis unit 37 calculates the remaining life RX by the equation (D5).
  • FIG. 17 is a flowchart showing a procedure for obtaining the SN curve and cumulative fatigue level in a fatigue test.
  • step S401 the control unit 50 sets the control variable i to 1.
  • step S402 the control unit 50 sets the control variable j to 1.
  • step S403 the control unit 50 operates the bearing component i for testing.
  • step S404 when a predetermined time has elapsed since the test bearing part i was operated, the process proceeds to step S405.
  • step S405 the control unit 50 stops the test bearing part i.
  • step S406 the oil film parameter calculation unit 31 sets the oil film parameter OP of the oil film between the raceway surface of the bearing ring, which is the bearing component i for testing, and the rolling surface of the rolling element in contact with the bearing component i for testing. calculate.
  • step S407 when the oil film parameter OP is 3 or less, the process proceeds to step S408, and when the oil film parameter OP exceeds 3, the process returns to step S403.
  • step S408 the micro stress calculation unit 32 calculates the micro stress S (mc) acting on the raceway surface of the raceway which is the bearing component i for test.
  • step S409 the X-ray analysis data calculation unit 45 calculates X-ray analysis data Pij from the diffracted X-ray ring detected by irradiating the raceway surface of the raceway which is the bearing part i for testing.
  • the X-ray analysis data Pij is, for example, data representing the relationship between the center angle and the intensity of the annular diffraction X-ray.
  • step S410 the residual stress calculation unit 33 calculates the residual stress S (rs) acting on the raceway surface of the raceway which is the bearing component i for testing.
  • step S411 the composite stress calculation unit 34 calculates the composite stress S by adding the micro stress S (mc) and the residual stress S (rs).
  • step S412 the control unit 50 acquires the number of rotations of the rolling element when the test bearing part i operates under the current control variables i and j as the load count Nij.
  • step S413 when failure breakdown occurs in the test bearing part i, the process proceeds to step S415, and when failure breakdown does not occur in the test bearing part i, the process proceeds to step S414.
  • step S414 the control variable j is incremented, and then the process returns to step S403.
  • step S415 the control unit 50 sets the combined stress S calculated when the test bearing part i is failed and broken as the combined stress Si in the control variable i, and the load number Ni in the Ni1 + Ni2 +. To do.
  • the control unit 50 sets (Si, Ni) as the i-th sample.
  • step S416 when i is the predetermined value MAX_i, the process proceeds to step S418, and when i is not the predetermined value MAX_i, the process proceeds to step S417.
  • step S417 the control variable i is incremented, and then the process returns to step S402.
  • step S420 a correspondence table A that defines the correspondence between the correspondence table of the X-ray analysis data Pij and the cumulative fatigue level Dij is created.
  • FIG. 18 is a flowchart showing the procedure for diagnosing the life of a bearing component for diagnosis according to the second embodiment.
  • step S501 the control unit 50 stops the bearing component for diagnosis.
  • step S502 the oil film parameter calculation unit 31 calculates the oil film parameter OP of the oil film between the raceway surface of the bearing ring, which is a diagnostic bearing component, and the rolling surface of the rolling element in contact with the diagnostic bearing component. .
  • step S503 when the oil film parameter OP is 3 or less, the process proceeds to step S505, and when the oil film parameter OP exceeds 3, the process returns to step S504.
  • step S505 the micro stress calculation unit 32 calculates the micro stress S (mc) that acts on the raceway surface of the race which is a bearing component for diagnosis.
  • the X-ray analysis data calculation unit 45 calculates the X-ray analysis data PX from the diffraction X-ray ring detected by irradiating the raceway surface of the raceway which is a bearing part for diagnosis.
  • the X-ray analysis data PX is, for example, data representing the relationship between the center angle and the intensity of the annular diffraction X-ray (for example, a value representing the variation in diffraction intensity with respect to the center angle of the annular diffraction X-ray).
  • the value S representing the variation of the diffraction intensity with respect to the central angle of the annular diffraction X-ray is an average of the deviation of the diffraction intensity at the central angle of the annular diffraction X-ray and each diffraction intensity. Is done.
  • I ⁇ represents the diffraction intensity at the central angle ⁇ of the diffraction ring
  • Iave the average value of the diffraction intensity over the entire circumference of the diffraction ring
  • step S507 the residual stress calculation unit 33 calculates the residual stress S (rs) that acts on the raceway surface of the raceway ring that is a bearing component for diagnosis.
  • step S508 the composite stress calculation unit 34 adds the micro stress S (mc) and the residual stress S (rs) to calculate the composite stress SX.
  • step S509 the diagnosis unit 37 uses the SN curve formula stored in the SN curve storage unit 36 to calculate the combined stress SX calculated for the raceway surface of the bearing ring, which is a bearing component for diagnosis.
  • the corresponding lifetime LX is specified.
  • step S510 the diagnosis unit 37 uses the correspondence table A to identify the cumulative fatigue level DX corresponding to the X-ray analysis data PX detected for the bearing component for diagnosis.
  • step S511 the diagnosis unit 37 calculates the remaining life RX using the equation (D7).
  • step S512 the diagnosis unit 37 displays the remaining life RX on the display unit 18.
  • step S513 when the remaining life RX is equal to or less than the threshold value TH3, the process proceeds to step S514.
  • step S504 the diagnosis unit 37 displays a message on the display unit 18 that the diagnosis bearing parts need not be replaced.
  • step S514 the diagnosis unit 37 displays a message on the display unit 18 that the diagnosis bearing parts need to be replaced.
  • an SN curve is obtained from the number of loads in the rolling test and the combined stress, and the cumulative fatigue level and the X-ray are obtained using the SN curve.
  • the analysis data correspondence table A is created. Using the X-ray analysis data of the bearing to be diagnosed and the correspondence table A, the cumulative fatigue level of the bearing to be diagnosed can be calculated, and the life can be calculated from the SN curve and the combined stress. The remaining life can be calculated from the life and the cumulative fatigue level.
  • FIG. 19 is a diagram showing the cumulative fatigue degree D and the remaining life R with respect to the load number N in the condition A.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a functional configuration of the life diagnosis apparatus 14 of the third embodiment.
  • FIG. 21 is a flowchart showing the procedure for diagnosing the life of a bearing component for diagnosis according to the third embodiment.
  • step S601 the control unit 50 stops the bearing component for diagnosis.
  • step S602 the oil film parameter calculation unit 31 calculates the oil film parameter OP of the oil film between the raceway surface of the bearing ring, which is a diagnostic bearing component, and the rolling surface of the rolling element that contacts the diagnostic bearing component. .
  • step S603 when the oil film parameter OP is 3 or less, the process proceeds to step S605, and when the oil film parameter OP exceeds 3, the process returns to step S604.
  • the X-ray analysis data calculation unit 45 calculates X-ray analysis data PX from a diffracted X-ray ring detected by irradiating the raceway surface of the raceway which is a bearing part for diagnosis.
  • the X-ray analysis data PX is, for example, data representing the relationship between the center angle and the intensity of the annular diffraction X-ray (for example, a value representing the variation in diffraction intensity with respect to the center angle of the annular diffraction X-ray).
  • the value S representing the variation in diffraction intensity with respect to the central angle of the annular diffraction X-ray is the average of the deviation of the diffraction intensity at the central angle of the annular diffraction X-ray and each diffraction intensity. expressed.
  • step S606 the diagnosis unit 37 uses the correspondence table A to specify the cumulative fatigue level DX corresponding to the X-ray analysis data PX detected for the diagnostic bearing component.
  • step S ⁇ b> 607 the diagnosis unit 37 displays the fatigue level DX on the display unit 18.
  • step S608 when the fatigue level DX is equal to or greater than the threshold value TH2, the process proceeds to step S609. If the fatigue level DX is less than the threshold value TH2, the process proceeds to step S604.
  • step S604 the diagnosis unit 37 displays a message on the display unit 18 that it is not necessary to replace the bearing parts for diagnosis.
  • step S609 the diagnosis unit 37 displays a message on the display unit 18 that the diagnosis bearing parts need to be replaced.
  • FIG. 22 is a diagram showing the cumulative fatigue degree D with respect to the number of loads N under the condition A.
  • an SN curve is obtained from the number of loads in the rolling test and the combined stress, and the cumulative fatigue level and the X-ray are obtained using the SN curve.
  • the analysis data correspondence table A is created. Accordingly, the cumulative fatigue level of the bearing to be diagnosed can be estimated using the X-ray analysis data of the bearing to be diagnosed and the correspondence table A.
  • the diagnosis unit 37 may display the replacement time of the diagnostic bearing parts on the display unit 18 instead of a message indicating whether or not the replacement of the diagnostic bearing parts is necessary. For example, the diagnosis unit 37 can determine the replacement time based on the lifetime and the number of loads up to now.
  • X-ray analysis data is not limited to data representing the relationship between the central angle and the intensity of annular diffraction X-rays.
  • residual stress of six components acting on bearing parts ⁇ x (rs), ⁇ y (rs), ⁇ z (rs), ⁇ xy (rs), ⁇ yz (rs), ⁇ xz (rs) ⁇ residual austenite of bearing parts, Alternatively, it may be a half width of a peak obtained corresponding to the central angle of the annular diffraction X-ray.
  • the X-ray analysis data may be an average value of diffraction intensities, a difference between minimum and maximum values of diffraction intensities, or an integrated width of diffraction intensities (a product of half-value width and diffraction intensity at a certain position). Good.
  • the X-ray analysis data are the half width of the peak obtained corresponding to the relationship between the central angle and the intensity of the annular diffracted X-ray, the six component residual stress, the retained austenite, and the central angle of the annular diffracted X-ray.

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Abstract

合成応力算出部（３４）は、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ったときの故障破壊が発生したときの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、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診断用の軸受部品の合成応力を求める。Ｓ－Ｎ曲線算出部（３５）は、複数個の試験用の軸受部品についての、複数回の転動疲労試験における総負荷回数と試験用の軸受部品の合成応力との関係に基づいてＳ－Ｎ曲線を求める。診断部（３７）は、診断用の軸受部品の合成応力とＳ－Ｎ曲線に基づいて、診断用の軸受部品の寿命を求める。

Description

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
　本発明は、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に関する。
　転がり軸受(以下、軸受)の寿命は、荷重や潤滑条件等の運転条件、硬度・組織・残留応力等の材料特性に依存することが知られている。従来より、軸受の寿命は、運転条件や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。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想定外の短寿命が発生することがあるためと考えられる。そのため、転がり軸受では、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ようとする試みがある。
　特許文献１（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から求められる塑性指数から損傷形態(ピーリング、フレーキング、摩耗、スミアリング)を推定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1種であるピーリング損傷の寿命を推定する方法が記載されている。
　特許文献２（特開２０１４－１３１８８号公報）の方法では、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(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、中心角に対する半価幅)と転動部品の各種使用条件(負荷回数、荷重、潤滑条件等）をデータベース化し、その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示されている。
　軸受の破損のリスクは余寿命として表現されることが多いが、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、今後どの程度の推定寿命になる条件で運転されるかによって決まる。したがって、破損のリスクについて検討するためには、少なくとも疲労度か推定寿命のいずれかの情報が必要になる。
　特許文献１では、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１種であるピーリング損傷の寿命を推定する方法が記載されている。
　特許文献２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、負荷回数)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、その使用条件から求めることができる推定寿命と負荷回数から疲労度を推定し、最終的に余寿命を推定するという方法である。
特開２０１４－１６７４２１号公報 特開２０１４－１３１８８号公報
　ピーリングの寿命を決める表面に作用する繰返し応力は、接触圧力、塑性指数、すべり率だけでなく、残留応力も考慮する必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の方法では残留応力が考慮されておらず、その推定精度は悪いと考えられる。
　特許文献２に記載の方法は、複雑な転動部品の使用条件（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ため、膨大な数の実験によるデータを取得しなければ、使用条件の推定精度が低くなり、結果として寿命の推定精度が悪くなる。
　それゆえに、本発明の目的は、少ないデータから寿命を高精度に推定することができる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を提供することである。
　上記課題を解決するために、本発明の軸受部品の寿命診断方法は、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、故障破壊が発生したときの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るステップと、複数個の試験用の軸受部品についての、複数回の転動疲労試験における総負荷回数と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診断用の軸受部品の合成応力を求めるステップと、診断用の軸受部品の合成応力とＳ－Ｎ曲線に基づいて、診断用の軸受部品の寿命を求めるステップとを備える。
　好ましくは、試験用の軸受部品の合成応力を求めるステップは、試験用の軸受部品の表面形状の測定結果から試験用の軸受部品のミクロ応力を求めるステップを含む。
　好ましくは、試験用の軸受部品の合成応力を求めるステップは、試験用の軸受部品のＸ線回折結果から試験用の軸受部品の残留応力を求めるステップを含む。
　好ましくは、診断用の軸受部品の合成応力を求めるステップは、診断用の軸受部品の表面形状の測定結果から診断用の軸受部品のミクロ応力を求めるステップを含む。
　好ましくは、診断用の軸受部品の合成応力を求めるステップは、診断用の軸受部品のＸ線回折結果から診断用の軸受部品の残留応力を求めるステップを含む。
　好ましくは、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、合成応力Ｓを含む式で表される。合成応力Ｓを表す式は、複数個の第２種定数を含む。Ｓ－Ｎ線曲線を求めるステップは、各試験用の軸受部品について、故障破壊するまでの複数回の転動疲労試験の負荷回数の合計をＮとし、故障破壊したときの合成応力をＳとした１つのサンプルを得るステップと、複数個の試験用の軸受部品についてのサンプルを用いて、複数個の第１種定数および複数個の第２種定数を推定するステップとを含む。
　好ましくは、数式は、式（１）で表される。Ａ、Ｂ、Ｓｆは定数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　好ましくは、軸受部品の寿命診断方法は、寿命に基づいて、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さらに備える。
　好ましくは、試験用の軸受部品の表面に存在する油膜の厚さと表面の形状の測定結果から得られる油膜パラメータが所定値以下のときに、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。
　好ましくは、診断用の軸受部品の表面に存在する油膜の厚さと表面の形状の測定結果から得られる油膜パラメータが所定値以下のときに、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。
　本発明の軸受部品の寿命診断装置は、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ったときに故障破壊が発生したときの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、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診断用の軸受部品の合成応力を求める合成応力算出部と、複数個の試験用の軸受部品についての、複数回の転動疲労試験における総負荷回数と試験用の軸受部品の合成応力との関係に基づいてＳ－Ｎ曲線を求めるＳ－Ｎ曲線算出部と、診断用の軸受部品の合成応力とＳ－Ｎ曲線に基づいて、診断用の軸受部品の寿命を求める診断部とを備える。
　本発明の軸受部品の寿命診断プログラムは、コンピュータに、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ったときに、故障破壊が発生したときの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るステップと、複数個の試験用の軸受部品についての、複数回の転動疲労試験における総負荷回数と試験用の軸受部品の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診断用の軸受部品の合成応力を求めるステップと、診断用の軸受部品の合成応力とＳ－Ｎ曲線に基づいて、診断用の軸受部品の寿命を推定するステップとを実行させる。
　本発明によれば、転動疲労のメカニズムに基づいたより理論的に寿命を推定するので、少ないデータから寿命を高精度に推定することができる。
本発明の実施形態の寿命診断システムの構成を表わす図である。 寿命診断装置１４のハードウエア構成を表わす図である。 第１の実施形態の寿命診断装置１４の機能構成を表わす図である。 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。 研削面の表面粗さを表わす図である。 ３軸の残留応力を計算する方法を説明するための図である。 Ｓ－Ｎ曲線が作成される手順を説明するための図である。 Ｓ－Ｎ曲線を用いた寿命の算出方法を表わす図である。 転動疲労試験においてＳ－Ｎ曲線を求める手順を表わすフローチャートである。 第１の実施形態の診断用の軸受部品の寿命診断の手順を表わすフローチャートである。 負荷回数Ｎに対する二乗平均平方根傾斜Ｒｄｑの変化を表わす図である。 負荷回数Ｎに対する残留応力Ｓ（ｒｓ）の変化を表わす図である。 条件Ａにおける負荷回数Ｎに対する推定寿命Ｌを表わす図である。 第２の実施形態の寿命診断装置１４の機能構成を表わす図である。 累積疲労度Ｄの算出処理を説明するための図である。 対応テーブルＡの例を表わす図である。 疲労試験において累積疲労度を求める手順を表わすフローチャートである。 第２の実施形態の診断用の軸受部品の寿命診断の手順を表わすフローチャートである。 条件Ａにおける負荷回数Ｎに対する累積疲労度Ｄおよび余寿命Ｒを表わす図である。 第３の実施形態の寿命診断装置１４の機能構成を表わす図である。 第３の実施形態の診断用の軸受部品の寿命診断の手順を表わすフローチャートである。 条件Ａにおける負荷回数Ｎに対する累積疲労度Ｄを表わす図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
　図１は、本発明の実施形態の寿命診断システムの構成を表わす図である。
　図１を参照して、この寿命診断システムは、寿命診断装置１４と、照射部１１と、Ｘ線検出器１２と、表面形状測定器１３とを備える。
　照射部１１は、被検査軸受部品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。照射部１１は、被検査軸受部品９０に対してＸ線を照射する。照射されたＸ線は、被検査軸受部品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。被検査軸受部品９０は、転がり軸受の転動体と、診断用または試験用の軸受部品である転がり軸受の軌道輪の一部または全部とを含む。Ｘ線は、たとえば、転がり軸受の軌道輪の一部に照射されることとしてもよい。
　Ｘ線検出器１２は、被検査軸受部品９０において回折した環状のＸ線（Ｘ線回折環）を検出する。具体的には、Ｘ線検出器１２は、照射部１１から照射したＸ線を通過させる中心部に形成された孔１２Ｂと、被検査軸受部品９０に対向させることが可能な平面状の検出部１２Ａを含む。検出部１２Ａとして、たとえばＸ線ＣＣＤ（Charge　Coupled　Device）を用いることができる。矢印αに沿って被検査軸受部品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１２Ａに到達する。そして、検出部１２Ａ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Ｘ線回折環が検出される。
　表面形状測定器１３は、被検査軸受部品９０の表面形状を測定する。表面形状測定器１３として、たとえばレーザ顕微鏡を用いることができる。測定する表面は、たとえば、転がり軸受の軌道輪の一部の表面、および転動体の全表面としてもよい。
　寿命診断装置１４は、Ｘ線検出器１２において検出されたＸ線回折環、および表面形状測定器１３で検出された表面形状に基づいて被検査軸受部品９０の寿命を診断する。寿命診断装置１４は、たとえば、小型のコンピュータ装置（パーソナルコンピュータ等）としてもよい。
　図２は、寿命診断装置１４のハードウエア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。
　入力部１７には、表面形状測定器１３の測定結果、およびＸ線検出器１２の検出結果が入力される。
　メモリ１６は、寿命診断プログラムなどを記憶することができる。
　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。
　表示部１８は、ＣＰＵ１５による寿命診断結果を表示する。
　［第１の実施形態］
　図３は、第１の実施形態の寿命診断装置１４の機能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、油膜パラメータ算出部３１と、ミクロ応力算出部３２と、残留応力算出部３３と、合成応力算出部３４と、Ｓ－Ｎ曲線算出部３５と、Ｓ－Ｎ曲線記憶部３６と、診断部３７と、制御部５０と、表示部１８とを備える。
　Ｓ－Ｎ曲線記憶部３６は、メモリ１６によって実現される。油膜パラメータ算出部３１と、ミクロ応力算出部３２と、残留応力算出部３３と、合成応力算出部３４と、Ｓ－Ｎ曲線算出部３５と、診断部３７と、制御部５０は、ＣＰＵ１５がメモリ１６に記憶された寿命診断プログラムを実行することによって実現される。
　油膜パラメータ算出部３１は、油膜パラメータＯＰを算出する。
　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。
　ステップＳ２０１において、油膜パラメータ算出部３１は、軌道輪の軌道面の一部の粗さ（Ｚ１）を測定する。油膜パラメータ算出部３１は、レーザ顕微鏡などの表面形状測定器１３から得られた検査結果に基づいて、粗さＺ１（ｎ）を測定する。ｎ＝１～Ｎである。
　ステップＳ２０２において、油膜パラメータ算出部３１は、転動体の転動面の全ての粗さ（Ｚ２）を測定する。油膜パラメータ算出部３１は、レーザ顕微鏡などの表面形状測定器１３から得られた検査結果に基づいて、粗さＺ２（ｎ）を測定する。ｎ＝１～Ｎである。
　ステップＳ２０３において、油膜パラメータ算出部３１は、試験用の軸受部品の基本的な使用条件（転動体の回転数、使用温度、荷重、油種）に基づいて、油膜の厚さ（ｄ）を算出する。
　ステップＳ２０４において、油膜パラメータ算出部３１は、式（Ａ１）に従って、軌道面の二乗平均粗さ（Ｒｑ１）を算出する。ここで、Ｌは、基準長さを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ステップＳ２０５において、油膜パラメータ算出部３１は、式（Ａ２）に従って、転動面の二乗平均粗さ（Ｒｑ２）を算出する。ここで、Ｌは、基準長さを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ステップＳ２０６において、油膜パラメータ算出部３１は、式（Ａ３）に従って、合成二乗平均粗さ（Ｒｑ）を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ステップＳ２０７において、油膜パラメータ算出部３１は、式（Ａ４）に従って、油膜パラメータ（ＯＰ）を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　油膜パラメータＯＰが３以下になると、軸受（軌道輪）の軌道面と転動体の転動面の表面突起が直接接触する可能性があり、表面粗さのミクロな凹凸による応力集中(以下、ミクロ応力)が発生することが知られている。表面起点型の損傷はこのミクロ応力に起因しており、使用中の軸受部品（軌道面）が表面起点型はく離を起こすかどうかは、表面形状の状態によって決まる。よって、本実施の形態では、油膜パラメータＯＰが３以下の場合に、ミクロ応力算出部３２が、二乗平均平方根傾斜Ｒｄｑに基づいて、ミクロな接触部直下の３軸のミクロ応力を算出する。
　二乗平均平方根傾斜Ｒｄｑは、軌道面の二乗平均粗さ（Ｒｑ１）≧転動面の二乗平均粗さ（Ｒｑ２）のときには、以下の式で表される。ここで、Ｌは、基準長さを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　二乗平均平方根傾斜Ｒｄｑは、軌道面の二乗平均粗さ（Ｒｑ１）＜転動面の二乗平均粗さ（Ｒｑ２）のときには、以下の式で表される。ここで、Ｌは、基準長さを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　二乗平均平方根傾斜Ｒｄｑがミクロな最大接触応力Ｐｍａｘに比例するという以下の式（Ｂ１）の関係を用いる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　研削で作られる粗さには方向性がある。研削面には研削方向に沿って図５のように長細い突起が存在している。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ので、微小突起の接触部は、平面ひずみ応力状態を仮定できる。そこで、ミクロ応力算出部３２は、式（Ｂ２）～（Ｂ１２）に従って、表面のミクロな接触部下の内部応力を算出することができる。式（Ｂ６）、（Ｂ７）において、τｘｙ（ｍｃ）とτｚｘ（ｍｃ）が０となるのは、ミクロな接触部において平面ひずみ応力状態を仮定しているためである。ここで、Ｅ１は軌道面のヤング率、Ｅ２は転動面のヤング率、ν１は軌道面のポアソン比、ν２は転動面のポアソン比を表わす。式（Ｂ１２）のｂは定数である。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などの適当な値を代入すればよい。Ｒ１、Ｒ２は接触する２物体（転動体、軌道輪）の半径であり、Ｒ１＝０．０２ｍｍ、Ｒ２＝∞（円柱と平面の接触）とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　ミクロ応力算出部３２は、上述の６成分の応力を用いて、式（Ｂ１３）で示される相当応力をミクロ応力Ｓ（ｍｃ）として算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　以上より、二乗平均平方根傾斜Ｒｄｑを測定すれば、ミクロな接触部直下のミクロ応力Ｓ（ｍｃ）を算出することができるが、表面に高い応力が発生する場合、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ため、軌道面には、ミクロ応力に加えて、残留応力が加わる。
　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、残留応力を算出する。
　本実施の形態では、３方向入射による佐々木－広瀬法を使って３軸の残留応力を計算する方法について説明する。図６に示すようにデバイリングの中心角αに対する歪みεαはデバイリングの半径から以下の式（Ｃ１）を使って得られる。ここで、θ０は、無ひずみ状態でのブラッグ角、Ｒαは回折環中心角αにおけるデバイリングの半径、ＣＬはＸ線の照射位置からＸ線検出器１２までの距離を表わす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　式（Ｃ１）に示す座標系において、εαと応力の関係は次式（Ｃ２）で表される。ここで、ＥはＸ線的ヤング率、νはＸ線的ポアソン比を表わす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　また、ｎ１～ｎ３はεαの方向余弦であり、次式（Ｃ３）～（Ｃ５）で表される。ここで、ηはブラッグ角θの補角（η＝π/２－θ）、Ψ０はＸ線入射角、φ０は入射Ｘ線の投影がＸ軸となす角を表わす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　次に、式（Ｃ２）から各応力成分を得るために、デバイリングの中心角π＋α、π－α、－αにおけるひずみをそれぞれεπ＋α、επ－α、ε-αと表し、式（Ｃ６）、（Ｃ７）で表されるパラメータを定義する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　式（Ｃ２）～（Ｃ７）から、φ０＝０におけるａ１とａ２は、以下の式（Ｃ８）、（Ｃ９）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　式（Ｃ８）と（Ｃ９）において、Ψ０＝０のとき、すなわちＸ線を試料面に垂直な方向から入射（垂直入射）するとき、せん断応力τxz、τyzについて次式（Ｃ１０）、（Ｃ１１）の関係が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　また、式（Ｃ８）と（Ｃ９）はａ１とａ２がそれぞれｃｏｓα、ｓｉｎαに対して線形であることを示しており、その傾きは次式（Ｃ１２）、（Ｃ１３）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　式（Ｃ１２）と（Ｃ１３）において、τxz、τyzはすでに式（Ｃ１０）と（Ｃ１１）で得られているため、Ψ０≠０のときσx－σz、τxyは次式（Ｃ１４）、（Ｃ１５）で得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　σy－σzはφ０＝π／２　rad（＝９０°）における式（Ｃ１４）の関係を用いれば計算できる。σzは次式（Ｃ１６）から求める。ここで、Ｘは次式（Ｃ１７）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　式（Ｃ１７）における各応力成分と方向余弦は既知であるので、σzの値が求められる。なお、式（Ｃ１６）にはεαの項が含まれており、デバイリングの中心角ごとにσzが得られるので、σzはその平均値とする。以上のように、３回のＸ線照射で応力の６成分が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　残留応力算出部３３は、これらの６成分の応力を用いて、式（Ｃ１８）で示される相当応力を残留応力Ｓ（ｒｓ）として算出する。
　凹凸によるミクロ応力Ｓ（ｍｃ）と残留応力（ｒｓ）の両方が、軌道輪の表面起点型はく離による寿命に影響を与えることを考慮して、合成応力算出部３４は、以下の式（Ｄ１）のように、ミクロ応力Ｓ（ｍｃ）と、残留応力Ｓ（ｒｓ）とを加算して、合成応力Ｓを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　Ｓ－Ｎ曲線算出部３５は、複数個の試験用の軸受部品ｉに対して、故障破壊が発生するまでに、複数回の転動疲労試験が行われたときに、試験用の軸受部品ｉについて、ｊ回目の転動疲労試験の負荷回数Ｎｉｊと合成応力Ｓｉｊとに基づいて、Ｓ－Ｎ曲線を求める。ここで、ｉは１からＭＡＸ＿ｉ（試験用の軸受部品の個数）までである、ｊは１からＸ（故障破壊が発生するまでの転動疲労試験の回数）である。
　Ｓ－Ｎ曲線は、試験用の軸受部品または診断用の軸受部品が故障破壊するまでに与えられる負荷回数Ｎと、合成応力Ｓとの関係を表わす式である。ここで、負荷回数は転動体が、軌道輪の一部に接触する回数、すなわち転動体の回転数を表わす。試験用の軸受部品または診断用の軸受部品が故障破壊するまでに与えられる負荷回数Ｎは、その試験用の軸受部品または診断用の軸受部品の寿命を表わす。
　図７を参照して、Ｓ－Ｎ曲線が作成される手順について説明する。
　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、相当応力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。
　第２回目の転動疲労試験において、相当応力Ｓ１２でＮ１２回の負荷が加えられたとする。ここで、Ｓ１２＜Ｓ１１である、なぜなら、転がり接触では、負荷回数の増加に伴って、軌道面の表面粗さが低下し、突起接触部の応力集中が軽減されるからである。Ｐ１２（Ｎ１１，Ｓ１１）のＳ軸の値をＳ１２とした点Ｐ１３（Ｎ１１，Ｓ１２）をプロットする。Ｐ１３（Ｎ１１，Ｓ１２）からＮ軸方向にＮ１２回移動した点Ｐ１４（Ｎ１１＋Ｎ１２，Ｓ１２）をプロットする。
　第３回目の転動疲労試験において、相当応力Ｓ１３でＮ１３回の負荷が加えられたとする。Ｐ１４（Ｎ１１＋Ｎ１２，Ｓ１２）のＳ軸の値をＳ１３とした点Ｐ１５（Ｎ１１＋Ｎ１２，Ｓ１３）をプロットする。Ｐ１５（Ｎ１１＋Ｎ１２，Ｓ１３）からＮ軸方向にＮ１３回移動した点Ｐ１６（Ｎ１１＋Ｎ１２＋Ｎ１３，Ｓ１３）をプロットする。
　第４回目の転動疲労試験において、相当応力Ｓ１４でＮ１４回の負荷が加えられたときに故障破壊が発生したとする。Ｐ１６（Ｎ１１＋Ｎ１２＋Ｎ１３，Ｓ１３）のＳ軸の値をＳ１４とした点Ｐ１７（Ｎ１１＋Ｎ１２＋Ｎ１３，Ｓ１４）をプロットする。Ｐ１７（Ｎ１１＋Ｎ１２＋Ｎ１３，Ｓ１４）からＮ軸方向にＮ１４回移動した点Ｐ１８（Ｎ１１＋Ｎ１２＋Ｎ１３＋Ｎ１４，Ｓ１４）をプロットする。このようにして得られた点Ｐ１８を試験用の軸受部品１の合成応力と寿命の関係を表わす第１サンプルとする。
　なお、上述のように、複数個の点をプロットするのではなく、故障破壊が発生したときの合成応力Ｓ１４、故障破壊が発生するまでの総負荷回数（Ｎ１１＋Ｎ１２＋Ｎ１３＋Ｎ１４）によって第１サンプルを求めるものとしてもよい。
　次に、試験用の軸受部品２に対して、第１回目の転動疲労試験において、相当応力Ｓ２１でＮ２１回の負荷が加えられたとする。初期位置Ｐ２１（０，Ｓ２１）からＮ軸方向にＮ２１回移動した点Ｐ２２（Ｎ２１，Ｓ２１）をプロットする。
　第２回目の転動疲労試験において、相当応力Ｓ２２でＮ２２回の負荷が加えられたとする。Ｐ２２（Ｎ２１，Ｓ２１）のＳ軸の値をＳ２２とした点Ｐ２３（Ｎ２１，Ｓ２２）をプロットする。Ｐ２３（Ｎ２１，Ｓ２２）からＮ軸方向にＮ２２回移動した点Ｐ２４（Ｎ２１＋Ｎ２２，Ｓ２２）をプロットする。
　第３回目の転動疲労試験において、相当応力Ｓ２３でＮ２３回の負荷が加えられたとする。Ｐ２４（Ｎ２１＋Ｎ２２，Ｓ２２）のＳ軸の値をＳ２３とした点Ｐ２５（Ｎ２１＋Ｎ２２，Ｓ２３）をプロットする。Ｐ２５（Ｎ２１＋Ｎ２２，Ｓ２３）からＮ軸方向にＮ２３回移動した点Ｐ２６（Ｎ２１＋Ｎ２２＋Ｎ２３，Ｓ２３）をプロットする。
　第４回目の転動疲労試験において、相当応力Ｓ２４でＮ２４回の負荷が加えられたときに故障破壊が発生したとする。Ｐ２６（Ｎ２１＋Ｎ２２＋Ｎ２３，Ｓ２３）のＳ軸の値をＳ２４とした点Ｐ２７（Ｎ２１＋Ｎ２２＋Ｎ２３，Ｓ２４）をプロットする。Ｐ２７（Ｎ２１＋Ｎ２２＋Ｎ２３，Ｓ２４）からＮ軸方向にＮ２４回移動した点Ｐ２８（Ｎ２１＋Ｎ２２＋Ｎ２３＋Ｎ２４，Ｓ２４）をプロットする。このようにして得られた点Ｐ２８を試験用の軸受部品２の合成応力と寿命の関係を表わす第２サンプルとする。
　なお、上述のように、複数個の点をプロットするのではなく、故障破壊が発生したときの合成応力Ｓ２４、故障破壊が発生するまでの総負荷回数（Ｎ２１＋Ｎ２２＋Ｎ２３＋Ｎ２４）によって第２サンプルを求めるものとしてもよい。
　以上のようにして、複数個の試験用の軸受部品に対して故障破壊するまで転動疲労試験を行うことによって、複数個のサンプルが得られる。
　Ｓ－Ｎ曲線は、以下の式（Ｄ２）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　５個以上のサンプルを用いることによって、式（Ｂ１）中の未知数ａ、式（Ｂ１２）中の未知数ｂ、式（Ｄ２）の３個の未知数Ａ、Ｂ、Ｓｆを求めることができる。より正確なＳ－Ｎ曲線を作成するためには、できるだけ多くのサンプルを用いるのが望ましい。式（Ｄ２）の３個の未知数Ａ、Ｂ、Ｓｆを第１種定数と呼ぶ。式（Ｂ１）中の未知数ａ、式（Ｂ１２）中の未知数ｂを第２種定数と呼ぶ。
　なお、５個の未知数のうち、ａ、ｂ、Ｓｆについては、予め定めることができる場合がある。そのような場合には、第１サンプルＰ１８と、第２サンプルＰ２８とを用いて、式（Ｄ２）の未知数Ａ、Ｂを求めることもできる。
　Ｓ－Ｎ曲線記憶部３６は、算出されたＳ－Ｎ曲線の式を記憶する。
　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、図８に示すように、診断用の軸受部品の軸受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、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り、今後故障破壊するまでの負荷回数である残存寿命ではない。
　図９は、転動疲労試験においてＳ－Ｎ曲線を求める手順を表わすフローチャートである。
　ステップＳ１０１において、制御部５０は、制御変数ｉを１に設定する。
　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Ｓ１０３において、制御部５０は、試験用の軸受部品ｉを稼働する。
　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Ｓ１０５において、制御部５０は、試験用の軸受部品ｉを停止する。
　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Ｓ１０７において、油膜パラメータＯＰが３以下の場合に、処理がステップＳ１０８に進み、油膜パラメータＯＰが３を超える場合に、処理がステップＳ１０３に戻る。
　ステップＳ１０８において、ミクロ応力算出部３２は、試験用の軸受部品ｉである軌道輪の軌道面に作用するミクロ応力Ｓ（ｍｃ）を算出する。
　ステップＳ１１０において、残留応力算出部３３は、試験用の軸受部品ｉである軌道輪の軌道面に作用する残留応力Ｓ（ｒｓ）を算出する。
　ステップＳ１１１において、合成応力算出部３４は、ミクロ応力Ｓ（ｍｃ）と残留応力Ｓ（ｒｓ）とを加算して、合成応力Ｓを算出する。
　ステップＳ１１２において、制御部５０は、現在の制御変数ｉ、ｊの下で試験用の軸受部品ｉが動作したときの転動体の回転数を負荷回数をＮｉｊとして取得する。
　ステップＳ１１３において、試験用の軸受部品ｉに故障破壊が発生したときには、処理がステップＳ１１５に進み、試験用の軸受部品ｉに故障破壊が発生していないときには、処理がステップＳ１１４に進む。
　ステップＳ１１４において、制御変数ｊがインクリメントされ、その後、処理がステップＳ１０３に戻る。
　ステップＳ１１５において、制御部５０は、試験用の軸受部品ｉが故障破壊したときに算出された合成応力Ｓを制御変数ｉにおける合成応力Ｓｉとし、Ｎｉ１＋Ｎｉ２＋・・・＋Ｎｉｊ制御変数ｉにおける負荷回数Ｎｉとする。制御部５０は、（Ｓｉ，Ｎｉ）を第ｉサンプルとする。
　ステップＳ１１６において、ｉが所定値ＭＡＸ＿ｉのときには、処理がステップＳ１１８に進み、ｉが所定値ＭＡＸ＿ｉでないときには、処理がステップＳ１１７に進む。
　ステップＳ１１７において、制御変数ｉがインクリメントされ、その後、処理がステップＳ１０２に戻る。
　ステップＳ１１８において、Ｓ－Ｎ曲線算出部３５は、第ｉサンプル（Ｓｉ，Ｎｉ）を用いて、Ｓ－Ｎ曲線を算出する。ただし、ｉ＝１～ＭＡＸ＿ｉである。
　図１０は、第１の実施形態の診断用の軸受部品の寿命診断の手順を表わすフローチャートである。
　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。
　ステップＳ３０２において、油膜パラメータ算出部３１は、診断用の軸受部品である軌道輪の軌道面と、診断用の軸受部品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Ｓ３０３において、油膜パラメータＯＰが３以下の場合に、処理がステップＳ３０５に進み、油膜パラメータＯＰが３を超える場合に、処理がステップＳ３０４に戻る。
　ステップＳ３０５において、ミクロ応力算出部３２は、診断用の軸受部品である軌道輪の軌道面に作用するミクロ応力Ｓ（ｍｃ）を算出する。
　ステップＳ３０６において、残留応力算出部３３は、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Ｓ（ｒｓ）を算出する。
　ステップＳ３０７において、合成応力算出部３４は、ミクロ応力Ｓ（ｍｃ）と残留応力Ｓ（ｒｓ）とを加算して、合成応力ＳＸを算出する。
　ステップＳ３０８において、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、診断用の軸受部品である軌道輪の軌道面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。
　ステップＳ３０９において、診断部３７は、寿命ＬＸを表示部１８に表示する。
　ステップＳ３１０において、寿命ＬＸが閾値ＴＨ１以下の場合に、処理がステップＳ３１１に進む。寿命ＬＸが閾値ＴＨ２を超える場合に、処理がステップＳ３０４に進む。
　ステップＳ３０４において、診断部３７は、診断用の軸受部品の交換が不要である旨のメッセージを表示部１８に表示する。
　ステップＳ３１１において、診断部３７は、診断用の軸受部品の交換が必要である旨のメッセージを表示部１８に表示する。
　次に、本実施の形態の寿命診断方法に基づく実験結果の概要を説明する。
　条件Ａと条件Ｂの２つの条件で図９に示すフローチャートに従って、試験片を用いて転動疲労試験を行った。条件Ａと条件Ｂでは、転動疲労試験前の試験片の二乗平均平方根傾斜Ｒｄｑが相違する。
　図１１は、負荷回数Ｎに対する二乗平均平方根傾斜Ｒｄｑの変化を表わす図である。
　条件Ａおよび条件Ｂの両方で、負荷回数Ｎの増加に伴って、二乗平均平方根傾斜Ｒｄｑが減少している。
　図１２は、負荷回数Ｎに対する残留応力Ｓ（ｒｓ）の変化を表わす図である。
　残留応力（ｒｓ）はピーリングの増加にともなって減少する(はく離の発生による応力解放)ことが知られている。条件Ａの試験では、負荷回数3×105回でピーリング発生による応力解放が起こり、条件Ｂの試験では、負荷回数1.5×105回で応力解放が発生した。すなわち、これらの試験ではピーリング寿命がそれぞれ3×105回、1.5×105回となる。
　次に、条件Ａと条件Ｂの２つの転動疲労試験の結果から、Ｓ－Ｎ曲線を算出した。
　次に、条件Ａについて、算出したＳ－Ｎ曲線に基づいて、負荷回数Ｎに対する寿命Ｌを計算した。
　図１３は、条件Ａにおける負荷回数Ｎに対する推定寿命Ｌを表わす図である。
　条件Ａでは、負荷回数Ｎごとに二乗平均平方根傾斜Ｒｄｑと残留応力Ｓ（ｒｓ）が変化するため、負荷回数Ｎによって推定寿命Ｌが変化していることが分かる。
　以上のように、本実施形態の寿命診断装置によれば、転動試験における負荷回数と合成応力とからＳ－Ｎ曲線を求め、そのＳ－Ｎ曲線を用いて、診断対象の軸受部品の寿命を推定することができる。
　［第２の実施形態］
　図１４は、第２の実施形態の寿命診断装置１４の機能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、油膜パラメータ算出部３１と、ミクロ応力算出部３２と、残留応力算出部３３と、合成応力算出部３４と、Ｓ－Ｎ曲線算出部３５と、Ｓ－Ｎ曲線記憶部３６と、Ｘ線分析データ算出部４５と、対応テーブル作成部４１と、対応テーブル記憶部４３と、累積疲労度算出部４２と、診断部３７と、制御部５０と、表示部１８とを備える。
　Ｓ－Ｎ曲線記憶部３６と対応テーブル作成部４１とは、メモリ１６によって実現される。油膜パラメータ算出部３１と、ミクロ応力算出部３２と、残留応力算出部３３と、合成応力算出部３４と、Ｓ－Ｎ曲線算出部３５と、Ｘ線分析データ算出部４５と、対応テーブル作成部４１と、累積疲労度算出部４２と、診断部３７と、制御部５０は、ＣＰＵ１５がメモリ１６に記憶された寿命診断プログラムを実行することによって実現される。
　以下では、第１の実施形態と相違する点について説明する。
　Ｘ線分析データ算出部４５は、試験用の軸受部品ｉ（ｉ＝１～試験用の軸受部品の個数）について、疲労試験ｊ（ｊ＝１～故障破壊が発生するまでの回数）ごとの環状の回折Ｘ線から得られるＸ線分析データＰｉｊを算出する。たとえば、Ｘ線分析データＰｉｊは、環状の回折Ｘ線の中心角と強度との関係を表すデータとすることができる。
　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（累積疲労度)と、その後の使用条件によって決まる。式（Ｄ３）は、線形累積損傷則(以下、マイナー則)を表わす式である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
　式（Ｄ３）は、合成応力Ｆ１，Ｆ２，・・・、Ｆｋ，・・・，Ｆｎでの寿命がＬ１，Ｌ２，・・・，Ｌｋ，・・・，Ｌｎとしたときに、合成応力Ｆ１，Ｆ２，・・・、Ｆｋ，・・・，ＦｎでＮ１，Ｎ２，・・・、Ｎｋ，・・・，Ｎｎ回の負荷を順次受けた際に、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。
　現時点までに合成応力Ｆ１，Ｆ２，・・・、ＦｋでＮ１，Ｎ２，・・・，Ｎｋ回の負荷を順次受けたとすると、累積疲労度Ｄは、式（Ｄ４）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
　この累積疲労度Ｄが１に近いほど、余寿命が少ないことなる。
　累積疲労度算出部４２は、試験用の軸受部品ｉ（ｉ＝１～試験用の軸受部品の個数）について、疲労試験ｊ（ｊ＝１～故障破壊が発生するまでの回数）ごとの累積疲労度Ｄｉｊを算出する。
　図１５は、累積疲労度Ｄの算出処理を説明するための図である。
　累積疲労度算出部４２は、図１５のＳ－Ｎ曲線を用いて、試験用の軸受部品１について、疲労試験ｊごとの累積疲労度Ｄ１ｊを順次求める。
　合成応力Ｓ１１が作用する転がり条件の場合の寿命は、Ｓ－Ｎ曲線によればＬ１１である。合成応力Ｓ１１でＮ１１回の負荷が加えられたときの疲労度は、Ｎ１１／Ｌ１１で表される。このとき、累積疲労度Ｄ１１は、Ｎ１１／Ｌ１１である。
　次に、合成応力Ｓ１２が作用する転がり条件の場合の寿命は、Ｓ－Ｎ曲線によればＬ１２である。合成応力Ｓ１２でＮ１２回の負荷が加えられたときに、疲労度は、Ｎ１２／Ｌ１２で表される。このとき、累積疲労度Ｄ１２は、Ｎ１１／Ｌ１１＋Ｎ１２／Ｌ１２である。
　次に、合成応力Ｓ１３が作用する転がり条件の場合の寿命は、Ｓ－Ｎ曲線によればＬ１３である。合成応力Ｓ１３でＮ１３回の負荷が加えられたときに、疲労度は、Ｎ１３／Ｌ１３で表される。このとき、累積疲労度Ｄ１３は、Ｎ１１／Ｌ１１＋Ｎ１２／Ｌ１２＋Ｎ１３／Ｌ１３である。
　次に、合成応力Ｓ１４が作用する転がり条件の場合の寿命は、Ｓ－Ｎ曲線によればＬ１４である。合成応力Ｓ１４でＮ１４回の負荷が加えられたときに、疲労度は、Ｎ１４／Ｌ１４で表される。このとき、累積疲労度Ｄ１４は、Ｎ１１／Ｌ１１＋Ｎ１２／Ｌ１２＋Ｎ１３／Ｌ１３＋Ｎ１４／Ｌ１４である。
　同様に、累積疲労度算出部４２は、図１５のＳ－Ｎ曲線を用いて、試験用の軸受部品２について、疲労試験ｊごとの累積疲労度Ｄ２ｊを順次求める。
　合成応力Ｓ２１が作用する転がり条件の場合の寿命は、Ｓ－Ｎ曲線によればＬ２１である。合成応力Ｓ２１でＮ２１回の負荷が加えられたときに、疲労度は、Ｎ２１／Ｌ２１で表される。このとき、累積疲労度Ｄ２１は、Ｎ２１／Ｌ２１である。
　次に、合成応力Ｓ２２が作用する転がり条件の場合の寿命は、Ｓ－Ｎ曲線「によればＬ２２である。合成応力Ｓ２２でＮ２２回の負荷が加えられたときに、疲労度は、Ｎ２２／Ｌ２２で表される。このとき、累積疲労度Ｄ２２は、Ｎ２１／Ｌ２１＋Ｎ２２／Ｌ２２である。
　次に、合成応力Ｓ２３が作用する転がり条件の場合の寿命は、Ｓ－Ｎ曲線によればＬ２３である。合成応力Ｓ２３でＮ２３回の負荷が加えられたときに、疲労度は、Ｎ２３／Ｌ２３で表される。このとき、累積疲労度Ｄ２３は、Ｎ２１／Ｌ２１＋Ｎ２２／Ｌ２２＋Ｎ２３／Ｌ２３である。
　次に、合成応力Ｓ２４が作用する転がり条件の場合の寿命は、Ｓ－Ｎ曲線によればＬ２４である。合成応力Ｓ２４でＮ２４回の負荷が加えられたときに、疲労度は、Ｎ２４／Ｌ２４で表される。このとき、累積疲労度Ｄ２４は、Ｎ２１／Ｌ２１＋Ｎ２２／Ｌ２２＋Ｎ２３／Ｌ２３＋Ｎ２４／Ｌ２４である。
　対応テーブル作成部４１は、図１６に示すようなＸ線分析データＰｉｊと、累積疲労度Ｄｉｊの対応を定めた対応テーブルＡを作成する。
　対応テーブル記憶部４３は、作成された対応テーブルＡを記憶する。
　診断部３７は、対応テーブルＡを用いて、診断用の軸受部品の軸受について検出されたＸ線分析データＰＸに対応する累積疲労度ＤＸを特定する。診断部３７は、Ｘ線分析データＰＸが、対応テーブルＡ中にない場合には、対応テーブル中のＰＸに近いＸ線分析データに対応する累積疲労度を用いて線形補間によって、累積疲労度ＤＸを特定する。
　式（Ｄ３）において、左辺の最後の項（Ｎｎ/Ｌｎ)を除く部分が現在までの累積疲労度であり、左辺の最後の項(Ｎｎ/Ｌｎ)のＮｎが「今後与えることができる負荷回数」を表わす余寿命になる。余寿命Ｎｎは、式（Ｄ３）の最後の項を除いた部分である累積疲労度と、その後の使用条件によって決まる寿命Ｌｎによって求まる。
　上述のように、現在までの累積疲労度ＤＸ、および今後与えられる合成応力ＳＸにおける寿命ＬＸが得られているので、診断部３７は、式（Ｄ５）によって、余寿命ＲＸを算出する。
　ＲＸ＝ＬＸ（１－ＤＸ）・・・（Ｄ５）
　図１７は、疲労試験においてＳ－Ｎ曲線および累積疲労度を求める手順を表わすフローチャートである。
　ステップＳ４０１において、制御部５０は、制御変数ｉを１に設定する。
　ステップＳ４０２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Ｓ４０３において、制御部５０は、試験用の軸受部品ｉを稼働する。
　ステップＳ４０４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Ｓ４０５に進む。
　ステップＳ４０５において、制御部５０は、試験用の軸受部品ｉを停止する。
　ステップＳ４０６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Ｓ４０７において、油膜パラメータＯＰが３以下の場合に、処理がステップＳ４０８に進み、油膜パラメータＯＰが３を超える場合に、処理がステップＳ４０３に戻る。
　ステップＳ４０８において、ミクロ応力算出部３２は、試験用の軸受部品ｉである軌道輪の軌道面に作用するミクロ応力Ｓ（ｍｃ）を算出する。
　ステップＳ４０９において、Ｘ線分析データ算出部４５は、試験用の軸受部品ｉである軌道輪の軌道面に照射されることにより検出される回折Ｘ線環からＸ線分析データＰｉｊを算出する。Ｘ線分析データＰｉｊは、たとえば、環状の回折Ｘ線の中心角と強度との関係を表わすデータである。
　ステップＳ４１０において、残留応力算出部３３は、試験用の軸受部品ｉである軌道輪の軌道面に作用する残留応力Ｓ（ｒｓ）を算出する。
　ステップＳ４１１において、合成応力算出部３４は、ミクロ応力Ｓ（ｍｃ）と残留応力Ｓ（ｒｓ）とを加算して、合成応力Ｓを算出する。
　ステップＳ４１２において、制御部５０は、現在の制御変数ｉ、ｊの下で試験用の軸受部品ｉが動作したときの転動体の回転数を負荷回数をＮｉｊとして取得する。
　ステップＳ４１３において、試験用の軸受部品ｉに故障破壊が発生したときには、処理がステップＳ４１５に進み、試験用の軸受部品ｉに故障破壊が発生していないときには、処理がステップＳ４１４に進む。
　ステップＳ４１４において、制御変数ｊがインクリメントされ、その後、処理がステップＳ４０３に戻る。
　ステップＳ４１５において、制御部５０は、試験用の軸受部品ｉが故障破壊したときに算出された合成応力Ｓを制御変数ｉにおける合成応力Ｓｉとし、Ｎｉ１＋Ｎｉ２＋・・・＋Ｎｉｊ制御変数ｉにおける負荷回数Ｎｉとする。制御部５０は、（Ｓｉ，Ｎｉ）を第ｉサンプルとする。
　ステップＳ４１６において、ｉが所定値ＭＡＸ＿ｉのときには、処理がステップＳ４１８に進み、ｉが所定値ＭＡＸ＿ｉでないときには、処理がステップＳ４１７に進む。
　ステップＳ４１７において、制御変数ｉがインクリメントされ、その後、処理がステップＳ４０２に戻る。
　ステップＳ４１８において、Ｓ－Ｎ曲線算出部３５は、第ｉサンプル（Ｓｉ，Ｎｉ）を用いて、Ｓ－Ｎ曲線を算出する。ただし、ｉ＝１～ＭＡＸ＿ｉである。
　ステップＳ４１９において、累積疲労度算出部４２は、Ｓ－Ｎ曲線を用いて、累積疲労度Ｄｉｊを算出する。ただし、ｉ＝１～ＭＡＸ＿ｉ、ｊ＝１～破壊故障が発生するまでの回数である。
　ステップＳ４２０において、Ｘ線分析データＰｉｊと、累積疲労度Ｄｉｊの対応テーブルの対応を定めた対応テーブルＡを作成する。ｉ＝１～ＭＡＸ＿ｉ、ｊ＝１～破壊故障が発生するまでの回数である。
　図１８は、第２の実施形態の診断用の軸受部品の寿命診断の手順を表わすフローチャートである。
　ステップＳ５０１において、制御部５０は、診断用の軸受部品を停止する。
　ステップＳ５０２において、油膜パラメータ算出部３１は、診断用の軸受部品である軌道輪の軌道面と、診断用の軸受部品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Ｓ５０３において、油膜パラメータＯＰが３以下の場合に、処理がステップＳ５０５に進み、油膜パラメータＯＰが３を超える場合に、処理がステップＳ５０４に戻る。
　ステップＳ５０５において、ミクロ応力算出部３２は、診断用の軸受部品である軌道輪の軌道面に作用するミクロ応力Ｓ（ｍｃ）を算出する。
　ステップＳ５０６において、Ｘ線分析データ算出部４５は、診断用の軸受部品である軌道輪の軌道面に照射されることにより検出される回折Ｘ線環からＸ線分析データＰＸを算出する。Ｘ線分析データＰＸは、たとえば、環状の回折Ｘ線の中心角と強度との関係を表わすデータ（たとえば、環状の回折Ｘ線の中心角に対する回折強度のばらつきを表わす値）である。ここで、環状の回折Ｘ線の中心角に対する回折強度のばらつきを表わす値Ｓとは、環状の回折Ｘ線の中心角における回折強度と各回折強度の偏差の平均であり、以下の式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
　ここで、Iαは、回折環の中心角αにおける回折強度、Iave：回折強度の回折環全周における平均値、n：回折環の分割数を表わす。n=500とすれば、α=0.72degずつ回折強度を取得して解析するものとする。
　ステップＳ５０７において、残留応力算出部３３は、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Ｓ（ｒｓ）を算出する。
　ステップＳ５０８において、合成応力算出部３４は、ミクロ応力Ｓ（ｍｃ）と残留応力Ｓ（ｒｓ）とを加算して、合成応力ＳＸを算出する。
　ステップＳ５０９において、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、診断用の軸受部品である軌道輪の軌道面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。
　ステップＳ５１０において、診断部３７は、対応テーブルＡを用いて、診断用の軸受部品について検出されたＸ線分析データＰＸに対応する累積疲労度ＤＸを特定する。
　ステップＳ５１１において、診断部３７は、余寿命ＲＸを式（Ｄ７）によって算出する。
　ＲＸ＝ＬＸ（１－ＤＸ）・・・（Ｄ７）
　ステップＳ５１２において、診断部３７は、余寿命ＲＸを表示部１８に表示する。
　ステップＳ５１３において、余寿命ＲＸが閾値ＴＨ３以下の場合に、処理がステップＳ５１４に進む。余寿命ＲＸが閾値ＴＨ３を超える場合に、処理がステップＳ５０４に進む。
　ステップＳ５０４において、診断部３７は、診断用の軸受部品の交換が不要である旨のメッセージを表示部１８に表示する。
　ステップＳ５１４において、診断部３７は、診断用の軸受部品の交換が必要である旨のメッセージを表示部１８に表示する。
　以上のように、本実施の形態の寿命診断装置によれば、転動試験における負荷回数と合成応力とからＳ－Ｎ曲線を求め、そのＳ－Ｎ曲線を用いて、累積疲労度とＸ線分析データの対応テーブルＡを作成する。診断対象の軸受のＸ線分析データと対応テーブルＡを用いて、診断対象の軸受の累積疲労度を算出し、さらにＳ－Ｎ曲線と合成応力によって寿命を算出することができる。そして、寿命と累積疲労度とによって余寿命を算出することができる。
　次に、本実施の形態の寿命診断方法に基づく実験結果の概要を説明する。
　第１の実施形態と同様に、条件Ａと条件Ｂの２つの疲労試験の結果から、Ｓ－Ｎ曲線を算出し、条件Ａについて、Ｓ－Ｎ曲線から、負荷回数Ｎに対する寿命Ｌを算出した。
　次に、条件Ａについて、Ｓ－Ｎ曲線に基づいて、負荷回数Ｎに対する累積疲労度Ｄを算出した。
　次に、条件Ａについて、負荷回数Ｎに対する寿命Ｌおよび累積疲労度Ｄから、余寿命Ｒ（＝Ｌ（１－Ｄ））を算出した。
　図１９は、条件Ａにおける負荷回数Ｎに対する累積疲労度Ｄおよび余寿命Ｒを表わす図である。
　また、累積疲労度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を表わす値Ｉの間には、以下の関係が成り立つことがわかった。ｅ、ｆ、ｇは定数である。
　Ｄ＝（Ｉ－e)／f）1/ｇ　・・・（Ｅ１）
　複数のサンプルデータを用いることによって、定数ｅ、ｆ、ｇを特定することによって、Ｘ線回折環の測定結果から累積疲労度Ｄを求めることができる。
　［第３の実施形態］
　図２０は、第３の実施形態の寿命診断装置１４の機能構成を表わす図である。
　第２の実施形態と相違する点について説明する。
　図２１は、第３の実施形態の診断用の軸受部品の寿命診断の手順を表わすフローチャートである。
　ステップＳ６０１において、制御部５０は、診断用の軸受部品を停止する。
　ステップＳ６０２において、油膜パラメータ算出部３１は、診断用の軸受部品である軌道輪の軌道面と、診断用の軸受部品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Ｓ６０３において、油膜パラメータＯＰが３以下の場合に、処理がステップＳ６０５に進み、油膜パラメータＯＰが３を超える場合に、処理がステップＳ６０４に戻る。
　ステップＳ６０５において、Ｘ線分析データ算出部４５は、診断用の軸受部品である軌道輪の軌道面に照射されることにより検出される回折Ｘ線環からＸ線分析データＰＸを算出する。Ｘ線分析データＰＸは、たとえば、環状の回折Ｘ線の中心角と強度との関係を表わすデータ（たとえば、環状の回折Ｘ線の中心角に対する回折強度のばらつきを表わす値）である。ここで、環状の回折Ｘ線の中心角に対する回折強度のばらつきを表わす値Ｓとは、環状の回折Ｘ線の中心角における回折強度と各回折強度の偏差の平均であり、式（Ｄ６）で表される。
　ステップＳ６０６において、診断部３７は、対応テーブルＡを用いて、診断用の軸受部品について検出されたＸ線分析データＰＸに対応する累積疲労度ＤＸを特定する。
　ステップＳ６０７において、診断部３７は、疲労度ＤＸを表示部１８に表示する。
　ステップＳ６０８において、疲労度ＤＸが閾値ＴＨ２以上の場合に、処理がステップＳ６０９に進む。疲労度ＤＸが閾値ＴＨ２未満の場合に、処理がステップＳ６０４に進む。
　ステップＳ６０４において、診断部３７は、診断用の軸受部品の交換が不要である旨のメッセージを表示部１８に表示する。
　ステップＳ６０９において、診断部３７は、診断用の軸受部品の交換が必要である旨のメッセージを表示部１８に表示する。
　次に、本実施の形態の寿命診断方法に基づく実験結果の概要を説明する。
　第１の実施形態と同様に、条件Ａと条件Ｂの２つの疲労試験の結果から、Ｓ－Ｎ曲線を算出し、条件Ａについて、Ｓ－Ｎ曲線から、負荷回数Ｎに対する寿命Ｌを算出した。
　次に、条件Ａについて、Ｓ－Ｎ曲線に基づいて、負荷回数Ｎに対する累積疲労度Ｄを算出した。
　図２２は、条件Ａにおける負荷回数Ｎに対する累積疲労度Ｄを表わす図である。
　以上のように、本実施の形態の寿命診断装置によれば、転動試験における負荷回数と合成応力とからＳ－Ｎ曲線を求め、そのＳ－Ｎ曲線を用いて、累積疲労度とＸ線分析データの対応テーブルＡを作成する。これによって、診断対象の軸受のＸ線分析データと対応テーブルＡを用いて、診断対象の軸受の累積疲労度を推定することができる。
　（変形例）
（１）残留応力
　Ｘ線回折環を用いた残留応力の測定方法として、佐々木－広瀬法に代えて、例えば「H.Dolle　and　V.Hauk、”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」に記載されている方法を用いてもよい。
　また、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)を用いる場合でも、試料を回転させて複数方向から回折Ｘ線の測定を行うことによって、３軸の残留応力を測定することができる。
（２）交換時期の通知
　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。
（３）Ｘ線分析データ
　Ｘ線分析データは、環状の回折Ｘ線の中心角と強度との関係を表わすデータに限定するものではない。たとえば、軸受部品に作用する６成分の残留応力{σx（rs)、σy（rs)、σz（rs）、τxy（rs）、τyz（rs）、τxz（rs)｝、軸受部品の残留オーステナイト、または環状の回折Ｘ線の中心角に対応して得られるピークの半価幅であってもよい。また、Ｘ線分析データは、回折強度の平均値、回折強度の最小値と最大値の差、または回折強度の積分幅（ある位置での半価幅と回折強度の積）などであってもよい。また、Ｘ線分析データは、環状の回折Ｘ線の中心角と強度との関係、６成分の残留応力、残留オーステナイト、環状の回折Ｘ線の中心角に対応して得られるピークの半価幅、回折強度の平均値、回折強度の最小値と最大値の差、または回折強度の積分幅（ある位置での半価幅と回折強度の積）のうちの２つ以上の組合せで表現された値であってもよい。
　今回開示された実施の形態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請求の範囲によって示され、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が意図される。
　１１　照射部、１２　Ｘ線検出器、１３　表面形状測定器、１４　寿命診断装置、１５　ＣＰＵ、１６　メモリ、１７　入力部、１８　表示部、３１　油膜パラメータ算出部、３２　ミクロ応力算出部、３３　残留応力算出部、３４　合成応力算出部、３５　Ｓ－Ｎ曲線算出部、３６　Ｓ－Ｎ曲線記憶部、３７　診断部、４１　対応テーブル作成部、４２　累積疲労度算出部、４３　対応テーブル記憶部、４５　Ｘ線分析データ算出部。

Claims (12)

  1. 　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、
    　前記故障破壊が発生したときの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の、前記複数回の転動疲労試験における総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た、軸受部品の寿命診断方法。
  2. 　前記試験用の軸受部品の合成応力を求めるステップは、
    　前記試験用の軸受部品の表面形状の測定結果から前記試験用の軸受部品のミクロ応力を求めるステップを含む、請求項１記載の軸受部品の寿命診断方法。
  3. 　前記試験用の軸受部品の合成応力を求めるステップは、
    　前記試験用の軸受部品のＸ線回折結果から前記試験用の軸受部品の残留応力を求めるステップを含む、請求項１記載の軸受部品の寿命診断方法。
  4. 　前記診断用の軸受部品の合成応力を求めるステップは、
    　前記診断用の軸受部品の表面形状の測定結果から前記診断用の軸受部品のミクロ応力を求めるステップを含む、請求項１記載の軸受部品の寿命診断方法。
  5. 　前記診断用の軸受部品の合成応力を求めるステップは、
    　前記診断用の軸受部品のＸ線回折結果から前記診断用の軸受部品の残留応力を求めるステップを含む、請求項１記載の軸受部品の寿命診断方法。
  6. 　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を含む式で表され、かつ前記合成応力Ｓを表す式は、複数個の第２種定数を含み、
    　前記Ｓ－Ｎ線曲線を求めるステップは、
    　各試験用の軸受部品について、前記故障破壊するまでの前記複数回の転動疲労試験の負荷回数の合計をＮとし、前記故障破壊したときの合成応力をＳとした１つのサンプルを得るステップと、
    　前記複数個の試験用の軸受部品についての前記サンプルを用いて、前記複数個の第１種定数および前記複数個の第２種定数の値を推定するステップとを含む、請求項１記載の軸受部品の寿命診断方法。
  7. 　前記数式は、式（１）で表され、Ａ、Ｂ、Ｓｆは定数である、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　請求項６記載の軸受部品の寿命診断方法。
  8. 　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さらに備える、請求項１記載の軸受部品の寿命診断方法。
  9. 　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から得られる油膜パラメータが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記載の軸受部品の寿命診断方法。
  10. 　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から得られる油膜パラメータが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記載の軸受部品の寿命診断方法。
  11. 　軸受部品の寿命診断装置であって、
    　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ったときに前記故障破壊が発生したときの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、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合成応力算出部と、
    　前記複数個の試験用の軸受部品についての、前記複数回の転動疲労試験における総負荷回数と前記試験用の軸受部品の前記合成応力との関係に基づいてＳ－Ｎ曲線を求めるＳ－Ｎ曲線算出部と、
    　前記診断用の軸受部品の合成応力と前記Ｓ－Ｎ曲線に基づいて、前記診断用の軸受部品の寿命を求める診断部とを備えた、軸受部品の寿命診断装置。
  12. 　軸受部品の寿命診断プログラムであって、
    　コンピュータに、
    　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ったときに、前記故障破壊が発生したときの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の、前記複数回の転動疲労試験における総負荷回数と前記試験用の軸受部品の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曲線に基づいて、前記診断用の軸受部品の寿命を推定するステップとを実行させる、軸受部品の寿命診断プログラム。
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