[发明专利]用于滚动轴承的疲劳评估的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种方法或测试方法，用于确定滚动轴承的滚动接触开始疲劳的疲劳极限。该方法包括运行包括多个布置在外圈和内圈之间的滚动元件的滚动轴承，同时滚动轴承被施加载荷，这在外圈或内圈的滚动元件接触区中产生次表面变化。

本发明还涉及用于测试滚动轴承的装配配置，用于确定滚动接触开始疲劳的疲劳极限，其中装配配置包括用于运行滚动轴承的测试设备，所述测试设备布置为在滚动轴承上施加载荷，以在滚动轴承的外圈或内圈的滚动元件接触区中产生次表面变化。

根据本发明的方法和装备配置可以比如说用于测试滚动轴承或者特定类型的滚动轴承组，并且评价该类型的特性，从而确定滚动接触开始疲劳的疲劳极限。

背景技术

在操作过程中，比如良好润滑、正确对准以及充分阻止磨损和潮湿影响的滚动轴承仍会由于滚动接触疲劳而失效。这种失效通常被观测到金属颗粒从轴承内圈或外圈的滚道表面或者从滚动元件的表面剥落。剥落典型地作为表面下的次表面裂缝开始扩散到表面，在施加载荷的表面中形成凹陷或碎裂。

为了改进滚动轴承的使用和益处，重要的是能够预测使用期限、寿命、耐性，这些可从在特定应用的轴承中获得。但是，由于滚动接触疲劳，实现这种预测的能力被妨碍。

为了预测轴承疲劳参数，已经建立了例如轴承疲劳寿命的理论寿命预测的统计程序。这种使用Weibull统计的预测基于大量的数据，这些数据通过包括大量的受到明显相同载荷、速度、润滑和环境条件的明显相同的滚动轴承的实验技术收集到。

用于测试轴承的寿命或耐性、参数的方法还用于评价和估定轴承的轴承材料和制造工艺，例如表面成形和热处理过程。但是，在滚动接触应用中次表面开始疲劳的起始和发展的评估非常消耗时间、成本并且由于比如试验疲劳数据的分散而难以测量和预测。为了评估用于轴承钢部件生产的有用性，使用的已知方法包括巨大费用支出和时间，并且无数的在超过特定应用实际条件的条件下测试的轴承的使用妨碍了所有这些方法。换言之，即使使用了加快的技术，为获得有效的轴承寿命估计必须用相对长时间测试大量的轴承，这其中测试成本接近于轴承测试样品的制造成本。

发明内容

关于现有技术的上述以及其它缺陷，本发明的基本目的是提出一种用于确定滚动轴承的滚动接触开始疲劳的疲劳极限的方法，其中该方法包括运行包括设置在外圈和内圈之间的多个滚动元件的滚动轴承，同时滚动轴承被施加载荷，这在外圈或内圈的滚动元件接触区中产生次表面变化。该方法还包括识别沿着滚动轴承的滚道部分的接触区中的次表面变化组，并且对于滚道部分中的每个次表面变化测量代表次表面深度的位置参数值和代表接触区中接触应力的应力参数值。另外，该方法包括对于每个次表面变化产生关于应力参数值的包括位置参数值的次表面变化的数据组，以及基于所产生的次表面变化的数据组确定代表滚动轴承的预测疲劳极限的疲劳参数值。

优选地，本发明实现了评估滚动轴承中例如钢对滚动接触疲劳阻力的改进的方法，其中该方法提供了滚动接触疲劳极限的解决方法以及定义。特别地，该方法用单一或可观地更少的测试样本提供更加有效以及简化的低成本可能性来实现特定的相关轴承属性组合的疲劳极限预测，例如为机加工选定的热处理和选定的轴承钢材料、钢对于表面开始疲劳的阻力以及组合钢和热处理对于接触应力响应的估计。

换言之，本发明是基于这样的认知，即，通过提供一种用于确定滚动轴承的滚动接触开始疲劳的疲劳极限的测试方法，更快以及更有效的手段提供有意义的结果以及预测，所述方法能够实现次表面变化开始和发展的统计性评估，例如在单个测试样本中蝴蝶以及蝴蝶翼形的形成的开始和进展。此外，通过限定沿着滚动轴承滚道部分的次表面开始疲劳和接触应力之间的关系，不同应力水平之间应力条件的评估在单个测试样本中实现，例如从非常高或最大到零或者其它合适的应力条件范围的应力条件。因此，对比于不直接提供以及不提供滚动接触疲劳极限的直接预测的已知现有技术中的测试方法，本方法简化并且加速接触应力和次表面开始疲劳之间的关系的预测和限定。

例如，当评估引入对于滚动轴承应用的新的钢铁冶炼和处理方法时，根据本发明的实施方式用于确定所述的疲劳极限的方法可有利地对比数个因素，例如不同的钢成分或者相同的钢成分的不同热处理。因此，该方法有利地允许不同的轴承样本的参数之间的快速预测和相关对比。