Wybrane aspekty prognozowania trwałości łożysk tocznych

Jednym z najważniejszych kryteriów oceny jakości wyrobów przez użytkowników jest ich niezawodność, a więc zdolność do spełniania swych funkcji w określonym czasie. Poziom niezawodności można zwiększać poprzez skrócenie tego czasu (np. resursu międzyobsługowego), przewymiarowanie węzła lub zmniejszenie rozrzutu trwałości wyrobów. Problem rozrzutu trwałości w szczególny sposób dotyczy elementów maszyn, w przypadku których zdatność do dalszej eksploatacji zależy w dużym stopniu od zmęczenia powierzchniowego. Do elementów takich należą przede wszystkim łożyska toczne, koła zębate i prowadnice. Analiza wyników badań trwałości łożysk tocznych, a także informacje zamieszczane w publikacjach naukowych skłaniają do wniosku, że mimo iż łożyska toczne znajdują bardzo szerokie zastosowanie w budowie maszyn, ich potencjał jest tylko w niewielkim stopniu wykorzystywany, co wynika z ogromnego rozrzutu powierzchniowej trwałości zmęczeniowej. W artykule omówiono zjawisko zmęczenia powierzchniowego i stwierdzono, że rozrzut powierzchniowej trwałości zmęczeniowej jest w dużym stopniu zdeterminowany uchwytnymi (mierzalnymi) czynnikami konstrukcyjnymi, technologicznymi i eksploatacyjnymi. Następnie opisano procedury obliczania trwałości łożysk tocznych proponowane przez normę ISO 281 oraz przez producentów łożysk, wskazano na związek procedur obliczeniowych z rozrzutem trwałości oraz wykazano niedoskonałości tych metod. Zwrócono uwagę, iż mimo rozwoju technologii wytwarzania łożysk tocznych, przyjęta w obliczeniach wartość rozrzutu trwałości łożysk nie zmieniła się od kilkudziesięciu lat (B = 1,5).

One of the fundamental criteria of user assessment of product quality is the reliability i.e. the capability of performing its functions in a specified time. The level of reliability can be increased by reducing this time (e.g. maintenance intervals), resizing of the rolling pair or reducing the product reliability scatter. The problem of reliability scatter particularly pertains to the components of machines whose further worthiness heavily depends on surface fatigue. Such components are roller bearings, toothed wheels and guides. The analysis of the results of roller bearing durability investigations as well as information provided in scientific publications, forces a conclusion that, despite the fact that roller bearings are widely applied in machine design, their potential is utilized only to a limited extent, which results from the extremely wide scatter of surface fatigue strength. The paper discusses the phenomenon of surface fatigue and concludes that the scatter of the surface fatigue strength is heavily determined by the measurable design, technology and operation related factors. The paper describes the procedures of calculation of the life of roller bearings as proposed by the ISO 281 standard and the manufactures of bearings. The author draws attention to a connection of the calculation procedures with the life scatter and points to the imperfection of these methods. The author also points to the fact that, despite the advancement of the bearing manufacturing technologies, the life scatter assumed in the calculations has not changed for decades (B = 1,5).