La Hannover Messe în urmă cu câțiva ani, SKF a anunțat lansarea modelului SKF Universal Bearing Life Model, un model inovator care îi ajută pe ingineri să calculeze durata nominală a rulmentului într-un mod mai realist.
Modelul reprezintă o descoperire majoră pentru industria rulmenților, permițând sprijinirea clienților și utilizatorilor finali să joace un rol important în potrivirea mai bună a produselor rulmenților cu aplicațiile, îmbunătățind astfel durata de viață a echipamentului și reducând cheltuielile de operare.
La Hannover Messe, SKF a prezentat programul de performanță pe teren EnCompass și a lansat modelul SKF Universal Bearing Life Model
Ca parte a programului de performanță pe teren SKF EnCompass, dezvoltarea acestei teorii de viață a separat cu succes modelul de oboseală la suprafață de modelul de oboseală sub suprafață, profitând de teoria existentă a duratei de viață a rulmentului (dezvoltată de SKF și utilizată pe scară largă de mai bine de 30 de ani). ) și introducerea mai multor parametri pentru a oferi noi perspective pentru calcularea duratei nominale a rulmentului.
Promovarea conceptului Universal Life Calculation la Hanovra a inclus două zile de interviuri live cu experți, software demonstrativ pentru a demonstra metoda de calcul și interacțiuni individuale cu clienții și jurnaliștii. Modelul conceptual a fost bine primit de public și clienți și a reînviat interesul pentru calculele de viață a rulmenților.
În continuare, vom introduce principiile noului model în două părți.
Puterea tribologiei
Până în prezent, calculul duratei de viață a rulmenților s-a bazat pe un model de inginerie echivalent bazat pe tensiuni, care ia în considerare tensiunile echivalente care provin de sub suprafața de contact și aplicate volumului de tensiune al contactului de rulare.
Timp de mulți ani, oboseala de la suprafață a fost considerată a fi cauzată de o lubrifiere slabă sau de contaminare, iar impactul acestui mod de defecțiune asupra vieții a fost realizat prin adăugarea unui factor de corecție la solicitarea totală echivalentă a contactului de rulare și încorporarea acestuia în formula de calcul al duratei rulmentului.
În această lucrare, abordăm această problemă a eșecului la oboseala suprafeței prin dezvoltarea unei metode universale de viață a contactului de rulare. În această metodă, daunele cauzate de suprafață sunt menționate în mod explicit în formula de bază a oboselii pentru contactul de rulare. Această nouă formulă reflectă mai bine caracteristicile tribologice ale rulmenților cu rulare în calculele de viață nominală.
În plus, oferă o mai bună înțelegere a duratei de viață la oboseală a suprafeței, care joacă un rol major în performanța pe teren a rulmenților cu rulare. Rolul acestei metode universale este de a explica frecarea rulmentului și de a discuta mecanismele de oboseală conflictuale care apar la suprafața și sub suprafața rulmentului.
Sub premisa unei utilizări corecte și a unei bune lubrifieri, rulmenții de rulare devin din ce în ce mai fiabili. Acest lucru se datorează metodelor corecte de practică și înțelegerii și aplicării cu succes a mecanismului tradițional de oboseală prin contact de rulare.
În același timp, îmbunătățirea purității oțelului și a calității prelucrării, combinată cu metode fiabile de calcul al duratei de viață, au devenit, de asemenea, o parte importantă a îmbunătățirii fiabilității rulmenților.
Totuși, tendința de miniaturizare a echipamentelor industriale și cerințele mai mari pentru eficiența performanței pe teren au adus condiții de aplicare mai solicitante la rulmenți, în special pe suprafața de contact, motiv pentru care majoritatea defecțiunilor lagărului sunt legate de oboseala suprafeței [Referința 1].
Pentru ca rulmenții să nu devină un blocaj pentru îmbunătățirea în continuare a performanței echipamentelor moderne, este necesară o mai bună evaluare a performanței la frecarea suprafeței în ceea ce privește performanța rulmentului. În ultimul deceniu, SKF a făcut progrese substanțiale în domeniul modelelor de viață la suprafață [Referințe 2-8].
În cele din urmă, prin introducerea modelului de viață universal al rulmentului SKF, oboseala de suprafață a fost separată de teoria de viață a oboselii subterane și aceste cunoștințe au fost integrate în calculul duratei nominale a rulmentului [Referința 9].
În această abordare, sunt utilizate diferite modele fizice pentru cele două zone. Oboseala de contact de rulare sub suprafață poate fi calculată folosind teoria clasică a sarcinii dinamice Lundberg și Palmgren [10], dar atunci când se ocupă de oboseala de suprafață, sunt necesare modele de frecare mai avansate care să țină cont de efecte fizice mai complexe, cum ar fi lubrifierea, frecarea, uzura, oboseala. sau rodaj din cauza concentrațiilor de stres care apar la suprafața de contact hertziană.
Acest lucru permite SKF să includă mai multe modele personalizate cu caracteristici speciale în calculul duratei de viață a rulmentului, care pot afecta performanța rulmentului în aplicația de teren. De exemplu: tratament termic special al rulmentului, micro-geometrie avansată, design unic sau calitate superioară.
Clienții pot profita de diferitele caracteristici unice ale rulmenților din catalogul de produse SKF și le pot folosi în calculul duratei nominale. În cele din urmă, clienții nu mai trebuie să utilizeze pur și simplu cota de sarcină dinamică de bază (C), care reprezintă doar „oboseala subterană”, așa cum este cazul în prezent, ci pot profita mai bine de caracteristicile unice ale produselor SKF și de calitatea mai ridicată a produsului.
Noul model se poate ocupa în mod specific de mecanismele de îmbătrânire a rulmenților, iar în timpul dezvoltării produselor pentru rulmenți, frecarea pe suprafața căii de rulare va fi utilizată mai pe scară largă în această versiune mai avansată a modelului general de viață a rulmentului.
Inginerii SKF vor folosi modelul universal de viață al rulmentului pentru a dezvolta modele îmbunătățite de rulmenți pentru aplicații speciale sau cerințe specifice de performanță pe teren. Pe scurt, modelul universal de viață al rulmentului reprezintă un instrument de evaluare a performanței rulmentului mai modern și mai flexibil, care poate încorpora noi cunoștințe și tehnologii pe măsură ce continuă să evolueze.
Abordare universală de modelare
Modelul actual va continua să păstreze metoda de calcul probabilistică standardizată a duratei de viață a rulmentului, care este încă în uz astăzi, care se bazează pe teoria distribuției Weibull cu doi parametri, așa cum este discutat în [12].
Varodi Weibull [13] a introdus conceptul de aleatorie în determinarea rezistenței și ruperii elementelor structurale în teoria sa cea mai slabă a verigii modelului lanțului.
Dacă o structură este formată din n elemente supuse la diferite stări de solicitare, sub diferite probabilități de viață S1, S2, ..., Sn, conform legii produsului de fiabilitate, probabilitatea globală de viață a structurii poate fi obținută prin formula (1).
În formula lor clasică timpurie de evaluare a sarcinii dinamice de bază pentru rulmenți [Referința 10], Lundberg și Palmgren au substituit legea produsului de fiabilitate Weibull în formula (1) și au derivat formula funcției de viață (2) pentru o structură compusă din n elemente fizice independente, care include procesul de îmbătrânire de la 0 la N cicluri de încărcare.
Având în vedere că G reprezintă funcția de îmbătrânire a materialului cauzată de efectul cumulativ al ciclurilor de încărcare (oboseală), parametrul de volum V poate fi împărțit în doi sau mai mulți factori independenți de origine a deteriorarii structurale.
Prin urmare, diferite regiuni pot fi caracterizate prin diferite funcții de îmbătrânire a materialului, care descriu diferite (sau unice) procese de îmbătrânire a materialului Gv.1, Gv.2, ..., Gv.n și efectul lor combinat asupra duratei de viață a întregii structuri. poate fi exprimat prin formula (2). Cu toate acestea, având în vedere că există doar două regiuni, una este subsuprafața (zona v) și cealaltă este suprafața (zona s), formula (3) poate fi derivată.
Conform [Referința 14], formula integrală a volumului de deteriorare la oboseală (4) poate fi obținută utilizând amplitudinea tensiunii σv generată în zona de stres Hertz.
Unde c și h sunt exponenți, e reprezintă panta Weibull a subsolului, N este durata de viață de contact sub numărul de cicluri de sarcină, z reprezintă adâncimea subteranei care trebuie analizată, Vv este integrala de volum, σu.v este limita de oboseală pe acest volum, iar  este o constantă de setare.
În mod similar, funcția de deteriorare a suprafeței poate fi rescrisă. Dacă constanta ĥ este substituită în constanta de probabilitate de deteriorare a suprafeței B ̅, se poate obține formula (5).
Unde m este panta Weibull a suprafeței, A este integrala suprafeței, σu.s este limita de oboseală a suprafeței și B ̅ este o constantă de reglare.
În formula de deteriorare a suprafeței (5), tensiunea de suprafață σs trebuie obținută din forma reală a suprafeței și efortul de frecare a suprafeței de contact.
Acum, prin combinarea formulelor (4) și (5) cu formula (3), este posibil să se obțină formula de viață de contact pentru termenii separați de suprafață și subterană. Rețineți că durata de viață în rotații poate fi legată de numărul de cicluri de sarcină prin L=N/u, unde u este numărul de cicluri de sarcină pe rotație și ținând cont de însăși asemănarea celor două pante Weibull e=m, acesta este modelul de oboseală de suprafață relevant în rulment și, în final, obține ecuația (6).
Aceasta este baza pentru un model de viață al rulmentului care separă în mod explicit termenii de suprafață de termenii de sub suprafață. Termenii de sub suprafață, reprezentați de integrala de volum, pot fi calculați conform metodei tradiționale de oboseală de contact de rulare Hertz din [14].
Termenii de suprafață, reprezentați de integrala ariei, includ multe fenomene de frecare care descriu viața suprafeței căii de rulare într-un mod mai compatibil în noua teorie a vieții.
Desigur, sunt necesare modele de date mai avansate în dezvoltarea noului model. De fapt, este necesar să se descrie interacțiunea dintre două mecanisme de îmbătrânire mai complexe și contradictorii.
De exemplu: i) oboseala suprafeței combinată cu uzură ușoară, ii) evoluția deteriorării indentării, iii) interacțiunile tribochimice și mulți alți factori.
