01 Significato della prova di stanchezza da portamento

• Verificare la progettazione e la teoria: utilizzare i dati di prova per convalidare l'accuratezza e l'affidabilità dei calcoli della resistenza del cuscinetto (come la resistenza al contatto e la resistenza alla stanchezza da rotolamento) basati su norme quali ISO,ABMA, e JIS.
• Valutare i materiali e i processi: confrontare l'impatto di diversi materiali (ad esempio, GCr15, acciaio a cuscinetto “carbon”), processi di trattamento termico (ad esempio, raffreddamento e temperatura, carburizzazione e raffreddamento),e processi di produzione (e.g., macinazione, superfinitura) sulla durata di stanchezza del cuscinetto.
• Stabilire database di base: ottenere curve affidabili S-N (curve stress-life) e curve P-S-N (curve probabilità-stress-life) per fornire dati grezzi preziosi per la successiva progettazione dei cuscinetti.
• Controllo e confronto della qualità: servono come ispezione finale della qualità del prodotto o per confrontare le prestazioni dei prodotti a cuscinetti di diversi fornitori.
• Ricerca dei meccanismi di fallimento: effettuare un'osservazione e un'analisi approfondite dell'intero processo di inizio, propagazione e rottura finale delle crepe da stanchezza per fornire indicazioni per il miglioramento del progetto.

02 Progettazione dei cuscinetti standard

Principali caratteristiche di progettazione dei cuscinetti standard

• Parametri geometrici standardizzati:
  • Dimensioni di base: adottare valori standard quali il diametro interno (d), il diametro esterno (D) e la larghezza (B) in linea con le norme ISO o nazionali.
  • Parametri degli elementi di rotolamento: standardizzare il numero, le dimensioni e la forma (ad esempio sferica, cilindrica) degli elementi di rotolamento per garantire una distribuzione uniforme del carico.
  • Nessuna modifica speciale: evitare eventuali modifiche strutturali quali profili ottimizzati della pista o progettazioni di gabbie migliorate.restituire le condizioni di prova allo stato di funzionamento più elementare e riflettere direttamente le prestazioni intrinseche dei materiali e delle tecnologie di lavorazione.
   
• Controllo rigoroso dei materiali e dei processi:
  • Partizioni di materiali uniformi: i cuscinetti della stessa prova devono essere realizzati in acciaio a stessa temperatura per garantire una composizione chimica uniforme.
  • Trattamento termico coerente: tutti i cuscinetti sono sottoposti ad un trattamento termico nello stesso lotto con gli stessi parametri di processo, garantendo un'elevata coerenza negli indicatori chiave come la durezza del nucleo, la durezza superficiale,profondità effettiva dello strato di indurimento, e contenuto residuo di austenite.
  • Manifattura ad alta precisione: in generale, è richiesto di soddisfare la precisione di grado 5 o superiore specificata nelle norme GB o ISO per ridurre al minimo le interferenze degli errori di fabbricazione sulla distribuzione del carico.
   

Tipi comuni di cuscinetti standard

• Cuscinetti standard ISO: cuscinetti standard universali riconosciuti a livello internazionale, che definiscono parametri geometrici unificati (ad esempio cuscinetti a sfera a scanalatura profonda serie 6200,cuscinetti a rulli conici (serie 30200) e metodi di prova. ampiamente utilizzato nei test delle prestazioni dei materiali e nella valutazione dei lubrificanti.
• Cuscinetti di prova standard SKF: sviluppati dal produttore svedese di cuscinetti SKF, con un rigoroso controllo del processo e un'elevata precisione dimensionale.Comunemente utilizzato nelle prove avanzate della durata di resistenza all'affaticamento e nella verifica di nuovi materiali.

03 Tipi di prove di stanchezza

1. Prova di stanchezza da contatto di rotolamento

• Scopo della prova: determinare la capacità del cuscinetto di resistere allo sbiadimento e alle buche della superficie; concentrarsi sulla tensione di contatto massima tra gli elementi di rotolamento e le corsie.
• Progettazione della prova:
  • Test rig: utilizzano per lo più test rig a circuito chiuso con flusso di potenza.con una tensione massima di 20 V o superiore a 50 V, rendendolo efficiente dal punto di vista energetico e ad alte prestazioni.
  • Metodo di carico: applicare al cuscinetto di prova un carico ciclico costante (ratio di sollecitazione R ≈ -1 o R ≈ 0,1) simulando il carico alternato durante il funzionamento effettivo.
  • Criterio di guasto: il punto finale di durata di servizio è determinato quando l'area di ripiegamento superficiale raggiunge una proporzione specifica della corsia (ad esempio, 3% o 5%),o quando si verificano pozzi distruttivi (grandi e profondi pozzi che causano un forte aumento delle vibrazioni e del rumore).
   
• Applicazione e uscita:
  • Generare curve S-N: applicando diversi livelli di sollecitazione a un gruppo di cuscinetti, registrare il numero di cicli fino al guasto e tracciare la curva S-N di stanchezza da contatto di rotolamento.Questa curva è la base fondamentale per la selezione di sollecitazioni ammissibili nel progetto del cuscinetto.
  • Valutare i lubrificanti: questa prova è uno standard fondamentale per valutare la pressione estrema e le prestazioni antiusura degli oli di cuscinetto.Le diverse formulazioni di lubrificanti influenzano in modo significativo la durata di funzionamento delle superfici dei cuscinetti.
   

2. Prova di stanchezza in gabbia

• Scopo del test: valutare la capacità della gabbia di resistere ai danni da stanchezza sotto impatto e attrito ciclico.
• Progettazione della prova:
  • Test rig: utilizzare speciali rig di prova di stanchezza della gabbia che simulano lo stato di movimento effettivo della gabbia, compresa la velocità di rotazione, l'impatto dell'elemento di rotolamento e le condizioni di lubrificazione.
  • Metodo di carico: applicare carichi di impatto ciclici alla gabbia attraverso elementi di rotolamento a una velocità di rotazione specificata, simulando l'interazione dinamica durante il funzionamento ad alta velocità.
  • Criterio di guasto: determinare il guasto quando la gabbia presenta crepe, deformazioni o rotture che influenzano il normale funzionamento del cuscinetto.
   
• Applicazione e uscita:
  • Ottimizzare la progettazione della gabbia: fornire supporto dati per migliorare la resistenza strutturale della gabbia, la selezione dei materiali e i processi di produzione.
  • Verificare la durata di servizio: assicurarsi che la gabbia possa corrispondere alla durata complessiva di servizio del cuscinetto in condizioni di funzionamento estreme.
   

04 Procedure di prova e analisi

Pianificazione dei test