A világon először az NSK mutatott be egy új módszert a gördülőcsapágyak élettartamának pontos előrejelzésére. Az eljárás a csapágyak méretét és az alapanyagul szolgáló acélban található nem fémes zárványok mennyiségét veszi alapul.

A jövőben megnövelhető az NSK kúpgörgős és hengergörgős csapágyak, mélyhornyú golyóscsapágyainak, valamint ferde hatásvonalú golyóscsapágyak élettartama, sőt az alapvető dinamikus terhelési besorolások optimalizálásával akár meg is duplázható az élettartam. A terhelési besorolásokat az ISO 281:2007 szabvány szabályozza, amely kimondja, hogy azonos csapágyak tesztelésekor tízből kilencnek probléma nélkül meg kell tennie egymillió fordulatot. Az ISO 281 bizonyos feltételek mellett lehetővé teszi az élettartam növelését, de a múltban a csapágy bármilyen módosítását további tesztsorozatnak kellett követnie. Az NSK azonban pontosan ilyen helyzetekre fejlesztett ki egy roncsolásmentes ellenőrzési módszert, amely lehetővé teszi a további vizsgálatok mellőzését, és lehetővé teszi a végfelhasználó számára, hogy meghosszabbítsák csapágyaik élettartamát.

Általánosságban elmondható, hogy a legtöbben a gyártó meglévő katalógusát használjuk a csapágy élettartamának kiszámításához. Alternatív megoldásként általában külső terhelésekés a csapágyinformációk is bevihetők a számítási programba. Az alapszámítás azonban továbbra is az ISO 281 szerint történik. Ez a számítási eljárás vált napjainkra szabványossá világszerte. A csapágyak élettartamának meghatározására szolgáló módszerek kidolgozása és bevezetése óta (vagyis 1962 óta) azonban ugrásszerűen fejlődtek mind az anyagtisztaságra, mind a gyártási eljárásokra vonatkozó képességek. Ennek eredményeként a csapágyak tényleges élettartama jóval hosszabb, mint amit az ISO 281 szerinti tesztelés javasol.

Az NSK megoldása a dolgok leegyszerűsítése volt, és az empirikus tesztek mellé számítógéppel támogatott modelleket is bevezetett. Az alapötlet az, hogy ezeket a modelleket «digitális ikerpárként» használjuk azzal a végső céllal, hogy eltekinthessünk a valódi, fizikai csapágyakkal végzett élettartam-tesztektől, és pusztán digitális kiértékelések segítségével határozzuk meg a dinamikus terhelési értékek változásait.

Az NSK saját belső kutatása kimutatta, hogy a csapágyacél összetétele és minősége – különösen a nemfémes szennyeződéseket tartalmazó törölni acél aránya – óriási hatással van a csapágy élettartamára, sőt, valójában pontosabban jelzi előre a csapágyak élettartamát, mint a fent említett számítási módszerek. Mérnökeik rájöttek, hogy a törésmechanikán (a mechanikának az anyagokban keletkező repedések terjedésének vizsgálatával foglalkozó területe) alapuló értékelési módszer sokkal használhatóbb összképet ad.

A vállalat a japán Kyushu Egyetemmel együttműködve egy olyan kvantitatív értékelési módszert dolgozott ki, amellyel meghatározható, hogy mely tényezők milyen mértékben befolyásolták a repedés terjedésének folyamatát egy anyagban. Nevezetesen, amikor az új módszert egy ultrahangos vizsgálati technikával kombinálták – ami szkenneli a nagy mennyiségű acél nem fémes zárványait -, az NSK felfedezte, hogy sokkal nagyobb pontossággal tudja megjósolni csapágyainak élettartamát.

Ennek közvetlen eredményeként az NSK számos csapágy alapvető dinamikus terhelési besorolását vizsgálta felül anélkül, hogy a konstrukcióban vagy az anyagokban változás történt volna, miközben minden magasabb értékre továbbra is alkalmazza a megfelelő biztonsági ráhagyást. Ezzel a felülvizsgálattal például a tűgörgős csapágyak becsült élettartama a korábbinak akár kétszerese is lehet.

Még ennél is jobb, hogy a csapágyak alapvető dinamikus terhelési besorolásának javításával azok nagyobb terhelési körülmények között történő használatra is alkalmassá válnak, vagyis a cégek kisebb csapágyakat is kiválaszthatnak, amik továbbra is ugyanazt a funkciót képesek ellátni, mint nagyobb társaik. Ennek kézzelfogható előnyei a gépek méretének és súlyának csökkenése.

A végfelhasználók biztosak lehetnek abban, hogy az új csapágy-élettartam értékeket gondosan tanulmányozott, kiterjedt empirikus adatbázissal alátámasztott módszertan alapján határozzák meg. Minden új – és alapvetően magasabb – érték a biztonságos tartományon belül lesz. Az NSK kutatói és fejlesztői kvantitatív kiértékelési módszerrel határozták meg, hogy mely tényezők, illetve a szennyeződések száma és mérete miként befolyásolja a repedés terjedését a gördülőcsapágy acélban, A szimulációk lefuttatásához és elemzéséhez extrém számítási teljesítményű számítógépeket használtak.

Forrás: NSK

Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!