01 Importancia de las pruebas de fatiga de rodamientos

• Verificar el diseño y la teoría: Utilizar datos de prueba para validar la precisión y fiabilidad de los cálculos de resistencia de los rodamientos (como la resistencia al contacto y la resistencia a la fatiga por rodadura) basados en estándares como ISO, ABMA y JIS.
• Evaluar materiales y procesos: Comparar el impacto de diferentes materiales (por ejemplo, GCr15, acero para rodamientos 渗碳), procesos de tratamiento térmico (por ejemplo, temple y revenido, cementación y temple) y procesos de fabricación (por ejemplo, rectificado, superacabado) en la vida útil a la fatiga de los rodamientos.
• Establecer bases de datos básicas: Obtener curvas S-N (curvas de tensión-vida) y curvas P-S-N (curvas de probabilidad-tensión-vida) fiables para proporcionar datos brutos valiosos para el diseño posterior de rodamientos.
• Control de calidad y comparación: Servir como la inspección final de la calidad del producto o para comparar el rendimiento de los productos de rodamientos de diferentes proveedores.
• Investigar los mecanismos de fallo: Realizar una observación y análisis en profundidad de todo el proceso de inicio, propagación y fractura final de las grietas por fatiga para proporcionar direcciones para la mejora del diseño.

02 Diseño de rodamientos estándar

Características clave del diseño de los rodamientos estándar

• Parámetros geométricos estandarizados:
  • Dimensiones básicas: Adoptar valores estándar como el diámetro interior (d), el diámetro exterior (D) y el ancho (B) de acuerdo con las normas ISO o nacionales.
  • Parámetros de los elementos rodantes: Estandarizar el número, el tamaño y la forma (por ejemplo, esférico, cilíndrico) de los elementos rodantes para garantizar una distribución uniforme de la carga.
  • Sin modificaciones especiales: Evitar cualquier modificación estructural, como perfiles de caminos de rodadura optimizados o diseños de jaulas mejorados. Esto elimina el impacto de las modificaciones en la transferencia de carga, devolviendo las condiciones de prueba al estado operativo más básico y reflejando directamente el rendimiento intrínseco de los materiales y las tecnologías de procesamiento.
   
• Control estricto de materiales y procesos:
  • Lotes de material uniformes: Los rodamientos de la misma prueba deben estar hechos de acero del mismo lote para garantizar una composición química consistente.
  • Tratamiento térmico consistente: Todos los rodamientos se someten a tratamiento térmico en el mismo lote con los mismos parámetros de proceso, lo que garantiza una alta consistencia en indicadores clave como la dureza del núcleo, la dureza de la superficie, la profundidad efectiva de la capa de endurecimiento y el contenido de austenita residual.
  • Fabricación de alta precisión: Generalmente, se requiere que cumpla con la precisión de Grado 5 o superior especificada en las normas GB o ISO para minimizar la interferencia de los errores de fabricación en la distribución de la carga.
   

Tipos comunes de rodamientos estándar

• Rodamientos estándar ISO: Rodamientos estándar universales reconocidos internacionalmente, que definen parámetros geométricos unificados (por ejemplo, rodamientos rígidos de bolas de la serie 6200, rodamientos de rodillos cónicos de la serie 30200) y métodos de prueba. Ampliamente utilizados en pruebas de rendimiento de materiales y evaluación de lubricantes.
• Rodamientos de prueba estándar SKF: Desarrollados por el fabricante sueco de rodamientos SKF, con un estricto control de procesos y alta precisión dimensional. Comúnmente utilizados en pruebas avanzadas de vida a la fatiga y verificación de nuevos materiales.

03 Tipos de pruebas de fatiga

1. Prueba de fatiga por contacto rodante

• Propósito de la prueba: Determinar la capacidad del rodamiento para resistir el desprendimiento y la picadura de la superficie. Centrarse en la tensión de contacto máxima entre los elementos rodantes y los caminos de rodadura.
• Diseño de la prueba:
  • Banco de pruebas: En su mayoría adopta bancos de pruebas de circuito cerrado de flujo de potencia. Este sistema forma potencia cíclica internamente a través de un dispositivo de carga de par, que solo requiere un motor externo para compensar las pérdidas como la fricción, lo que lo hace eficiente energéticamente y de alto rendimiento.
  • Método de carga: Aplicar una carga cíclica constante (relación de tensión R ≈ -1 o R ≈ 0.1) al rodamiento de prueba, simulando la carga alterna durante el funcionamiento real.
  • Criterio de fallo: El punto final de la vida útil se determina cuando el área de desprendimiento de la superficie alcanza una proporción especificada del camino de rodadura (por ejemplo, 3% o 5%), o cuando se produce picadura destructiva (hoyos grandes y profundos que conducen a aumentos bruscos de la vibración y el ruido).
   
• Aplicación y salida:
  • Generar curvas S-N: Aplicando diferentes niveles de tensión a un grupo de rodamientos, registrar el número de ciclos hasta el fallo y trazar la curva S-N de fatiga por contacto rodante. Esta curva es la base fundamental para seleccionar la tensión admisible en el diseño de rodamientos.
  • Evaluar lubricantes: Esta prueba es un estándar clave para evaluar el rendimiento de extrema presión y anti-desgaste de los aceites para rodamientos. Diferentes formulaciones de lubricantes afectan significativamente la vida útil de picadura de las superficies de los rodamientos.
   

2. Prueba de fatiga de la jaula

• Propósito de la prueba: Evaluar la capacidad de la jaula para resistir el daño por fatiga bajo impacto y fricción cíclicos. Centrarse en las áreas de concentración de tensión de la jaula, como los bolsillos y las costillas.
• Diseño de la prueba:
  • Banco de pruebas: Utilizar bancos de pruebas especiales de fatiga de jaulas que simulan el estado de movimiento real de la jaula, incluyendo la velocidad de rotación, el impacto de los elementos rodantes y las condiciones de lubricación.
  • Método de carga: Aplicar cargas de impacto cíclicas a la jaula a través de elementos rodantes a una velocidad de rotación especificada, simulando la interacción dinámica durante el funcionamiento a alta velocidad.
  • Criterio de fallo: Determinar el fallo cuando la jaula presenta grietas, deformaciones o roturas que afectan el funcionamiento normal del rodamiento.
   
• Aplicación y salida:
  • Optimizar el diseño de la jaula: Proporcionar soporte de datos para mejorar la resistencia estructural de la jaula, la selección de materiales y los procesos de fabricación.
  • Verificar la vida útil: Asegurar que la jaula pueda coincidir con la vida útil general del rodamiento en condiciones de funcionamiento extremas.
   

04 Procedimientos y análisis de la prueba

Planificación de la prueba