PROJECT ANALYTICAL ESTIMATION OF ROLLING BEARING LIFE BY BACK-TO-BACK ENDURANCE CRITERION

The PURPOSE of the paper is development of a kinetic model of rolling bearing failures based on the energy criterion of contact strength (life) of elements and a theoretical evaluation of the temperature-strength parameter effect on their durability. METHODS. The methods of analysis and synthesis of the physical theory of technical object reliability and the thermodynamic concept of solids strength are used when constructing a model of parametric failures. The theoretical studies employ the methods of mathematical modeling of damage and destruction processes of the most loaded volumes of surface layer material in rolling bearings elements without additional model or full-scale experiments. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The paper demonstrates the setting of the boundary-value problem for bearings with a rotating inner ring as an example. The formulation of the problem takes into account the effect of the main parameters characterizing geometry of the elements, operation and temperature conditions, contacting surface microgeometry, lubrication conditions, magnitude of contact stresses, properties of element material, etc. on the bearing life. The analytical solution of the problem is presented for the boundary conditions of single-row ball bearings no. 309. The theoretical studies have shown that variation of the temperature only within the operating range can result in the alteration of their service life calculated based on the known dependence by more than two orders of magnitude. CONCLUSION. The methodology for constructing the models of rolling bearing failure by the energy criterion of back-to-back endurance is formulated on the basis of modern achievements in the physical theory of machine part reliability and the kinetic approach to the damageability and destruction of structural materials. When constructing the models of parametric reliability all the main design and technological performance parameters as well as the properties of the bearing element materials are taken into account. An implementation example of the model of ball bearing failures has shown that the possibility of the theoretical study of the influence of various parameters on the value of their project life without any additional experiments distinguishes the proposed kinetic approach from the known identical experimental dependence.

rolling bearings, kinetic model of failures, durability, service life, forecasting, energy criterion, back-to-back endurance

1. Проников А.С. Параметрическая надежность машин. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 560 с.

2. Antsupov A.V., Antsupov A.V. (jun), Antsupov V.P. Designed assessment of machine element reliability due to efficiency criteria // Vestnik Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov. 2013. No. 5 (45). 62-66.

3. Анцупов А.В. (мл.), Анцупов А.В., Анцупов В.П. Развитие теории прогнозирования надежности деталей машин // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2014. № 2. С. 26-32.

4. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. М.: Наука, 1974. 560 с.

5. Федоров В.В. Кинетика повреждаемости и разрушения твердых тел. Ташкент: Изд-во «Фан» УзССР, 1985. 165 с.

6. Анцупов А.В. (мл.), Анцупов А.В., Анцупов В.П. Теория и практика обеспечения надежности деталей машин по критериям кинетической прочности и износостойкости материалов. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. 308 с.

7. Анцупов А.В. (мл.), Анцупов А.В., Анцупов В.П. Аналитический метод проектной оценки ресурса элементов металлургических машин // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Том 60. № 1. С. 30-35.

8. Иванова В.С. Синергетика. Прочность и разрушение металлических материалов. М.: Наука, 1992. 160 с.

9. Федоров В.В. Основы эргодинамики и синергетики деформируемых тел. Основы эргодинамики деформируемых тел. Калининград: Изд-во ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2014. Ч. 3. 222 с.

10. Панин В.Е., Федоров В.В., Ромашов Р.В. Явление структурно-энергетической аналогии процессов разрушения и плавления металлов и сплавов // Синергетика и усталостное разрушение металлов: сб. науч. тр. Москва, 1989. С. 29-44.

11. Бартенев Г.М. Прочность и механизм разрушения полимеров. М.: Химия, 1984. 280 с.

12. Ибатуллин И.Д. Кинетика усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоев. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2008. 387 с.

13. Федоров В.В. Термодинамические аспекты прочности и разрушения твердых тел. Ташкент: Изд-во «Фан» УзССР, 1979. 168 с.

14. Анцупов (мл.) А.В., Анцупов А.В., Анцупов В.П., Слободянский М.Г., Русанов В.А. Энерго-механическая концепция прогнозирования ресурса узлов трения по критерию износостойкости элементов // Трение и износ. 2016. Т. 37. № 5. С. 636-642.

15. Булер П. Физико-химическая термодинамика вещества. СПб.: Янус, 2001. 192 с.

16. Френкель Я.И. Введение в теорию металлов. Л.: Наука, 1972. 424 с.

17. Журков С.Н., Нурзуллаев Б.Н. Временная зависимость прочности при различных режимах нагружения // Журнал технической физики. 1953. Т. 23. №10. С. 1677-1689.

18. Федоров В.В. Термодинамические аспекты прочности и разрушения твердых тел. Ташкент: Фан, 1979. 168 с.

19. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976, 608 с.