Structural Changes Induced by Rolling Contact Fatigue – Results from Rig Testing and Field Experience Translated title: Strukturelle Veränderungen durch Überrollbeanspruchung – Ergebnisse von Prüfstandversuchen und vom Einsatz im Feld

Abstract

Rolling element bearings are highly stressed in the contact area. For the design of these bearings both the knowledge of the acting contact stress and material and application specific stress limits are important. Data about stress limits are typically derived from rig testing results. Besides a statistic evaluation of life tests also an X-ray diffraction analysis of tested bearing components is possible. An X-ray analysis enables the detection of structural changes during the overrolling process. This kind of analysis can also be performed on bearings after use in field. A comparison between evaluation results from rig testing and from field experience enables the possibility to check the transferability from rig testing to the use in field. Several fatigue-exposed bearing components coming from different kinds of testing, were evaluated by X-ray diffraction analysis. Also, components from aeroengine bearings after use in field are investigated. All these bearing parts are made from M50, a high-speed steel which is used in critical aeroengine bearing applications. By comparing results from rig testing with results from use in field, it can be demonstrated, that it is possible to transfer findings from rig testing to the use in field.

Kurzfassung

Wälzlager sind hochbeanspruchte Maschinenelemente. Zur Auslegung dieser Lager sind Kenntnisse sowohl der im Wälzkontakt wirkenden Spannungen als auch der material- und anwendungsspezifischen Beanspruchungsgrenzen nötig. Daten über diese Beanspruchungsgrenzen werden typischerweise durch statistische Auswertung von Prüfstandversuchen gewonnen. Neben dieser Vorgehensweise kann auch eine röntgenografische Untersuchung von gelaufenen Teilen erfolgen. Eine derartige Analyse ermöglicht die quantitative Erfassung struktureller Veränderungen. Durch Vergleich entsprechender Ergebnisse an Teilen des Prüfstands und Teilen aus dem Feld kann die Übertragbarkeit der Prüfstandversuche auf reale Anwendungen geprüft werden. Ergebnisse röntgenografischer Untersuchungen an Lagerkomponenten aus verschiedenen Prüfstandversuchen werden mit Ergebnissen an Teilen aus dem Feldeinsatz verglichen und es kann gezeigt werden, dass wesentliche Ergebnisse aus den Prüfstandversuchen auf reale Anwendungen übertragen werden können.