偽ブリネル

偽ブリネリングは、腐食の有無にかかわらずフレッティングによって引き起こされるベアリングの損傷であり、^[1]ブリネリングに似た痕跡を引き起こしますが、原因は異なります。偽ブリネリングは、小さな振動^[2]または振動下で動作するベアリングで発生する可能性があります。^[3]

偽ブリネリングの基本的な原因は、ベアリングの設計に、レースウェイ内のすべてのベアリング表面の大きな回転運動なしに潤滑剤を再分配する方法がないことです。 ^[4]潤滑剤は、ベアリング表面が繰り返しあまり動かない小さな振動運動と振動中に負荷領域から押し出されます。^{[5]潤滑剤がないと、小さな振動運動が再び発生すると摩耗が増加します。結果として生じる}摩耗破片が酸化して研磨化合物を形成し、摩耗をさらに加速させる 可能性があります。

通常の動作では、転がり軸受のローラーとレースはグリースやオイルなどの潤滑剤の薄い層で分離されています。^{[6] [7] [8]} これらの潤滑剤は通常液体（固体ではない）のように見えますが、高圧下では固体として機能し、ベアリングとレースが接触しないようにします。^{[9] [10]}

潤滑剤が除去されると、ベアリングとレースが直接接触する可能性があります。ベアリングとレースは見た目には滑らかに見えますが、顕微鏡的には粗いです。したがって、各表面の高い部分は接触しますが、「谷」は接触しません。そのため、ベアリングの負荷ははるかに狭い領域に分散され、接触応力が増加し、^[11]各表面の破片が破損したり、圧力溶接されてベアリングが回転すると破損したりします。

破片は摩耗破片とも呼ばれます。摩耗破片は周囲の表面仕上げに比べて比較的大きいため、接触応力の高い領域が多く発生するため、問題となります。さらに悪いことに、通常のベアリングの鋼は酸化（錆び）し、^[12]摩耗を促進するより研磨性の高い化合物を生成します。

有限要素法の助けを借りて、偽ブリネリングのシミュレーションが可能です。シミュレーションでは、転動体と軌道面間の相対変位（滑り）と転がり接触部の圧力が決定されます。シミュレーションと実験の比較には、摩擦係数、滑り、および局所圧力の積である摩擦仕事密度が使用されます。シミュレーション結果は、重要なアプリケーションパラメータを決定したり、損傷メカニズムを説明したりするために使用できます。^[13]

偽ブリネリング機構の物理的シミュレーションは、1980年代からファフニールベアリング試験装置で標準化されており、2組のスラストボールベアリングが固定荷重で圧縮され、標準化された条件下でベアリングが偏心アームで振動します。これはASTM D4170規格にまとめられました。^{[14] [15]} 古い方法ではありますが、これは偽ブリネリングによる損傷を回避する必要があるグリースの主要な品質管理方法であり続けています。

偽ブリネリングは、1937 年にアルメンによって初めて言及されました。^[16]アルメンは、ホイール ベアリングが顧客によって使用される前に損傷していることを発見しました。さらに、ベアリングは自動車の長距離輸送でより損傷し、輸送の季節も影響していることを発見しました。ベアリングが損傷した原因は、輸送によって発生した微小振動^[17]でした。この小さな振動により疲労亀裂が発生し、続いて粒子が放出され、ボールとベアリング レースの接触領域が摩耗損傷し、典型的な摩耗損傷が発生します。この損傷はブリネリングに似ているため、偽ブリネリングと呼ばれました。^[18]

車両配送の問題は解決されましたが、現代の例も数多くあります。大きなメンテナンス上の問題は風力タービンのピッチベアリングで、このベアリング用に、偽ブリネリングによる損傷をほとんど起こさない特殊なグリースを開発する必要がありました。^{[19] [20]}同様の損傷は、使用中に振動を受ける電気および電子接点でも発生する可能性があります。航空宇宙および自動車コネクタ、さらにはリモコンの電池ボックスを考えてみてください。これらの領域の損傷はベアリングの偽ブリネリングほど深刻ではないかもしれませんが、損傷のメカニズムは似ており、接触部に粒子が生成され、電気接続に重大な影響を与える可能性があります。

また、この損傷により発電機やポンプが故障したり、修理が必要になったりする可能性があるため、通常は電源を切っておき、必要なときに作動させる予備ユニットを近くに置いておくのが一般的です。しかし驚くべきことに、作動中のユニットからの振動により、電源を切ってあるユニットのベアリングが故障することがあります。そのユニットの電源を入れると、ベアリングは損傷のために騒音を発することがあり、ユニットとそのベアリングが新品であっても、数日または数週間以内に完全に故障する可能性があります^{[21] [22]}。一般的な解決策としては、電源が入っていて振動しているユニットから予備ユニットを離しておく、予備ユニットのシャフトを定期的に（たとえば毎週）手動で回転させる、または定期的にユニットを切り替えて両方が定期的に（たとえば毎週）作動するようにするなどがあります。

最近まで、自転車のヘッドセットは、フォークの曲がりによって生じる小さな動きのために、「直進」ステアリング位置で誤ったブリネル現象が発生する傾向がありました。優れた最新のヘッドセットには、この曲がりに対応するためにプレーン ベアリングが組み込まれており、ボール レースは純粋な回転運動を提供します。 ^{[引用が必要]}

• エマーソンベアリングの偽ブリネルリングの写真
• 精密スピンドルの偽ブリネルリングの説明
• MRO Today のスペア部品のローテーション
• US Motors サービス速報のケーススタディ、説明、および写真 (PDF)