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博猫娱乐手机版滚子轴承有关空心度接触负荷等
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  博猫娱乐平台登录对于力学机能阐发是滚动轴承阐发的根基内容,其首要的问题是其接触应力和变形的计较,滚子轴承也不破例。正在静负荷感化下,圆柱滚子轴承套圈滚道取滚动体的接触面将扩展为一矩形面,而圆锥滚子轴承因为表里接触角分歧的来由,受载后滚道-滚动体之间的接触面将扩展为一梯形面。对圆柱滚子轴承静态接触特征阐发考虑空心度、凸度、滚子的偏斜等要素的研究比力全面,而对于圆锥滚子轴承这些方面的研究相对较少,因而本文将沉点阐发超零临速球磨机从轴承-32216圆锥滚子轴承正在静载荷感化下的接触应力和变形等接触特征,以分解旋起色械中的滚子轴承根基力学机能,为动力学机能的阐发供给对比取参照。

  单列圆锥滚子轴承一般由表里衣圈、滚动体、连结架构成。其内圈和一组锥形滚子包含成为一个内圈组件,可以或许同时承受轴向和径向载荷的结合感化,忽略筐形连结架,常用来对其进行静态力学机能阐发时的内部布局如下图1所示:

  滚动轴承承受的负荷是通过滚动体由一个套圈传送到别的一个套圈,反之亦然。正在圆锥滚子轴承中,做为滚动体的圆锥滚子会遭到表里滚道以及起指导感化大挡边所的三个接触力的感化,即滚子-套圈滚道、滚子-内圈挡边载荷。具体受力环境如图2所示,轴承负荷分布图如图3:

  取一个滚子1/2对称模子,即单滚子-套圈三维模子做为研究对象。正在静力学阐发中,不合错误连结架建模,但考虑其对滚动体的束缚感化。忽略轴承布局中的倒圆倒角等次要要素以削减计较机的运转时间提高效率。采用SOLID185号单位类型,材料为轴承钢,表里衣圈、滚子的泊松比为0.3,弹性模量为2.07E05MPa,摩擦因数取为0.005。滚子和套圈均采用六面体网格划分,正在滚子取滚道的接触线部位进行网格细化以提高计较精度。成立的无限元模子如图所示:

  图4 圆锥滚子轴承无限元模子 图5 滚子—套圈接触对 图6 鸿沟前提和载荷

  由图4的无限元模子可看出:接触对存正在于圆锥滚子轴承的表里衣圈取滚动体之间,且正在滚道上呈线接触,受压后扩展为梯形面。正在进行接触阐发时,接触面上彀格的划分和接触副单位选项的设置至关主要,采用“面-面”接触类型,将滚动体做为刚性方针面,用 Targe170 单位来模仿,将内圈表里概况取外圈内概况为柔性接触面,用 Conta174 单位来模仿。设置的表里衣圈的法向接触因子FKN别离为1和1.2,穿透容差因子FTOLN均为0.1,初始闭合因子ICONT别离为0.001和0.005,其他实采用默认值,生成的接触对如图5所示。正在进行无限元求解之前,设定整个轴承系统的轴向为Y标的目的,并考虑到轴承正在现实工况中的安拆定位环境,对模子进行鸿沟前提束缚和载荷如下:a.内套圈:大小端面位移束缚UY=0,,对剖面临称鸿沟束缚前提UZ=0;耦合内概况节点正在径向和周向度,以构成刚性区域,避免应力集中。正在内圈内概况取接触线个节点上径向载荷;b.外衣圈:外概况位移束缚UX=0,UY=0,UZ=0,以模仿轴承座的刚性束缚,而且正在柱坐标系下,对剖面临称束缚c.滚动体:正在柱坐标系下对两头对称平面临称束缚,对滚子的两个端面轴向的位移束缚,以模仿连结架的束缚感化;

  对圆锥滚子轴承内圈内概况3.1kN~18.6kN的集中载荷,载荷平均分派到套圈取滚子的接触线个节点上。了载荷和鸿沟前提束缚的轴承无限元模子见图6。取滚子取滚道接触线的中点,得分歧径向外载荷感化下该模子的无限元阐发值,理论计较值正在Matlab软件入彀算获得,并定义误差率为(|无限元值-理论值|/理论值)×100%,成果别离见表1和表2:

  由表1的对比阐发能够看出,可知对于滚道取滚动体之间的弹性变形的计较,因为三维仿实接触模子并非抱负线接触,正在接触变形的计较上,无限元方式取保守的理论方式的成果存正在必然程度的误差,可是关于弹性变形随载荷的变化的趋向的描述是精确的,具有必然的可参考性。由表2对比阐发能够看出,对于轴衔接触应力无限元取理论计较的最大误差为11.3%,曲不雅的图形暗示如图7所示。所以该模子对于阐发单滚子轴承的接触应力的求解比力精确,精度也是脚够的。

  选用空心度为30%~90%的圆锥滚子轴承为研究对象,对圆锥滚子轴承进行关于空心度摸索性研究。其无限元模子别离见图。以内圈分歧载荷前提下的弹性变形量取接触应力为例,对于空心圆锥滚子轴承的无限元模子,计较内圈受分歧载荷前提下的弹性变形量取接触应力,对比阐发分歧空心率和载荷对弹性变形和接触应力的影响纪律如图8、图9所示:

  图8 分歧空心度圆锥滚子轴承弹性变形 图9 分歧空心度圆锥滚子轴衔接触应力值

  为了更曲不雅地探究空心率对受载圆锥滚子轴承分析应力影响,现提取实心滚子、空心度为45%,空心度为90%的圆锥滚子轴承,受12.4kN的集中力时滚子的等效应力如图10、图11、图12。阐发成果表白合适空心度的圆锥滚子轴承的弹性变形量取等效应力变化相对较小,承载能力变化不大,而轴承本身的质量和接触应力减小幅度较大,这种变化既有益于改善轴承的动态特征和振动特征,从刚度上可以或许达到利用要求,又有益于改善圆锥滚子轴承的委靡寿命和靠得住性,此计较模子和阐发成果为圆锥滚子轴承的优化设想供给了理论根据。

  图10 实心圆锥滚子轴承等效应力云图 图11 45% 圆锥滚子轴承 图12 90%圆锥滚子轴承

  起首正在ANSYS前处置中成立32216圆锥滚子轴承的三维实体模子,为了便于划分网格时对滚动体-套圈接触部位进行细化,将圆锥滚子轴承各组件先辈行朋分(DVIDE),之后再粘接(GLUE)起来,以应力的传送取变形的持续性。成立的实体模子如图13所示,然后进行网格划分。此中表里衣圈、圆锥滚子的材料均为轴承钢,材料参数取单位类型取单滚子轴承阐发模子不异。为了提取的滚动轴承分析应力和变形等参数的切确性,正在滚子-套圈接触线部位进行网格细化节制,接触处的宽度为0.2226mm,低于计较所得接触区半宽,能够无效进行接触特征阐发。操纵扫掠(SWEEP)划分网格体例对表里圈、圆锥滚子进行六面体实体网格划分,完成网格划分之后模子生222360个节点、223410个单位。接触对采用前面的参数进行设置。最一生成的无限元模子如图14所示:

  图13 32216圆锥滚子轴承三维实体模子 图14 32216圆锥滚子轴承无限元模子

  模仿圆锥滚子轴承正在轴承座中的安拆,外圈固定正在轴承座中,内圈取轴颈为过盈共同,并进行轴向定位以防止其受载时发生轴向窜动,因而对模子定义鸿沟前提,如图15所示:

  (3)筐形连结架对圆锥滚子有感化,将滚子上的取表里圈接触线的平面上的节点扭转到柱坐标系下,束缚轴向和周向的度;

  (4)一般滚动轴承内圈是取轴同步扭转,内圈取轴颈之间为过盈共同体例,耦合内圈所有节点的度,使其正在遭到集中力载荷感化时不会发生应力集中和发生局部变形;

  (5)将3.1kN的径向载荷以集中力的形式到内圈内概况,平均分派到力的感化线个节点上,每个节点承受负荷为0.1kN。

  图16载荷为3.1kN时圆锥滚子轴承轴衔接触应力云图 图17径向载荷为3.1kN时滚动体单位接触变形云图

  对了鸿沟前提取载荷的滚子轴承使用ANSYS中的阐发东西进行静力学求解。求解完成后,正在通用后处置器中查看相关成果。此中套圈接触单位上的接触应力云图和滚子单位上发生的弹性接触变形别离如图16、图17所示:

  (1)最大接触应力发生正在处于径向力感化线正对的圆锥滚子,两个套圈和滚子之间发生接触负荷的接触只发生正在径向力感化90°范畴内的9个滚子,其余11个圆锥滚子不发生接触,也就是说所处于径向载荷区域内的承受静力载荷的滚子数目为9个,这取关于滚子轴承径向零逛隙承载区域为半圈受载成果是分歧的。

  (2)滚子-外圈滚道之间的弹性接触变形要小于滚子-内圈滚道的弹性接触变形,这是由于前者的分析曲率半径大于后者的分析曲率半径,而正在取外圈接触区域滚子大端的弹性接触变形为最大,则是因为此处的分析曲率半径为最大,而且正在建模时没有对滚子进行倒圆角的工艺处置以致呈现必然的应力集中,而略高于理论计较成果,但取之前的理论阐发成果总体上具有较好的分歧性。

  提取滚子轴承各部件的分析应力云图以对滚动轴承进行全体机能的评价,如图18、图19、图20所示:

  图18 径向载荷为3.1kN时分析应力云图 图19 内套圈分析应力云图 图20 外衣圈分析应力云图

  由图能够看出,分析应力同接触应力类似,次要发生正在滚动轴承的承载区;由图的套圈分析应力云图能够曲不雅地看到,应力分布是大致呈细长的梯形分布,仅正在滚子的端部存正在应力集中,仿实成果取理论大体上比力分歧。

  对于合适空心度的空心圆锥滚子轴承,对其进行全体接触特征阐发,获得的成果类似,此处不再做反复阐发。

  基于无限元法,使用ANSYS成立了滚子轴承静力学接触阐发模子,提取接触特征参数取典范解析解做对比阐发,而且探究了空心度对圆锥滚子轴承弹性变形和接触应力的影响。次要结论有:无限元计较成果和理论解析解比力分歧,申明了使用无限元软件ANSYS对滚子轴承进行静态接触特征阐发是可行的;合适空心度的圆锥滚子轴承从刚度上可以或许达到利用要求,又有益于改善圆锥滚子轴承的委靡寿命和靠得住性,阐发成果为圆锥滚子轴承的优化设想供给了理论根据。