Abstract

De convexiteitsverschuiving van rollen heeft een aanzienlijk effect op de levensduur van kegellagers. Door middel van eindige-elementenanalyse bespreekt dit artikel de veranderingen in contactspanning tussen rollen en de binnen- en buitenringloopbanen van lagers wanneer het convexiteitscentrum van taps toelopende rollen onder bepaalde belastingsomstandigheden naar beide uiteinden verschuift. De resultaten laten zien dat het convexiteitscentrum van taps toelopende rollen binnen een bepaald bereik naar het grote uiteinde van de rol kan verschuiven; Als dit bereik wordt overschreden, zal er een ernstig spanningsverschil optreden aan beide uiteinden van de rol, wat leidt tot vroegtijdig falen van de lagers. Bovendien mag het convexe midden van de rollen niet verschuiven naar het kleine uiteinde van de rol. Om de contactvermoeidheidslevensduur van lagers te verbeteren, is het noodzakelijk om de toegestane convexiteitsafwijking van rollen te bepalen.

Sleutelwoorden: kegellager; convexiteitsverschuiving; contactstress; eindige elementenanalyse

1 Inleiding

Kegellagers hebben de voordelen dat ze tegelijkertijd zowel axiale als radiale belastingen kunnen weerstaan, een groot draagvermogen-, kleine rolwrijving, hoge stijfheid en eenvoudige installatie. Ze worden veel gebruikt in grote mechanische apparatuur zoals auto's, spoorwegen, werktuigmachines, mijnen en de metallurgie. De convexiteitsoffsetfout tijdens de bewerking van logaritmische convexiteitsrollen en de roloffsetfout tijdens de montage hebben belangrijke gevolgen voor hun serviceprestaties en levensduur. Daarom is het noodzakelijk om een ​​redelijk foutbereik te bepalen.

De bepaling van de convexiteitsafwijking heeft een leidende betekenis voor het ontwerp en de toepassing van kegellagers. Reference gebruikt de eindige-elementenmethode om de spanningsverdeling van cilindrische rollagers onder bepaalde belastingsomstandigheden te analyseren, en geeft de convexiteitsoffset die kan worden gecontroleerd tijdens de aanpassing van logaritmische curverollen door de roloffset te analyseren. Referentie analyseert de formule voor het berekenen van de levensduur die van toepassing is op verschillende gemodificeerde rollen, wat aangeeft dat logaritmische curvemodificatie een bepaalde betekenis heeft voor het verbeteren van de levensduur van lagers. In dit artikel wordt het dubbel-rijige kegellager 353112 als voorbeeld genomen voor eindige-elementenanalyse om het redelijke bereik van de convexiteitsverschuiving en de invloed ervan op de verdeling van contactspanning te bestuderen.

2 eindige-elementenmodel van kegellagers

2.1 Offset van de convexiteit van de rol

Bij het ontwerp en de bewerking van conische rollen wordt vooral rekening gehouden met de vereisten voor de kenmerken van het werkoppervlak, dat wil zeggen de convexiteit en het bolvormige basisoppervlak van de rol. Voor convexiteitsrollen met logaritmische curve kunnen verschillende hoeveelheden convexiteit aan beide uiteinden van de rol worden bereikt door het midden van de effectieve lengte van de rol als coördinaatoorsprong enigszins te verplaatsen naar het grote uiteinde van de rol. Het schematische diagram van de convexiteitsverschuiving van de logaritmische krommerol wordt getoond in Figuur 1. De convexiteitsverschuivingsfout van een taps toelopende rol verwijst naar de verschuiving s tussen het symmetrische punt op de gewijzigde logaritmische krommerol en de coördinaatoorsprong o.

Figuur 1: Schematisch diagram van convexiteitsoffset van logaritmische curverol

2.2 Modellering

Het structurele schematische diagram van het dubbele- rij kegellager 353112 voor wielnaven van vrachtwagens wordt getoond in Figuur 2, en de belangrijkste structurele parameters staan ​​vermeld in Tabel 1.

Figuur 2: Schematisch diagram van kegellagerstructuur

Tabel 1 Belangrijkste structurele parameters van het lager

Het lagermateriaal is GCr15, de contactwrijvingscoëfficiënt tussen de rol en de binnen- en buitenloopvlakken is 0,1, de elastische modulus van het materiaal is 206 GPa en de Poisson-verhouding is 0,3. De maximale normale belasting op de rol bedraagt ​​7.000 N. Vanwege de symmetrische structuur hoeft slechts een 1/2 eindige elementenmodel te worden opgesteld.

Bij het opstellen van het model met eindige-elementensoftware worden afschuiningen en randen die weinig invloed hebben op de lagerspanning genegeerd, en wordt geen rekening gehouden met de effecten van axiale speling, radiale speling en smeeroliefilm op contactspanning. Het elementtype gebruikt een Solid185-element met 8-knooppunten, met 3 vrijheidsgraden per knooppunt, dat kan worden gebruikt om homogene solide structuren te simuleren. Na het snijden van de contactposities tussen de binnenste en buitenste ringloopbanen en de rollen, wordt de totale elementgrootte ingesteld voor de in kaart gebrachte maasverdeling, en wordt de geveegde maasverdelingsmethode toegepast voor andere onderdelen. Het minimale maaselement bij het gecodeerde deel is kleiner dan de halve contactbreedte, zoals weergegeven in Figuur 3.

Figuur 3: Eindige-elementenmodel

Er worden contactparen gemaakt met de binnen- en buitenringen van het lager als doeloppervlak en het roloppervlak als contactoppervlak, met een contactwrijvingscoëfficiënt van 0,1. Instellingen voor randvoorwaarden: Er worden symmetrische beperkingen toegepast op elke sectie van het lager, het buitenoppervlak van de buitenring is volledig beperkt vanwege de interferentiepassing met de lagerzitting, en de axiale vrijheidsgraad van de binnenring is beperkt. Bij belasting wordt het knooppunt in het symmetriecentrum van de binnenring genomen als het hoofdknooppunt, aangrenzende knooppunten worden geselecteerd als slaafknooppunten, en vervolgens worden alle knooppunten op het binnenoppervlak van de binnenring gekoppeld met de vrijheidsgraad in de y--richting (radiaal), en wordt de belasting uitgeoefend op het hoofdknooppunt.

3 Resultaten en analyse

Zonder convexiteitsverschuiving wordt de spanningsverdeling langs de rolgeneratrixrichting tussen de rol en de loopbanen van de binnen- en buitenring weergegeven in Figuur 4. Te zien is dat de maximale spanningswaarde tussen de rol en de binnenring zich bevindt op de positie iets links van het midden van de rol. De maximale spanningswaarde tussen de taps toelopende rol en de buitenring ligt echter dicht bij het midden van de rol en de spanningsverdeling is symmetrisch en uniform.

Figuur 4: Contactspanning tussen rol en binnen- en buitenringen zonder convexiteitscompensatie

Wanneer het convexiteitsmiddelpunt van de rol 0,4 mm naar het grote uiteinde van de rol en 0,2 mm naar het kleine uiteinde van de rol verschuift, wordt de verdeling van de contactspanning tussen de rol en de loopring van de binnenring langs de rolgeneratrix weergegeven in Figuur 5, en is de contactspanning niet symmetrisch en uniform verdeeld.

Afbeelding 5: Contactspanning tussen rol en binnenste loopbaan bij convexiteitscentrum van rolverschuivingen

Wanneer het convexiteitscentrum van de rol naar beide uiteinden verschuift, worden de veranderingen in de contactspanning tussen beide uiteinden van de rol en het loopvlak van de binnenring weergegeven in Figuur 6. Uit Figuur 6a blijkt dat onder dezelfde omstandigheden, naarmate de convexiteitsverschuiving toeneemt, de contactspanning aan het kleine uiteinde van de rol geleidelijk afneemt, terwijl de contactspanning aan het grote uiteinde van de rol snel toeneemt. Wanneer de offset groter wordt dan 0,2 mm, neemt het verschil in contactspanning tussen beide uiteinden van de rol snel toe. De situatie waarin het convexiteitscentrum naar het kleine uiteinde van de rol verschuift, wordt getoond in figuur 6b. Naarmate de offset toeneemt, begint het verschil in contactspanning tussen beide uiteinden van de rol aanzienlijk toe te nemen. Het is duidelijk dat de convexiteitsverschuiving van de rolgeneratrix zal leiden tot asymmetrie en niet-{8}}uniformiteit van de contactspanning tussen beide uiteinden van de rol en de loopbaan.

Figuur 6: Invloed van convexiteitscompensatie op contactspanning tussen beide uiteinden van de rol en de binnenste loopbaan

Figuur 7 is een kwantitatieve beoordeling van de invloed van de convexiteitsverschuiving op de contactspanning aan beide uiteinden van de rol. Naarmate de convexiteitsverschuiving toeneemt, neemt het relatieve verschil in contactspanning tussen beide uiteinden van de rol niet-lineair toe. Wanneer de convexiteitsafwijking naar het grote uiteinde groter is dan 0,1 mm, neemt het relatieve verschil in contactspanning tussen beide uiteinden van de rol snel toe, wat aangeeft dat een afwijking van 0,1 mm naar het grote uiteinde een keerpunt is. Op dit moment is het relatieve verschil tussen beide uiteinden van de rol ongeveer 20%, wat voldoet aan de maximaal toegestane relatieve fout van 25% in de techniek. Wanneer het convexiteitscentrum echter naar het kleine uiteinde verschuift, is het relatieve verschil in contactspanning tussen beide uiteinden van de rol groot en voldoet dit niet aan de technische voorwaarden. Om te voldoen aan de uniformiteit en symmetrie van de spanningsverdeling van het kegellager 353112 moet het convexiteitsmiddelpunt van de logaritmische curverol daarom binnen een afstand van 0,1 mm naar het grote uiteinde worden geregeld, en mag dit niet naar het kleine uiteinde worden verschoven.

Figuur 7: Relatie tussen convexiteitsmiddenoffset en relatieve spanningsverschil tussen beide uiteinden van de rol)

4 Conclusie

Bij het wijzigen van logaritmische curverollen moet de offset van het convexiteitscentrum van de rol strikt worden gecontroleerd; anders zal de contactspanning een complexe asymmetrie vertonen. Het convexiteitscentrum kan enigszins verschuiven naar het grote uiteinde. Voor lager 353112 moet het convexe midden van de rol binnen 0,1 mm verschoven worden naar het grote uiteinde, en het convexe midden mag niet verschuiven naar het kleine uiteinde van de rol.

20261 mei Week WBM Productaanbeveling

Modler eindvlakslijpgereedschap

Weichuang heeft nu de mogelijkheid om volledige gereedschappen te leveren voor de Modler conische rolslijplijn. Onze gereedschappen zijn goed gemonteerd in de modler centerloze slijpmachine en de modler eindvlakslijpmachine van de klant. En help de klant om hoge precisierollen te produceren tegen lage kosten.