Распределение нагрузки между телами качения роликовых подшипников

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Разработана методика определения степени нагруженности тел качения в рабочей зоне роликовых радиальных однорядных подшипников, согласно которой распределение нагрузки между телами качения в рабочей зоне данных подшипников зависит от их расположения в этой зоне и размеров контактной площадки между максимально нагруженным телом качения и наружным кольцом подшипника. Используя разработанную методику, для конкретных примеров выполнен расчет радиальной силы, действующей на подшипник. В результате получено соотношение между радиальной силой подшипника и силой, действующей на наиболее нагруженное тело качения, которое отличается от принятого в современной практике расчета данных подшипников. Показано также, что данное соотношение не является постоянным, а зависит от величины силы, действующей на наиболее нагруженное тело качения, и размеров колец и тел качения подшипника. В этой связи для определения максимальной нагрузки на тела качения-ролики в рабочей зоне подшипника с помощью разработанной методики предлагается использовать метод итераций или последовательных приближений, сущность которого состоит в первоначальном приближенном определении силы, действующей на наиболее нагруженное тело качения, последующем определении нагрузки на подшипник и сравнении ее с действительной силой. Многократно повторяя этот процесс, можно получить максимальную силу, действующую на тела качения в рабочей зоне подшипника с любой степенью точности.

Полный текст

Подшипники качения - это опоры валов и вращающихся осей, которые ориентируют их в пространстве и воспринимают действующие на них нагрузки. Причем характер опор зависит от схемы нагружения подшипников. Это может опора, заделка [1-5]. Подшипники качения состоят из наружного и внутреннего колец, тел качения (шариков или роликов) и сепаратора, разделяющего тела качения. Наиболее часто применяются шариковые подшипники. Роликовые подшипники используются там, где не подходят шариковые вследствие больших статических и динамических нагрузок. Работоспособность подшипников в значительной степени зависит от контактных напря- жений между телами качения и кольцами. Максимальные контактные напряжения возникают на поверхности наиболее нагруженного тела качения. Для их определения необходимо знать закон распределения нагрузки между телами качения. Данная задача носит название задачи Штрибека. Она довольно просто решается для шариковых подшипников. Для роликовых подшипников решение отсутствует. В литературе [6-12] имеются достаточно подробные сведения о специфике работы, характере контактного взаимодействия тел качения с кольцами роликовых подшипников. Однако для решения данной задачи их явно недостаточно. Поэтому задача о нахождении силы, действующей на максимально нагруженное тело качения роликовых подшипников, является довольно актуальной. Рассмотрим роликовый радиальный подшипник. При приложении к подшипнику с углом контакта =0радиальной силы
×

Об авторах

Юрий Вениаминович Белоусов

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет); Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: juvbelousov@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7591-8313
SPIN-код: 7102-6966

кандидат технических наук, доцент кафедры основ конструирования машин, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана; доцент департамента строительства инженерной академии, Российский университет дружбы народов

Москва, Россия

Список литературы

  1. Кириловский В.В., Белоусов Ю.В. Теоретическое обоснование новых особенностей работы подшипников качения в условиях комбинированного нагружения // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2021. T. 18. № 2. С. 184-195. http//doi.org/10.22363.2312-8143-2021-22-2184-195.
  2. Кириловский В.В., Белоусов Ю.В. Экспериментальная проверка новых особенностей работы подшипников в условиях комбинированного нагружения // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2021. Т. 17. № 3. С. 278-287. http//doi.org/10.22363/1815-5235-2021-17-278-287
  3. Белоусов Ю.В., Кириловский В.В., Рекач Ф.В. Исследование влияния степени соприкосновения поверхностей качения на контактные напряжения в шариковых радиальных подшипниках // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2022. Т. 23. № 3. С. 213-223. http://doi.org/10.22363/2312-8143-2022-23-3-213-223
  4. Орлов А.В. Повышение статической грузоподъемности шарикоподшипников // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2009. № 5. С. 67-70. EDN: KUIAEH
  5. Полубарьев И.Н., Дворянинов И.Н., Салиев Е.Р. Экспериментальная проверка нового подхода к определению нагрузок, действующих на шариковые радиальные однорядные подшипники // Форум молодых ученых. 2017. № 9 (13). С. 591-600. EDN: ZSJYWB
  6. Bogdański S., Trajer M.A. Dimensionless multisize finite element model of a rolling contact fatigue crack // Wear. March 2005. Vol. 258. Iss. 7-8. P. 1265- 1272. https://doi.org/10.1016/j.wear.2004.03.036
  7. Golmohammadi Z., Sadeghi F. A 3D finite element model for investigating effects of refurbishing on rolling contact fatigue // Tribology Transactions. 2020. Vol. 63. Iss. 2. P. 251-264. https://doi.org/10.1080/10402004.2019. 1684606
  8. Paulson N.R., Evans N.E., Bomidi J.A.R., Sadeghi F., Evans R.D., Mistry K.K. A finite element model for rolling contact fatigue of refurbished bearings // Tribology International. 2015. Vol. 85. P. 1-9. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2014.12.006
  9. Weinzapfel N., Sadeghi F., Bakolas V. A 3D finite element model for investigating effects of material micro- structure on rolling contact fatigue // Tribology and Lubrication Technology. 2011. Vol. 67. Iss. 1. P. 17-19.
  10. Abdullah M.U., Khan Z.A., Kruhoeffer W., Blass T. A 3D finite element model of rolling contact fatigue for evolved material response and residual stress estimation // Tribology Letters. 2020. Vol. 68. P. 122. https://doi.org/10.1007/s11249-020-01359-w
  11. Lin H., Wu F., He G. Rolling bearing fault diagnosis using impulse feature enhancement and nonconvex regularization // Mechanical Systems and Signal Processing. 2020. Vol. 142. https://doi.org/10.1016/j.ymssp. 2020.106790
  12. Wang H., Du W. A new K-means singular value decomposition method based on self-adaptive matching pursuit and its application in fault diagnosis of rolling bearing weak fault // International Journal of Distributed Sensor Networks. 2020. Vol. 16. Iss. 5. https://doi.org/10.1177/1550147720920781
  13. Носов В.Б., Карпухин И.М., Федотов Н.Н. Подшипниковые узлы современных машин и приборов: энциклопедический справочник. М.: Машиностроение, 1997. 640 с.
  14. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. М.: Наука, 1975. 576 с.
  15. Gaikwad J.A., Gholap Y.B., Kulkarni J.V. Bearing fault detection using Thomson’s multitaper periodogram // 2018 Second International Conference on IntelligentComputing and Control Systems (ICICCS). 2018. P. 1135- 1139. https://doi.org/10.1109/ICCONS.2018.8663183
  16. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. Изд. 10-е, стер. М.: Наука, 1964. 608 с.
  17. Перель Л.Я., Филатов А.А. Подшипники качения: расчет, проектирование и обслуживание опор: справочник. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1992. 608 с.
  18. Smith W.A., Randall R.B. Diagnostics using the case western reserve university data: a benchmark study // Mechanical Systems and Signal Processing. 2015. Vol. 64-65. Р. 100-131. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2015.04.021
  19. Gao Z., Lin J., Wang X., Xu X. Bearing fault detection based on empirical wavelet transform and correlated kurtosis by acoustic emission // Materials. 2017. Vol. 10. Iss. 6. P. 571. https://doi.org/10.3390/ma10060571

© Белоусов Ю.В., 2024

Ссылка на описание лицензии: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/legalcode

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах