ВДОСКОНАЛЕНА ІНЖЕНЕРНА МОДЕЛЬ РОЗРАХУНКУ РАДІАЛЬНОЇ ЖОРСТКОСТІ РОЛИКОВИХ ПІДШИПНИКІВ

Автор(и)

  • Валерій Львович Хавін Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-4827-6474
  • Борис Миколайович Киркач Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Ukraine https://orcid.org/0000-0003-4594-557X
  • Сергій Юрійович Шергін Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Ukraine https://orcid.org/0009-0000-3449-2064

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-004X.2023.2(8).17

Ключові слова:

квазістатичні моделі роликових підшипників, ефективна чисельно-аналітична модель розрахунку констант радіальної жорсткості

Анотація

В роботі представлений аналіз квазістатичних моделей та обґрунтовано вибір найбільш ефективної інженерної моделі для розрахунку радіальної жорсткості роликових підшипників. Проведено аналіз квазістатичних моделей розрахунку жорсткості роликових підшипників, який полягає в чисельно-аналітичному моделюванні співвідношень сила-переміщення в умовах контактної взаємодії. Відзначено, що для роликових підшипників частіше використовуються напівемпіричні залежності, що  запропоновані  Палмгреном, Джонсом і Харрісом. Для всіх чисельно-аналітичних квазістатичних моделей роликових підшипників введена узагальнююча залежність зв'язку між силою і переміщенням при контакті в рамках теорії контакту по Герцу , де характеристики жорсткості визначаються рішенням відповідної контактної задачі. Наведено числові значення констант, які отримані декількома авторами на основі емпіричних підходів або приблизного рішення контактної задачі по Герцу для сталевих підшипників. У даній роботі представлений аналіз квазістатичних моделей розрахунку жорсткості і обґрунтовано формування найбільш ефективної інженерної моделі для розрахунку констант радіальной жорсткості роликових підшипників. Для рішення контактної задачі окремого елемента кочення і доріжок кочення використана скінченноелементна періодична модель, що складається з двох половинок елемента кочення, які контактують окремо з частиною внутрішнього і зовнішнього кілець підшипника відповідно та мають фізично обгрунтовані граничні умови. Трудовитрати і комп'ютерний час, необхідний для реалізації запропонованого підходу, менше, ніж при використанні методу кінцевих елементів для визначення жорсткості «в лоб» для кожного окремого підшипника, що робить цю модель ефективною інженерною моделлю розрахунку жорсткості роликових підшипників.

Біографії авторів

Валерій Львович Хавін, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Кандидат технічних наук, професор

Борис Миколайович Киркач, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Кандидат технічних наук, професор

Посилання

A. Palmgren, Ball and Roller Bearing Engineering, Philadelphia, Burban, 1959

Jones, A. B. (1960), “A General Theory for Elastically Constrained Ball and Radial Roller Bearings,” Transactions of the ASME. Series D, Journal of Basic Engineering, 82, pp 309-320.

Harris, T. A. (1966), Rolling Bearing Analysis, John Wiley

Gupta, P. K. (2002), “On a Kinematic Hypothesis forAngular Contact Ball Bearings,” ASTM Symposium on Rolling Element Bearings, Orlando, FL, April 22-24, 2002, pp 39-47.

J. M. de Mul, J. M. Vree, and D. A. Maas, “Equilibrium and associated load distribution in ball and roller bearings loaded in five degrees of freedom while neglecting friction—part I: general theory and application to ball bearings,” Journal of Tribology, vol. 111, no. 1, pp. 142–148, 1989.

J. M. de Mul, J. M. Vree, and D. A. Maas, “Equilibrium and associated load distribution in ball and roller bearings loaded in five degrees of freedom while neglecting friction—part II: application to roller bearings and experimental verification,” Journal of Tribology, vol. 111, no. 1, pp. 149–155, 1989.

V.-C. Tong and S.-W. Hong, “Characteristics of tapered roller bearing subjected to combined radial andmoment loads,” InternationalJournal of Precision Engineering and Manufacturing Green Technology, vol. 1, no. 4, pp. 323–328, 2014.

V. Tong and S. Hong, “Study on the stiffness and fatigue life of tapered roller bearings with roller diameter error,” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, vol. 231, no. 2, pp. 176–188, 2016.

T. C. Lim and R. Singh, “Vibration transmission through rolling element bearings, part I: bearing stiffness formulation,” Journal of Sound and Vibration, vol. 139, no. 2, pp. 179–199, 1990

T. Lim and R. Singh, “Vibration transmission through rolling element bearings, part V: effect of distributed contact load on roller bearing stiffness matrix,” Journal of Sound and Vibration, vol. 169, no. 4, pp. 547–553, 1994.

Y. Guo and R. G. Parker, “Stiffness matrix calculation of rolling element bearings using a finite element/contact mechanics model,” Mechanismand Machine _teory, vol. 51, pp. 32–45, 2012.

H. Sjovall, “Belastningsfordelningen inom kul-och rullager vid givna yttre radial-och axialbelastningar,” Teknisk Tidskrifr. Mekanik, 1933.

J. Brandlein, P. Eschmann, L. Hasbargen et al., Ball and Roller Bearings: Teory, Design, and Application, John Wiley & Sons, Ltd, 3rd edition, 1999

L. Houpert, “A Uniform analytical approach for ball and roller bearings calculations,” Journal of Tribology, vol. 119, no. 4, pp. 851–858, 1997

L. Jiwei and L. Tianyu, Analysis, Calculation and Application of Rolling Bearing, Machinery Industry Press, 2009

S. Kabus, M. R. Hansen, and O. O. Mouritsen, “A new quasistatic multi-degree of freedom tapered roller bearing model to accurately consider non-Hertzian contact pressures in timedomain simulations,” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal ofMulti-body Dynamics, vol. 228, no. 2, pp. 111–125, 2014.

Khavin V., Kyrkach B., Pogorilov S., Sherhin S. An effective model for calculating the nonlinear rigidity of ball bearings. // Bulletin of the National Technical University «KHpi» . Series: Techniques in a machine industry. 2023.–№1(7). – pp.82–93.

Yuan Kanga,_, Ping-Chen Shen, Chih-Ching Huangc, Shyh-Shyong Shyrc, Yeon-Pun Chang “A Modification of the Jones- Harris Method for Deep-Groove Ball Bearings,” Triboogy International, Vol. 39, No. 11, 2006, pp. 1413-1420. http://dx.doi.org/10.1016/j.triboint.2005.12.005.

Alberto Gabrielli , Mattia Battarra , and Emiliano Mucchi A Critical Analysis of Finite-Element Modeling Procedures for Radial Bearing Stiffness Estimation Mathematical Problems in Engineering Volume 2021, Article ID 9955398, 18 pages https://doi.org/10.1155/2021/9955398

R. Stribeck, “Ball Bearings for Various Loads,” Transactions of the ASME, Vol. 29, 1907, pp. 420-463

A new approach for the load calculation of the most loaded rolling element for the rolling bearing with internal radial clearance - The case study Radoslav Tomović .Original Article : March 19th, 2020 DOI: https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-17922/v1

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-11-03