Abstrakt: Kronen af modificeret generatrix -rulle af cylindriske rullelejer til højhastigheds jernbanepassagertræner er blevet undersøgt ved hjælp af den endelige elementmetode . Effekten af rullehøjning på kontaktspændingen og tilsvarende stress er blevet analyseret, og den optimale krone er blevet bestemt .}}
Nøgleord: Lejer til højhastigheds jernbanepassagertræner; kroning; Kontakt stress
1. Forord
Rolling bearings are the most widely used type of mechanical components and also one of the most vulnerable components. In the field of rail transit, rolling bearings are one of the key components for the safe operation of railway locomotives and vehicles. The condition of their operation directly affects the safety of train operation, and their failure is related to the safety of transportation. High speed has Bliv hovedretningen for udvikling af jernbanepassagertransport i Kina . Den maksimale driftshastighed for højhastigheds passagertog i Kina når 200 km/t . i øjeblikket, den maksimale driftshastighed for højhastighedstog i Tyskland, Frankrig, Japan og Spanien er ikke mindre end 300 km/t, og den maksimale driftshastighed for højhastighedstog er nået 350 km/t . Med den kontinuerlige forbedring af driftshastigheden på jernbanepassagerbiler, vil højprestans højhastighedspassagerbiler være vidt brugt, og højhastigheds jernbanepassagerbiler er blevet en af de vigtigste faktorer, der påvirker hastighedsstigningen af jernbanepassenernes biler {{{15} på grund af forskellige faktorer, såsom designfaktorens kapacitet og fremstillingsstigning af niveauer af NJ (P) 3226X1 passenger car bearings produced domestically are currently only suitable for vehicles operating at speeds below 160km/h, severely restricting the normal development of the domestic high-speed railway passenger car industry. At present, high-speed railway passenger cars in China that operate at speeds above 200km/h all use imported matching bearings. To meet the needs of Storskala hastighedsforøgelse af jernbanepassagerbiler, det er blevet presserende at udføre speciel forskning på højhastigheds jernbanepassagerbillejer med en hastighed på 200-250 km/h for at erstatte import .
At present, the service life of cylindrical roller bearings in China is only equivalent to 1/12 to 1/8 of similar products in developed countries, and the failure rate of rollers accounts for 80% and 34.5% respectively at home and abroad. One of the main reasons is that most domestically designed rollers do not have convexity, resulting in a singular distribution of edge pressure at both ends of the roller during operation (i.e. edge effect), causing premature fatigue wear and failure at both ends of the roller. The application of convexity technology is an effective measure to change this phenomenon. Both theory and practice have shown that the geometric characteristics of the roller surface, or the type of its generatrix, have a decisive impact on its load-bearing capacity and contact fatigue life. The application of convexity technology can effectively improve the pressure distribution in the rolling contact area, reduce or eliminate pressure concentration at the edge of the roller, reduce temperature rise, and facilitate the formation of elastic fluid lubrication, thereby reducing the vibration and noise of the bearing and improving its service Liv . universelle lejer vedtager en ny struktur og optimerer internt design, mens de samme eksterne dimensioner markant kan øge de nominelle dynamiske og statiske belastninger af lejerne, forbedre deres levetid og dynamiske ydelse.
På grund af den stigende kompleksitet af rullemodifikationsdesign er beregningsbelastningen af den tilsvarende konveksitetsstressanalyse også kraftigt forøget . Traditionelle beregningsmetoder er ikke længere egnede til moderne designkrav, og kontaktanalysen mellem ruller og racerways er et ikke -statisk problem . Det er vanskeligt at løse størrelsen, stress, belastning og stress og belastning af kontaktområdet mellem ruller og rull Teori . Derfor er det nødvendigt at anvende moderne designmetoder til at analysere og løse disse problemer, og endelige elementteknologi er uden tvivl en økonomisk effektiv metode .
Taking cylindrical roller bearings with circular arcs at both ends of a straight line used in high-speed trains as the research object, a simplified model was established using ANSYS simulation software, and the contact analysis method was used to quantitatively analyze the convexity of the bearing rollers. The optimal convexity of the rollers under corresponding working conditions was obtained, providing a basis for improving the contact condition between the Roller og raceway og forbedring af lejekapaciteten .
2. Finit elementmodel og simuleringsanalyseproces
The bearing is a double row cylindrical roller bearing with an inner diameter of 130mm, an outer diameter of 240mm, a roller diameter of 30mm, and a roller length of 48mm. The load is 138kN and the speed is 2100r/min. The elastic modulus and Poisson's ratio of the analyzed rollers and rings are 212 000 MPA og 0,3 henholdsvis med en materialetæthed på 7850 kg/m 3. baseret på egenskaberne ved rullende bærende bevægelse, er de grundlæggende antagelser i simuleringsprocessen som følger:
(1) På grund af den ubetydelige påvirkning af chamfers og kanter på den interne stressfordeling af lejer, inkluderer den faste model ikke chamfers og kanter .
(2) Overvej ikke virkningerne af radial clearance, aksial clearance og oliefilm .
(3) På grund af den lille plastiske deformation af lejet betragtes materiel ikke -linearitet ikke som . Det antages, at de rullende elementer og indre og ydre ringe af lejet er lavet af lineære elastiske materialer . på grund af de identiske kontaktegenskaber mellem bærende ruller og ros, der er baseret på begreb model of the contact between the rollers and raceways can be used for overall convexity simulation analysis. Due to the fact that the contact condition between the two ends of the roller is consistent with the corresponding section in the middle of the roller, only a 1/2 model of a single roller is established, and parameterized modeling is used to save a lot of repetitive work. The solid element type selected is a three-dimensional space continuum eight node linear simplified composite element, and the contact method adopts surface contact. The contact elements are 170 and 174 elements, respectively. The mesh division near the edge contact in the z-axis direction will be relatively fine, while the mesh division in the middle part will be relatively coarse, as shown in Figure 2. This can save a lot af beregningstid uden at påvirke nøjagtigheden af beregningsresultaterne . Figur 1 viser det skematiske diagram over det modificerede cylindriske rulleleje og dens belastning .
Figur 1 Skematisk diagram over modificeret cylindrisk rulleleje og dens belastning
Begrænsninger for modellen og påføring af belastninger: (1) Symmetriske begrænsninger på profilen . (2) Simulering af fastholdelsesramme: Delvise knudepunkter på ikke-kontaktoverfladen af rullende elementet er underkastet for forskydninger, og de tangentielle uy og aksiale uz-forskydninger af disse noder er begrænset i cyylindriske koordinater, og {4} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3} (3) (3) (3)) (3)) (3))) (3 Coupling degrees of freedom of the inner ring load surface: All nodes on the inner ring surface of the shaft are coupled with their radial UX and circumferential UY degrees of freedom. (4) Simulation of bearing seat: The outer surface of the bearing outer ring constrains all its degrees of freedom. (5) Simulation of flanges: The lateral constraints of the bearing ring and rollers restrict their displacement in the UZ direction. (6) Coupling the displacements of all nodes UX and UY on the inner surface of the inner ring in a cylindrical coordinate system. (7) Load a concentrated force in the UY direction in the Cartesian coordinate system, with the point of action at the node on the inner surface of the inner ring. (8) Opret komponenter til ruller og påfør inertielle belastninger på rullerne .
Figur 2 Mesh Division Diagram over den geometriske model af rullen og den indre og ydre raceway
Når du løser, skal du bruge passende tidstrin, indstille kontaktstivhed og permeabilitet til henholdsvis 0 . 3 og 0,001 og bruge standardværdier for andre.
3. analyseresultater
I henhold til Hertz's formel, under samme belastning, er kontaktspændingen mellem rullen og den ydre ring af et cylindrisk rulleleje mindre end kontaktspændingen mellem rullen og den indre ring . Derfor kan kun kontakten mellem rullen og den indre ring sammenlignes og analyseres .}
For at bestemme den optimale konveksitetsforanstaltning blev der udført omfattende endelig elementanalyse for at sammenligne effekten af at reducere grænsestresskoncentration og bestemme den optimale rullehulleitetsmåling . Her vil vi kun introducere de endelige elementanalyse -resultater af et par repræsentative konvekse mål 4 -shows . Figur 3 viser fordelingsmønsteret for ækvivalent stress under den aksiale retning for rulle- og reglerne 40 ækvivalent stress langs den aksiale retning af den indre ring . Oprindelsen af den vandrette akse i figur 3 og 4 er punktet på den midterste del af rullegeneratrixen, og den højre ende er punktet på enden af rullegeneratrixen; Og henholdsvis 1, 2, 3, 4, 5 og 6 repræsenterer de konvekse metriske rullelejer svarende til numrene i tabel 1. Tabel 1 viser de vigtigste resultater af endelig elementanalyse for hver konveksitetsmetrik . Når den konveksitetsmetrik er nul, er det for en ikke -modificeret almindelig linje ruller bærer, stressets nedrivningstal i tabellen er relativt til, at den ikke -modificerede linje er, at den ikke er modificeret linje, der er ligetilet for den ikke -modificerede linje, der er ligetilet for den ikke -modificerede linje, der er ligetrækket af den ikke -modificerede linje, der er ligetrækket af den ikke -modificerede linje. Roller .
Figur 3 Distributionslov om ækvivalent stress af rulle langs den aksiale retning
Figur 4 Distributionslov om ækvivalent stress langs den aksiale retning i den indre ring
Tabel 1 Hovedresultater af endelig elementanalyse
As shown in Figure 3, the distribution pattern of each curve along the axial direction of the roller is basically similar. The stress distribution in the middle of the roller is relatively uniform, and the stress at the end of the roller increases significantly, resulting in boundary stress concentration. From the stress values, the middle stress of the non modified roller with a convexity of 0 is the Den mindste blandt alle kurver, og kantspændingen i slutningen er den største, hvilket indikerer, at "kanteffekten" er den mest alvorlige . stresset af kurve 3 med en konveksitet på 0 . 045 er lidt højere i midten af rullen end det med en betro af 0, men stresset ved dens kanter er stort set. Distributionsmønsteret for andre kurver ligner fuldstændigt kurven 3.
Fra figur 3 og 4 kan det ses, at fordelingsmønsteret for ækvivalent stress langs rullesaksen og indre ring dybest set er ens, med grænse stresskoncentration, der forekommer ved kanten af rullen, mens stressfordeling i andre områder er relativt blid, og der er en svag stigning ved krydset mellem rulleens lige linje og den modificerede arc {{2 0 . 055mm . Figur 5 viser stresskonturkortet over rullen med en konveksitet på 0,055 mm. Reduktionshastigheden for den maksimale kontaktspænding og maksimal ækvivalent stress i forhold til den ikke -modificerede rulle ved hver konveks måling er vist i tabel 1.
4. Konklusion
I resuméet fra et teoretisk analyseperspektiv er den optimale modifikationskonveksitet af det modificerede rulleleje under den undersøgte belastning 0 . 055mm . Derfor skal for at reducere graden af grænsekoncentration.
2025 3. juni Uge WBM Produktanbefaling:
Super efterbehandlingsrulle:
Vi har 30 år med at designe og producere erfaring med lejer, der ruller elementer og værktøjsindustri med ISO9001 og IATF 16949. værktøj til kold overskrift, drejebænk, slibemaskine vil blive produceret i forbindelse med dit krav .
