不同转速下圆柱滚子轴承接触应力特性分析

不同转速下圆柱滚子轴承接触应力特性分析

赵明瀚 刘安平

中车大连机车车辆有限公司   辽宁大连   116000

为研究减速机构中圆柱滚子轴承的接触应力特性，文章对某减速机构中NU203EC轴承建立参数化模型，利用Momax Desinger对于不同转速下轴承接触应力进行分析，得到了不同转速下轴承轴承滚子与内滚道接触应力特性以及滚子受力分布规律。研究发现：随着转速的增加，内滚道接触应力减小，滚子边缘的应力逐渐减小，应力分布更加趋近更加均匀，滚子受力分布角位置减少，沿滚子距离应力分布更加均匀。

关键词：应力特性；动力学分析；转速

0引言

圆柱滚子轴承作为谐波传动装置中的重要部件，具有高传动效率、高运动精度、小噪音、高平稳传动性等特点。近年来，有学者利用有限元法在静力学、动力学方面对圆柱滚子轴承进行受力分析。然而关于圆柱滚子轴承最大应力处不同单元的应力分布规律，以及不同转速下达到最大应力值的时间等规律研究较少[1]，对此，对于圆柱滚子轴承进行参数化建模，通过限元分析方法对圆柱滚子轴承进行动力学仿真分析，为圆柱滚子轴承的设计和研究提供一定的理论参考[2] 。

1 减速机构模型建立

使用Momax Desinger软件建立减速机构齿轮箱体模型，建立输入轴与输出轴，添加一对概念斜齿轮组，添加新轴承，轴承自定义参数如下，生成轴承后将其约束到轴上，添加100r/min、200r/min、300r/min工况完成模型建立并运行三种工况。

表1 NU203EC型轴承基本参数

2 NU203EC轴承分析

使用Momax Desinger中高级轴承分析模块对于NU203EC轴承进行分析，得到三种工况下内滚道接触应力云图以及接触应力曲线。100r/min时内滚道最大接触应力为3354Mpa，接触应力分布比较不均匀，受力滚子个数为5，接触应力云图如下图1所示，接触应力分布曲线如下图2所示。200r/min时内滚道最大接触应力为2567Mpa，接触应力分布比100r/min时表现更好，受力滚子个数为5，接触应力云图如下图3所示，接触应力分布曲线如下图4所示。300r/min时内滚道最大接触应力为2104Mpa，受力滚子个数为3，接触应力分布沿滚子距离均匀分布，接触应力云图如下图5所示，接触应力分布曲线如下图6所示。

图1 100r/min时内滚道接触应力云图         图2 100r/min时内滚道接触应力分布曲线

图3 100r/min时内滚道接触应力云图         图4 100r/min时内滚道接触应力分布曲线

图5 300r/min时内滚道接触应力云图         图6 300r/min时内滚道接触应力分布曲线

2 结论

文章对不同转速下圆柱滚子轴承接触应力特性分析，随着转速的增加，内滚道接触应力减小，滚子边缘的应力逐渐减小，应力分布更加趋近更加均匀，滚子受力分布角位置减少，沿滚子距离应力分布更加均匀。

参考文献

[1] 刘珍莲，圆柱滚子轴承优化设计及计算机辅助设计－CRBD系统，轴承，1990，(5)：2~6.

[2] 罗继伟，滚动轴承受力分析及其进展，轴承，2001，(9)：28~34.