基于romax的某地铁圆锥滚子轴承应力分析

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1、基于Romax的某地铁圆锥滚子轴承应力分析杨凯文刘高杰冯振洛阳LYC轴承有限公司航空精密轴承国家重点实验皇摘要：针对某地铁轴承的运行工况，基于Romax对地铁滚动轴承进行了应力分析。创建轴承三维模型，通过施加与实际受力等效的载荷，分析轴承滚子与套圈的接触应力情况:接触应力值范围，有无成力集中现象，接触区域是否良好。通过试验验证了其分析的可靠性。关键词：地铁轴承;厂维建模;接触IX域;试验;作者简介：杨凯文（1986-）,男，工程师，硕士.收稿日期：2017-07-07StressanalysisforataperedrollerbearingofmetroonRomaxluo

2、yangLYCBearingCo.，Ltd.;Abstract：ThestressofthetaperedrollerbearingofmetroonRomaxhasbeenanalyzed,accordingtotheoperatingconditionsofthemetrobearing.Thethree-dimensionalmodelinghasbeenbuilt.Contactstressoftherollerandtheringhasbeenanalyzedbyapplyingtheequivalentloadtotheactualstress,forexampl

3、e,contactstressrange,whetherthereisstressconcentrationphenomenon,whetherthecontactareaisgoodandsoon.Thereliabilityoftheanalysisisverifiedbyexperiments.Keyword：metrobearing;three-dimensionalmodeling;contactarea;experiment;Received：2017-07-071前言地铁交通作为高速发展的公共交通形式，因其具有高速、准时、安全、运输能力大、节省空间、节约能源、有

4、效利用土地、减少大气污染等优点，已成为我国部分城市交通运输的骨干力量，并受到国内越来越多城市的青睐。由于地铁运行路况转弯多，运行时会产生较大的轴向力，对轴承的冲击力大，轴承负荷区套圈与滚子的接触应力最大值直接影响轴承的使用性能和寿命。因此,木文通过运用Romax，在一定载荷下对轴承进行应力分析，分析结果可为轴承设计提供参考。2创建地铁轴承三维模型地铁所用双列圆锥滚子轴承结构如图1所示，主要结构参数见表1。轴承套圈、滚子材料均釆用GCrl5,滚道粗糙度为0.16ym，材料弹性模量为206GPa,泊松比为0.3。图1地铁轴承结构下载原图表1轴承主参数下载原表地铁轴承在有限空间内需

5、承受多方向合力，随车辆运行过程承受着车辆载荷及冲击，而且存在频繁速度及加速度变化。针对上述情况，对内部结构及主参数进行了CAD/CAE优化设计，不但要满足使用寿命，还要对滚子与滚道的接触应力进行分析，以满足轴承高可靠性要求。在Romax建立模型吋，根据轴承的使用工况及受力特点，进行Y滚子对数曲线优化设计，精确计算Y有利于降低滚子边缘应力的最佳A度，以提高轴承承载能力。首先，创建轴承和轴的三维模型，将轴承套圈连接方式设罝为外圈固定，内圈旋转，游隙为0.广0.45pm，脂润滑；其次，将创建好的轴承和轴在齿轮箱里进行装配;最后，在轴上施加径向力86.5kN,轴向力16.3kN，旋转

6、方向，转速为775r/min，如图2所示。图2轴承组装图下载原图3接触应力结果及分析在轴承受到一定载荷的情况下，轴承内、外圈圆周应力分布接近180°,有近一半的滚子受力，分布状态较理想，如图3所示。由图4中可知，轴承内、外圈最大接触应力近似为1199MPa、1051MPa,都远小于材料许用接触应力4OOOMPa,有足够的承载能力，应力安全系数为3.3,满足设计要求;不同角度的受力滚子，都是在滚子中心达到应力最大值，远离滚子中心应力值逐渐减小，说明滚子与内、外圈滚道在沿滚子素线方向的接触应力分布对称均匀，整个应力分布接近抛物线状，基本符合Hertz接触理论的应力分布规律，没有应

7、力集中现象。从滚子与滚道的接触状态屮看出，在外载荷作用下接触区域为椭闘，接触印记半宽在滚子中点位置达到最大，远离滚子中心接触印记半宽值逐渐减小，在滚子两端接触印记半宽为0，说明内、外圈与滚子接触区域状态良好，如图5所示。轴承使用寿命见表2。轴承在模拟实际载荷工况下，计算出的寿命为23985h,考虑轴承的材料与结构设计、润滑、材料的疲劳极限等因素对轴承寿命的影响，对轴承寿命进行修正计算，其寿命为27934h。根据下面的公式将其单位转化为km,取车轮直径D为770mm。由公式（1）可计算出Ll0o图3圆周最