基于ANSYS的四列圆柱滚子轴承接触应力和刚度分析

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1、制造业信息化仿真/建模/CAD/CAM/CAE/CAPPMANUFACTURINGINFORMATIZATION基于ANSYS的四列圆柱滚子轴承接触应力和刚度分析徐永兴1，时培宁2，徐旭3，张玉华2（1.马鞍山方圆回转支承股份有限公司，安徽马鞍山243000；2.安徽工业大学机械工程学院，安徽马鞍山243000；3.安徽马钢工程技术有限公司，安徽马鞍山243000）摘要：对四列圆柱滚子轴承的接触应力、变形以及径向刚度进行了研究。建立了四列圆柱滚子轴承的有限元三维模型，基于ANSYS和Hertz接触理论，阐述了建模过程中的关键步骤，

2、结合短应力线轧机的应用实例，计算了轴承滚子、内圈的接触应力与变形分布，直观表达了交错排列滚子之间的应力分布情况，计算结果和Hertz理论值相比较，具有较好的一致性。通过计算不同载荷下的轴承变形（轴承内孔轴线的相对位移），获得了轴承刚度随径向载荷变化的规律。关键词：短应力线轧机；四列圆柱滚子轴承；ANSYS；轴承刚度中图分类号：TH133.33文献标识码：A文章编号：1002－2333（2013）10－0121－03ContactStressandStiffnessAnalysisofFour-rowCylinderRollerBe

3、aringBasedonANSYSXUYong-xing1,SHIPei-ning2,XUXu3,ZHANGYu-hua2（1.MaanshFangyuanSlewingRingCompanyLimited，Maanshan243000,China;2.SchoolofMechanicalEngineering，AnhuiUniversityofTechnology，Ma’anshan243000,China;3AnhuiMasteelEngineering&TechnologyCo.,Ltd，Ma’anshan243000,Ch

4、ina）Abstract：Asforfourrowcylinderrollerbearings,thecontactstress,deformationandradialstiffnessarestudied,athree-dimensionalfiniteelementmodelofthefourrowcylinderrollerbearingsisbuilt.BystatingthecriticalprocesswhilebuildingthemodelincombinationoftheANSYSandHertzcontac

5、ttheory,andcalculatingthecontactstressdistributionanddeformationofbearingrollersandinnerringsincombinationoftheshortstresspathrollingmillsapplicationexamples,expressdirectlythestressdistributionbetweentherollersinstaggeredarrangement.Whilecomparingthecalculatedresults

6、withtheHertztheoreticalvalue,thatithasarelativelygoodconformity.Thenbyanalyzingthedeformationofthebearingsunderradialload(therelativedisplacementoftheaxisofthebearingsbore),thechangingpatternsofbearingstiffnessunderradialloadisobtained.Keywords：shortstresspathrollingm

7、ill；fourrowcylinderrollerbearings；ANSYS；bearingstiffness1引言2四列圆柱滚子轴承分析模型四列圆柱滚子轴承广泛应用于各种精轧机上，用于2.1轴承结构支撑轧辊，实现高精度轧制，是短应力线轧机刚度的重要四列圆柱滚子轴承由外圈、内圈、滚动体和保持架组组成部分，不仅对轧机的纵向振动固有频率有重要影响，成，如图1（a）所示。结构参数分别为d（内径）、D（外径）、而且直接影响轧制产品的精度［1-2］。因此，精确计算轴承d（滚子直径）、d（中径）、N（单列滚子数），滚动体沿轴向12的刚度，对

8、于确定轧机的固有频率，避免共振，提高轧件交错排列，轴向间距为t，外圈有挡边，如图1（b）所示。精度，具有重要的理论意义和实用价值［3-4］。d1轧辊轴承内圈与轧辊辊颈一般采用过盈配合，而其Dd2外圈与轴承座采用过渡配合［5］。因此，轧辊轴承刚度可以