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1、椭圆形滚道回转支承力学性能分析侯!宁#"许丽华#"汪!敏!"戚晓利!"冯建有!"童靳于!"潘天成!!#$马鞍山统力回转支承有限公司"安徽!马鞍山!!&’"!!)!$安徽工业大学机械工程学院"安徽!马鞍山!!&’""!#$摘要%!建立了椭圆形滚道及圆形滚道回转支承的整体有限元模型#利用’(*;*软件对这两种滚道形状的回转支承进行了力学性能的分析计算$计算结果表明#在同种工况下椭圆形滚道回转支承的承载能力较圆形滚道回转支承有明显的提高#提高的幅度在!+1左右$$关键词%!回转支承&椭圆滚道&力学性能$中图分类号%!"#!’.*&!!$文献标识码%#!!
2、$文章编号%#""#$((&%!!"#"#"%$""+&$"’S#1/("*1(,("(,&’*’-.’,#T*"%$*"%T*0/#,*:0*1H(,,0$(1U"6?(0,-#%?E0$=B4#&’()20,#FG%04+$.0#D7():04,$A+B#!6():0,$AB#3’(!04,$Q=/,-为了提高回转支承的承载能力#适应市场需回转支承的设计和优化提供参考依据$求#马鞍山统力回转支承有限公司成功研制出了椭2!分析计算过程圆形滚道单排球式回转支承产品#并申请了国家发明专利$该回转支承主要特点是将单排球式回转支232!有限元模型的建立承
3、的滚道截面型式改为椭圆形#如图#所示#其余利用三维R’5软件#严格按照图纸尺寸和机参数与圆形滚道回转支承相同$椭圆形滚道的长轴械行业标准:#,!!’""1#%%%分别建立了型号为B%短轴A参数可以根据钢球曲率半径+%滚道与"#"$!"$!""的椭圆滚道和圆形滚道回转支承的三钢球接触点的曲率半径+和接触角(计算出$维实体模型#以保证模型结构符合真实的形状%尺寸及布置#钢球个数为!&个$在不影响回转支承结构%刚度真实性的前提下#建立三维实体模型时#对某些部位做适当的简化#如不考虑密封圈的影响等#模型如图!所示$将建立好的实体模型导入’(*;*环境中#选
4、用L+.0K&(单元进行网格划分$为使计算结果更加可靠并考虑到计算规模对计’!(算机的要求#对网格做如下处理+将钢球分成内外两部分#与滚道接触的部分采用六面体网格划图2!椭圆形滚道回转支承简图分#球体内部采用四面体网格划分#并对内外圈与’#(在低速重载下工作的回转支承#由于尺寸较滚动体接触部位网格划分进行人工干预#采用手动大#滚动体与内%外圈的接触变形加大#滚道体的网格划分技术进行了网格细化程序处理#保证接触接触状态复杂#通过传统的赫兹接触理论计算很难区域的网格密度能够满足计算精度的要求$有限元得到整个应力场的分布情况$采用有限元方法#利模型如图’
5、所示#定义弹性模量为!$#-#"##34#用计算软件对其力学性能进行分析研究是一种较为泊松比$&/"$’理想的方法$!本文利用’(*;*软件#对同种型号的椭圆形$收稿日期%!"#"*",*!!滚道和圆形滚道单排球式回转支承分别建立了整体$通讯地址%许丽华"安徽省马鞍山市经济技术开发区红旗有限元模型#进行了力学性能计算与分析#为今后南路!+号(%!!!!"#"$"%!上半月刊"运用’(*;*的面*面接触问题分析功能#确形滚道回转支承相同的建模方法#建立其有限元计定为柔体*柔体接触#以内%外圈滚道表面作为目算模型#并施加与椭圆形滚道回转支承相同的约束标
6、面#滚道体表面作为接触面$接触单元类型选为和载荷$R6(!’#,&#目标单元类型选为!’N)7#,"#共建立了&+个接触对#这样可以有效地模拟滚动体与内%外圈的接触行为$图4!回转支承三维实体模型图5!回转支承有限元模型图6!回转支承施加约束和载荷模型234!施加约束及载荷对应回转支承不同的安装方法#在施加约束4!计算结果时#可以对内圈表面施加全约束#也可以对外圈表432!轴向载荷计算结果面施加全约束#本文采用第一种约束方法$由图(可知#在CB/((-#"&(的轴向载荷作回转支承在使用过程中所承受的作用力包括总用下#最大20L/L应力发生在内圈#椭
7、圆形滚道的轴向力CB%总倾覆力矩D以及在力矩作用平面内最大值为%#,$+234#圆形滚道的最大值为的总径向力C+$对于不同的应用场合#由于主机#’"%234$的工作方式及结构型式不同#上述’种载荷的作用434!倾覆力矩计算结果组合工况将会有所变化#但大多数回转支承在实际&由图)可知#在D/!$’-#"(/9的倾覆力应用中总径向力C+很小!往往小于"$#CB"#所以矩作用下#最大20L/L应力也发生在内圈#椭圆形回转支承主要承受轴向力和倾覆力矩$本文选取了滚道的最大值为#")!234#圆形滚道的最大值为:#,!!’""*#%%%中的"#"$!"$!"
8、"型回转支承承载#’+,234$能力曲线进行了计算分析#即研究回转支承在最大435!椭圆形滚道与圆形滚道计算结果对比轴向载
