Abstract: The crowning of modified generatrix roller of cylindrical roller bearings for high speed railway passenger coach has been studied with the help of the finite element method. The effect of roller crowning on the contact stress and equivalent stress has been analyzed, and the optimal crowning has been determined.
Kata -kata kunci: bantalan untuk pelatih penumpang kereta api berkecepatan tinggi; terpenting; stres kontak
1. PREFACE
Bantalan yang bergulir adalah jenis komponen mekanis yang paling banyak digunakan dan juga salah satu komponen yang paling rentan . di bidang transit kereta api, bantalan rolling adalah salah satu komponen utama untuk pengoperasian yang aman dari pengoperasian kereta api . kondisi pengoperasiannya secara langsung mempengaruhi keamanan, dan pengoperasian kereta api {{{1} {Kondisi pengoperasiannya secara langsung mempengaruhi keamanan, dan pengoperasian kereta api {{1} {{1}. Menjadi arah utama pengembangan transportasi penumpang kereta api di China . Kecepatan operasi maksimum kereta penumpang berkecepatan tinggi di Cina akan mencapai 200 km/jam . saat ini, kecepatan operasi maksimum dari Jerman, Prancis, Jepang, dan Spanyol tidak kurang dari 300km/HY, dan The Maxime Petugas 350km/h . dengan peningkatan berkelanjutan dari kecepatan operasi mobil penumpang kereta api, bantalan mobil penumpang berkecepatan tinggi akan banyak digunakan, dan bantalan mobil penumpang berkecepatan tinggi dan menjadi salah satu faktor utama yang mempengaruhi peningkatan kecepatan peluncuran mobil penumpang kereta api {{15} karena berbagai faktor. 3226x1 Bantalan mobil penumpang yang diproduksi di dalam negeri saat ini hanya cocok untuk kendaraan yang beroperasi dengan kecepatan di bawah 160 km/jam, sangat membatasi pengembangan normal industri mobil penumpang berkecepatan tinggi {{{20} {{} {{{{{high {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{high {domestik ini berkecepatan tinggi di China secara berkecepatan tinggi di China yang tinggi di atas. Peningkatan kecepatan mobil penumpang kereta api, menjadi mendesak untuk melakukan penelitian khusus pada bantalan mobil penumpang kereta api berkecepatan tinggi dengan kecepatan 200-250 km/h untuk mengganti impor .
Saat ini, masa pakai bantalan roller silinder di Cina hanya setara dengan 1/12 hingga 1/8 dari produk serupa di negara maju, dan tingkat kegagalan rol menyumbang 80% dan 34 . 5% dari roller di dalam dan di luar negeri. salah satu alasan utama yang dirancang oleh sebagian besar domestik di luar negeri. salah satu alasan utama adalah bahwa sebagian besar domestik yang dirancang oleh sebagian besar domestik yang tidak ada di rumah bagian domestik {7} {7} salah satu yang tidak dirancang oleh sebagian besar domestik yang tidak ada di luar negeri adalah bahwa salah satu domestik yang tidak ada di luar negeri {{7} salah satu yang tidak dirancang oleh sebagian besar domestik. 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 dampak yang menentukan pada kapasitas penahan bebannya dan kehidupan kelelahan kontak . Penerapan teknologi cembung dapat secara efektif meningkatkan distribusi tekanan di area kontak yang bergulir, mengurangi atau menghilangkan konsentrasi tekanan di tepi rol, mengurangi noudasi {peningkatan suhu aria {. Mengadopsi struktur baru dan mengoptimalkan desain internal sambil mempertahankan dimensi eksternal yang sama, yang secara signifikan dapat meningkatkan beban dinamis dan statis pengenal dari bantalan, meningkatkan masa pakai dan kinerja dinamis mereka.
Due to the increasing complexity of roller modification design, the computational load of corresponding convexity stress analysis has also sharply increased. Traditional calculation methods are no longer suitable for modern design requirements, and the contact analysis between rollers and raceways is a non static problem. It is difficult to solve the size, stress, strain, and stress and strain distribution of the contact area between rollers and raceways using Hertz Teori . Oleh karena itu, perlu untuk mengadopsi metode desain modern untuk menganalisis dan menyelesaikan masalah ini, dan teknologi elemen hingga tidak diragukan lagi merupakan metode yang efektif secara ekonomis .
Mengambil bantalan rol silinder dengan busur melingkar di kedua ujung garis lurus yang digunakan dalam kereta berkecepatan tinggi sebagai objek penelitian, model yang disederhanakan ditetapkan menggunakan perangkat lunak simulasi ANSYS, dan metode analisis kontak digunakan untuk menganalisis secara kuantitatif dari roller yang disediakan oleh roller yang disediakan oleh roller yang diperoleh .. Raceway dan meningkatkan kapasitas bantalan .
2. Model elemen hingga dan proses analisis simulasi
Bantalannya adalah bantalan rol silinder baris ganda dengan diameter dalam 130mm, diameter luar 240mm, diameter rol 30mm, dan panjang rol 48mm . muatan elastis dan kecepatannya adalah 2100r/min . modul elastis dan kecepatannya 2100r/min 212 000 MPa dan 0.3, masing -masing, dengan kepadatan material 7850 kg/m 3. berdasarkan karakteristik gerakan bantalan rolling, asumsi dasar dalam proses simulasi adalah sebagai berikut:
(1) Karena dampak yang dapat diabaikan dari chamfers dan tepi pada distribusi tegangan internal bantalan, model padat tidak termasuk chamfers dan tepi .
(2) Tidak mempertimbangkan efek jarak radial, jarak jauh, dan film minyak .
(3) Karena deformasi plastik kecil dari bantalan, nonlinier material tidak dipertimbangkan . diasumsikan bahwa elemen bergulir dan cincin bagian dalam dan cincin luar yang terbuat dari bahan elastis linier . karena karakteristik kontak yang identik antara roller bantalan dan balapan, berdasarkan pada mekanisnya, berdasarkan mekanis di antara rol -roller yang berbantuan dan dialakan, berdasarkan pada roller, mekanis, berdasarkan pada rol dan balapan, berdasarkan mekanis, berdasarkan mekanis, berdasarkan mekanis, {{2} {{2} {{2} {2 { Dari kontak antara rol dan balap dapat digunakan untuk analisis simulasi cembung secara keseluruhan . karena fakta bahwa kondisi kontak antara dua ujung rol konsisten dengan bagian yang sesuai di tengah roller, hanya satu-1 model roller {pemodelan yang dipilih {dan pemodelan yang diparameterisasi yang digunakan untuk menghemat banyak karya repetitif {dan pemodelan yang diparameterisasi yang digunakan untuk menghemat banyak karya repetitif {dan pemodelan yang diparameterisasi digunakan untuk menghemat banyak karya repetitif {. 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 of calculation time without mempengaruhi keakuratan hasil perhitungan . Gambar 1 menunjukkan diagram skematik dari bantalan rol silindris yang dimodifikasi dan bebannya .
Gambar 1 Diagram skematik dari bantalan rol silinder yang dimodifikasi dan bebannya
Kendala pada model dan aplikasi beban: (1) Kendala simetris pada profil . (2) Simulasi bingkai penahan: node parsial pada permukaan non-kontak dari elemen rolling yang dikonsumsi oleh koordinasi (dan koordin {koordin {koordin {koordin {Displacement {node {TANGECAL {Tangensial adalah {evlacin {oCial {node {o koordiny {o. derajat kebebasan permukaan beban cincin bagian dalam: semua node pada permukaan cincin bagian dalam poros digabungkan dengan radial UX dan tingkat kebebasan uy. (4) simulasi bantalan: Permukaan luar dari cincin luar yang membatasi semua derajat kebebasan {{8} {8} {8 ' 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) Buat komponen untuk rol dan terapkan beban inersia pada rol .
Gambar 2 Diagram Divisi Mesh Model Geometris Roller dan Raceway Dalam dan Luar
Saat memecahkan, gunakan langkah waktu yang tepat, atur kekakuan dan permeabilitas kontak ke 0 . 3 dan 0,001, masing -masing, dan gunakan nilai default untuk orang lain.
3. Hasil analisis
Menurut formula Hertz, di bawah beban yang sama, tekanan kontak antara roller dan cincin luar dari bantalan rol silinder lebih kecil dari tegangan kontak antara roller dan cincin bagian dalam . oleh karena itu hanya kontak antara roller dan cincin bagian dalam dibandingkan dan dianalisis .
In order to determine the optimal convexity measure, extensive finite element analysis was conducted to compare the effect of reducing boundary stress concentration and determine the optimal roller convexity measure. Here we will only introduce the finite element analysis results of a few representative convex measures. Figure 3 shows the distribution pattern of equivalent stress along the axial direction of the roller, and Figure 4 shows the distribution pattern of Tegangan yang setara di sepanjang arah aksial cincin bagian dalam . Asal usul sumbu horizontal pada Gambar 3 dan 4 adalah titik pada bagian tengah generatrix rol, dan ujung kanan adalah titik pada ujung generatrix rol; And 1, 2, 3, 4, 5, and 6 respectively represent the convex metric roller bearings corresponding to the numbers in Table 1. Table 1 lists the main results of finite element analysis for each convexity metric. When the convexity metric is zero, that is, for a non modified ordinary straight line roller bearing, the stress reduction rates in the table are relative to the non modified straight line Roller .
Gambar 3 Hukum distribusi tegangan setara rol di sepanjang arah aksial
Gambar 4 Hukum distribusi tegangan setara di sepanjang arah aksial di cincin dalam
Tabel 1 Hasil utama analisis elemen hingga
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, pola distribusi masing -masing kurva di sepanjang arah aksial roller pada dasarnya serupa . distribusi tegangan di tengah rol relatif seragam, dan tegangan pada ujung rol meningkat secara signifikan, pada {{2} {{2} {{{2} {{2} {{{2} {{{2} {{{{2} secara signifikan meningkat, dari stres tengah {{{2} {{{2} {{2} {{{2 {{2 {{2 {{{2 {{{2 {tidak ada secara signifikan smallest among all curves, and the edge stress at the end is the largest, indicating that the "edge effect" is the most severe. The stress of curve 3 with a convexity of 0.045 is slightly higher in the middle of the roller than that with a convexity of 0, but the stress at its edges is greatly reduced. Pola distribusi kurva lain sama sekali mirip dengan kurva 3.
From Figures 3 and 4, it can be seen that the distribution pattern of equivalent stress along the axis of the roller and inner ring is basically similar, with boundary stress concentration occurring at the edge of the roller, while stress distribution in other areas is relatively gentle, and there is a slight rise at the intersection of the roller straight line and the modified arc. According to the analysis of equivalent stress, the best bearing capacity of the roller IS 0 . 055mm . Gambar 5 menunjukkan peta kontur tegangan roller dengan cembung 0,055mm. Laju reduksi tegangan kontak maksimum dan tegangan setara maksimum relatif terhadap rol yang tidak dimodifikasi pada setiap pengukuran cembung ditunjukkan pada tabel 1.
4. Kesimpulan
Singkatnya, dari perspektif analisis teoretis, cembung modifikasi optimal dari bantalan rol yang dimodifikasi di bawah beban yang diteliti adalah 0 . 055mm . Oleh karena itu, untuk mengurangi tingkat konsentrasi tegangan batas, kapasitas cembung harus diizinkan mendekati 0,055mm sebagaimana dimungkinkan.
2025 3 Juni Rekomendasi Produk WBM Minggu:
Super Finishing Roll:
Kami memiliki 30 tahun dalam merancang dan memproduksi pengalaman dalam elemen bergulir bantalan dan industri perkakas dengan ISO9001 dan IATF 16949. tooling untuk mesin heading dingin, mesin bubut, penggiling akan diproduksi dengan cepat ke persyaratan Anda .
