Tóm tắt

Độ lệch độ lồi của con lăn có ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ của ổ côn. Thông qua phân tích phần tử hữu hạn, bài viết này thảo luận về sự thay đổi ứng suất tiếp xúc giữa các con lăn và mương vòng trong và ngoài của vòng bi khi tâm lồi của con lăn côn lệch về phía cả hai đầu trong các điều kiện tải nhất định. Kết quả cho thấy tâm lồi của con lăn côn có thể lệch về phía đầu lớn của con lăn trong một phạm vi nhất định; nếu vượt quá phạm vi này, sự chênh lệch ứng suất nghiêm trọng sẽ xảy ra ở cả hai đầu của con lăn, dẫn đến hỏng ổ trục sớm. Hơn nữa, tâm lồi của con lăn không được lệch về phía đầu nhỏ của con lăn. Để nâng cao tuổi thọ mỏi tiếp xúc của ổ trục, cần xác định độ lệch độ lồi cho phép của con lăn.

Từ khóa: ổ côn; độ lệch lồi; căng thẳng tiếp xúc; phân tích phần tử hữu hạn

1 Giới thiệu

Vòng bi côn có ưu điểm là chịu được đồng thời cả tải trọng hướng trục và hướng tâm, khả năng chịu tải-lớn, ma sát lăn nhỏ, độ cứng cao và lắp đặt dễ dàng. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị cơ khí lớn như ô tô, đường sắt, máy công cụ, hầm mỏ và luyện kim. Sai số bù lồi trong quá trình gia công con lăn lồi logarit và sai số bù con lăn trong quá trình lắp ráp có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất sử dụng và tuổi thọ của chúng. Vì vậy cần xác định phạm vi sai số hợp lý.

Việc xác định độ lệch lồi có ý nghĩa định hướng cho việc thiết kế và ứng dụng ổ côn. Reference sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích sự phân bố ứng suất của ổ đũa hình trụ trong các điều kiện tải nhất định và đưa ra độ lệch lồi cần được kiểm soát trong quá trình sửa đổi đường cong logarit của con lăn bằng cách phân tích độ lệch con lăn. Tham khảo phân tích công thức tính toán tuổi thọ áp dụng cho các con lăn được sửa đổi khác nhau, chỉ ra rằng việc sửa đổi đường cong logarit có ý nghĩa nhất định trong việc cải thiện tuổi thọ vòng bi. Trong bài viết này, ổ côn hai hàng-353112 được lấy làm ví dụ cho phân tích phần tử hữu hạn nhằm nghiên cứu phạm vi hợp lý của độ lệch lồi của nó và ảnh hưởng của nó đến sự phân bố ứng suất tiếp xúc.

2 Mô hình phần tử hữu hạn của vòng bi côn

2.1 Độ lồi con lăn

Thiết kế và gia công con lăn côn chủ yếu xem xét các yêu cầu về đặc tính bề mặt làm việc của chúng, tức là độ lồi và bề mặt đế hình cầu của con lăn. Đối với con lăn có đường cong logarit, có thể đạt được độ lồi khác nhau ở cả hai đầu của con lăn bằng cách di chuyển nhẹ tâm chiều dài hiệu dụng của con lăn làm gốc tọa độ về phía đầu lớn của con lăn. Sơ đồ bù độ lồi của con lăn đường cong logarit được thể hiện trong Hình 1. Sai số bù lồi của con lăn côn đề cập đến độ lệch s giữa điểm đối xứng trên con lăn đường cong logarit đã sửa đổi và gốc tọa độ o.

Hình 1: Sơ đồ bù lồi của con lăn đường cong logarit

2.2 Mô hình hóa

Sơ đồ cấu trúc của ổ côn côn-hàng đôi 353112 dùng cho trục bánh xe tải được thể hiện trong Hình 2 và các thông số cấu trúc chính được liệt kê trong Bảng 1.

Hình 2: Sơ đồ kết cấu ổ lăn côn

Bảng 1 Các thông số kết cấu chính của ổ trục

Vật liệu ổ trục là GCr15, hệ số ma sát tiếp xúc giữa con lăn và bề mặt mương trong và ngoài là 0,1, mô đun đàn hồi của vật liệu là 206 GPa và tỷ lệ Poisson là 0,3. Tải trọng bình thường tối đa trên con lăn là 7.000 N. Do cấu trúc đối xứng của nó nên chỉ cần thiết lập mô hình phần tử hữu hạn 1/2.

Khi thiết lập mô hình bằng phần mềm phần tử hữu hạn, các góc vát và cạnh ít ảnh hưởng đến ứng suất ổ trục sẽ bị bỏ qua và ảnh hưởng của khe hở dọc trục, khe hở hướng tâm và màng dầu bôi trơn đến ứng suất tiếp xúc không được xem xét. Loại phần tử sử dụng phần tử Solid185 8{6}}nút, với 3 bậc tự do trên mỗi nút, có thể được sử dụng để mô phỏng các cấu trúc rắn đồng nhất. Sau khi cắt các vị trí tiếp xúc giữa mương vòng trong và vòng ngoài và các con lăn, kích thước phần tử tổng thể được đặt để phân chia lưới được ánh xạ và phương pháp phân chia lưới quét được áp dụng cho các bộ phận khác. Phần tử lưới tối thiểu ở phần được mã hóa nhỏ hơn chiều dài nửa chiều rộng tiếp xúc, như trong Hình 3.

Hình 3: Mô hình phần tử hữu hạn

Các cặp tiếp điểm được tạo ra với các vòng trong và ngoài của ổ trục làm bề mặt mục tiêu và bề mặt con lăn làm bề mặt tiếp xúc, với hệ số ma sát tiếp xúc là 0,1. Cài đặt điều kiện biên: Các ràng buộc đối xứng được áp dụng cho từng phần của ổ trục, bề mặt ngoài của vòng ngoài bị hạn chế hoàn toàn do khớp với mặt tựa của vòng bi và mức độ tự do dọc trục của vòng trong bị hạn chế. Khi tải, nút ở tâm đối xứng của vòng trong được lấy làm nút chính, các nút liền kề được chọn làm nút phụ và sau đó tất cả các nút trên bề mặt bên trong của vòng trong được ghép với mức độ tự do theo hướng y- (bán kính) và tải được áp dụng trên nút chính.

3 Kết quả và phân tích

Không có độ lồi, sự phân bố ứng suất dọc theo hướng sinh con lăn giữa con lăn và các mương vòng trong và vòng ngoài được thể hiện trên Hình 4. Có thể thấy giá trị ứng suất lớn nhất giữa con lăn và vòng trong nằm ở vị trí hơi lệch về bên trái tâm con lăn. Tuy nhiên, giá trị ứng suất tối đa giữa con lăn côn và vòng ngoài gần với tâm con lăn và sự phân bố ứng suất đối xứng và đồng đều.

Hình 4: Ứng suất tiếp xúc giữa con lăn và vòng trong và vòng ngoài không có độ lồi

Khi tâm lồi của con lăn lệch 0,4 mm về phía đầu lớn của con lăn và 0,2 mm về phía đầu nhỏ của con lăn, sự phân bố ứng suất tiếp xúc giữa con lăn và mương vòng trong dọc theo bộ tạo con lăn được thể hiện trong Hình 5, và ứng suất tiếp xúc không được phân bổ đối xứng và đồng đều.

Hình 5: Ứng suất tiếp xúc giữa con lăn và đường đua bên trong khi tâm lồi của độ dịch chuyển con lăn

Khi tâm lồi của con lăn lệch về phía cả hai đầu, sự thay đổi ứng suất tiếp xúc giữa hai đầu của con lăn và mương vòng trong được thể hiện trên Hình 6. Có thể thấy từ Hình 6a rằng trong cùng điều kiện, khi độ lệch lồi tăng lên, ứng suất tiếp xúc ở đầu nhỏ của con lăn giảm dần, trong khi ứng suất tiếp xúc ở đầu lớn của con lăn tăng nhanh. Khi độ lệch tăng lên hơn 0,2 mm, chênh lệch ứng suất tiếp xúc giữa hai đầu con lăn tăng lên nhanh chóng. Trường hợp tâm lồi lệch về phía đầu nhỏ của con lăn được thể hiện trên Hình 6b. Khi độ lệch tăng lên, chênh lệch ứng suất tiếp xúc giữa hai đầu con lăn bắt đầu tăng đáng kể. Có thể thấy rằng độ lệch lồi của trục lăn sẽ dẫn đến sự không đối xứng và không{8}}đồng đều của ứng suất tiếp xúc giữa hai đầu của con lăn và mương.

Hình 6: Ảnh hưởng của độ lệch lồi lên ứng suất tiếp xúc giữa hai đầu con lăn và đường đua bên trong

Hình 7 là đánh giá định lượng về ảnh hưởng của độ lệch độ lồi lên ứng suất tiếp xúc ở cả hai đầu của con lăn. Khi độ lệch độ lồi tăng lên, sự chênh lệch tương đối về ứng suất tiếp xúc giữa cả hai đầu của con lăn sẽ tăng phi tuyến tính. Khi độ lệch độ lồi về phía đầu lớn lớn hơn 0,1 mm, sự chênh lệch tương đối về ứng suất tiếp xúc giữa hai đầu con lăn tăng nhanh, cho thấy độ lệch 0,1 mm về phía đầu lớn là một bước ngoặt. Tại thời điểm này, chênh lệch tương đối giữa hai đầu con lăn là khoảng 20%, đáp ứng sai số tương đối tối đa cho phép về mặt kỹ thuật là 25%. Tuy nhiên, khi tâm lồi lệch về phía đầu nhỏ, độ chênh lệch tương đối về ứng suất tiếp xúc giữa hai đầu con lăn lớn và không đáp ứng được điều kiện kỹ thuật. Do đó, để đáp ứng tính đồng nhất và tính đối xứng của sự phân bố ứng suất của ổ côn 353112, tâm lồi của con lăn đường cong logarit phải được kiểm soát trong khoảng lệch 0,1 mm về phía đầu lớn và không được lệch về phía đầu nhỏ.

Hình 7: Mối quan hệ giữa độ lệch tâm lồi và chênh lệch ứng suất tương đối giữa hai đầu con lăn)

4 Kết luận

Khi sửa đổi các con lăn đường cong logarit, cần kiểm soát chặt chẽ độ lệch của tâm lồi của con lăn; nếu không thì ứng suất tiếp xúc sẽ biểu hiện sự bất đối xứng phức tạp. Tâm lồi có thể dịch chuyển vừa phải về phía đầu lớn. Đối với ổ trục 353112, tâm lồi của con lăn phải được kiểm soát trong phạm vi 0,1 mm lệch về phía đầu lớn và tâm lồi không được lệch về phía đầu nhỏ của con lăn.

2026ngày 1 tháng 5 Tuần Khuyến nghị Sản phẩm WBM

Dụng cụ mài mặt cuối Modler

Weichuang hiện có khả năng cung cấp bộ dụng cụ đầy đủ cho dây chuyền mài con lăn côn Modler. Dụng cụ của chúng tôi được trang bị tốt trong máy mài không tâm trung tâm modler và máy mài mặt đầu modler. Và giúp khách hàng sản xuất con lăn có độ chính xác cao với chi phí thấp.