PDF《倾斜与偏移时轴承动态接触特性分析》

80 ms. 凸轮 轴承对应位 置如图

2 所示. 图2凸轮 轴承位置图 Fig.2 Placement of the bearing and cam 3.1 轴颈倾斜时轴承外圈应力比较 滚动体接触表面所受的应力主要有切应力、压 应力以及惯性力等. 通过比较轴承倾斜角分别为 0°、0? 1°和0? 28°的仿真结果,得到轴承外圈上等效 应力的结果对比如图

3 所示. 虽然模型中有弹簧的 作用,轴颈倾斜角对轴承表面所受应力仍然有一定 的影响. 倾斜角为 0°时,轴承外圈上等效应力的均 值为

21 MPa,在与凸轮接触升程时等效应力最大达 到128 MPa;

倾斜角为 0? 1°时,轴承外圈上等效应力 曲线与无倾斜时只有很小的变化,等效应力值基本 分布在 25~50 MPa,等效应力最大达到

148 MPa;

倾 斜角为 0? 28°时,应力值基本分布维持在

50 MPa 以下,只有最大等效应力变化较大,达到

183 MPa,虽 然实际使用中并没有使轴承出现失效现象,但可以 看出最大应力有不断增加的趋势. 3.2 轴颈倾斜时轴颈应力与振动分析 取轴上

621 号节点,分别观察倾斜 0°、0? 1°和0? 28°时该节点等效应力、加速度变化情况,对应的 仿真结果分别如图

4 和5所示. 从图

4 可以看出: 随着倾斜角的增大,轴上单元最大等效应力对应为 49?

8、78?

4 和85?

3 MPa;

单元上应力超过

50 MPa 的 次数也有增加,0°时为

0 次,0? 1°为1次,0? 28°时增

0 4

3 南京工业大学学报(自 然科学版) 第41 卷图3轴颈倾斜时轴承外圈等效应力 时间历程曲线 Fig.3 Effective stress?time curves of the outer ring when the bearing axle neck deflect 加到

4 次. 不难看出,在轴承与凸轮的接触过程中, 轴颈倾斜对轴上的接触应力会产生影响. 从图

5 可 以看出:轴承在滚动接触过程中,由于非线性接触 变形,轴上有振动产生. 除了可以看出轴承在运转 过程中强烈的非线性外,还可以得到随着倾斜角度 的增加,振动变得稍微剧烈. 图4轴颈倾斜时轴颈单元等效应力 时间历程曲线 Fig.4 Effective stress?time curves of the shaft when the bearing axle neck deflect 图5轴颈单元加速度 时间历程曲线 Fig.5 Acceleration?time curves of the shaft 3.3 轴颈偏移时轴承外圈应力比较 本文比较了轴颈偏移 1°和2°情况,通过与无偏 移时的情况对比得到偏移对轴承的影响,应力曲线 如图

6 所示. 取与轴颈倾斜时相同的单元来考察偏 移时等效应力. 偏移角为 1°时,轴承外圈上等效应 力平均值为 35?

8 MPa;

而当轴颈偏移至 2°时,等效 应力平均值增加到

385 MPa,最大等效应力值达到

840 MPa. 与无偏移时相比可以看出,偏移较大角 度会使轴承承受较大应力. 图6轴颈偏移时轴承外圈等效应力 时间历程曲线 Fig.6 Effective stress?time curves of the outer ring when the bearing axle neck misaligned 3.4 轴颈偏移时轴颈应力分析 同样取轴上

621 节点,得到节点处等效应力曲 线,对应仿真结果如图

7 所示. 从图

7 可以看出:倾斜1°时轴上单元等效应力最大值为 78?

1 MPa,倾斜 2°时最大应力为

399 MPa. 而且轴承上应力在开始 接触时有波动,后期几乎无变化,可以看出轴承应 该处于抱死状态. 从LS PrePost 后处理软件可以 看到,轴承确实处于抱死状态. 由于轴承处于抱死 状态,不能实现变滑动摩擦为滚动摩擦的设计要求. 图7轴颈偏移时轴颈单元等效应力 时间历程曲线 Fig.7 Effective stress?time curves of the shaft when the bearing axle neck misaligned 3.5 轴颈偏转时轴承外圈应力比较 为了综合考虑轴承轴颈存在倾斜与偏移时,轴 承所受应力与运动情况,本文研究了轴承存在倾斜 角的同时有偏........