Метод оценки потерь мощности в контакте торца ролика и борта наружного кольца роликового подшипника с учетом геометрии колец и ролика, а также перекоса ролика
Авторы: Клебанов Я.М., Петров В.Р.
Опубликовано в выпуске: #6(150)/2024
DOI: 10.18698/2308-6033-2024-6-2361
Раздел: Механика | Рубрика: Теоретическая механика, динамика машин
Рассмотрены два варианта конструкции цилиндрического роликового подшипника. У первого из них имеются скосы на торцах ролика и бортах наружного кольца, у второго — эти скосы отсутствуют. Исследован случай, когда ролик и сепаратор вращаются с эпициклическими скоростями без проскальзывания и не учитываются радиальные деформации ролика и кольца, а также изменение наклона борта под действием осевой нагрузки. Был проведен расчет места расположения пятна контакта, эпюры распределения давления в контакте и тепловых потерь мощности для обеих конструкций подшипника при различных углах перекоса ролика по тангажу и рысканию. Исследования выполнены для двух значений осевой нагрузки, приложенной к подшипнику. Показано, что в большинстве случаев выбор варианта конструкции со скосами приводит к снижению потерь мощности, вследствие чего конструкция со скосами более применима, чем без скосов. Использование описанного метода при проектировании цилиндрических роликовых подшипников позволит оценить потери мощности и подобрать геометрию скосов, уменьшающую нагрев подшипникового узла.
EDN PACPEJ
Литература
[1] Шавшишвили А.Д. Работа цилиндрических роликовых подшипников в контакте торец ролика–борт кольца. Пути совершенствования конструкций буксовых узлов вагонов с подшипниками качения. Труды ВНИИЖТ № 654. Москва, Транспорт, 1982, с. 90–97.
[2] Корренн Х. Осевая нагрузочная способность радиальных роликовых подшипников. Проблемы трения и смазки, 1970, № 1, c. 148–159.
[3] Петров В.А., Филатова Е.М., Галахов М.А. Сопротивление вращению цилиндрического роликового подшипника при комбинированной нагрузке. Вестник машиностроения, 1977, № 3, c. 18–21.
[4] Филатова Е.М., Мартынов В.С. К расчету роликовых подшипников для вагонных букс. Вестник машиностроения, 1978, № 12, c. 22–24.
[5] Бражникова А.М. Моделирование напряженно-деформируемого состояния контактирующих поверхностей торца ролика и борта кольца конического роликоподшипника. Инженерный журнал: наука и инновации, 2022, вып. 10. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2022-10-2215
[6] Клебанов Я.М., Бражникова А.М., Поляков К.А. Взаимодействие торцов роликов и борта кольца конического роликоподшипника при гидродинамическом контакте. Трение и износ, 2022, т. 43, № 6, c. 594–602.
[7] Клебанов Я.М., Петров В.Р., Адеянов И.Е. Численное исследование влияния профиля ролика и перекоса колец на нормальное давление в области контакта ролика с дорожками качения цилиндрического роликового подшипника. Инженерный журнал: наука и инновации, 2019, вып. 10. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2019-10-1927
[8] Zhou R.S., Hoeprich M.R. Torque of tapered roller bearings. J. Tribol, 1991, vol. 113, pp. 590–597.
[9] Harris T.A., Kotzalas M.N., Yu W.K. On the causes and effects of roller skewing in cylindrical roller bearings. Tribology Transactions, 1998, vol. 41, no. 4, pp. 572–578. http://dx.doi.org/10.1080/10402009808983784
[10] Lacey S., Kawamura H., Ohara Y. Bearings for Aircraft Gas Turbine Engines (part1). NSK Technical Journal Motion & Control, 1998, no. 5, pp. 1–8.
[11] Fujiwara H., Tsujimoto T., Yamauchi K. Optimized Radius of Roller Large End Face in Tapered Roller Bearing. NTN Technical Review, 2009, no. 77, pp. 96–104.
[12] Yan K., Wang N., Zhai Q., Zhu Y., Zhang J., Niu Q. Theoretical and experimental investigation on the thermal characteristics of double-row tapered roller bearings of high speed locomotive. Int. J. Heat Mass Transf., 2015, vol. 84. pp. 1119–1130.
[13] Zhang C., Gu L., Mao Y., Wang L. Modeling the frictional torque of a dry-lubricated tapered roller bearing considering the roller skewing. Friction, 2019, vol. 7, pp. 551–563.
[14] Yamanaka H., Zenbutsu M. Development of Tapered Roller Bearings for Electric/Hybrid Vehicles. NSK Technical Journal Motion & Control, 2021, vol. 32. URL: https://www.nsk.com/rd/pdf/techJournal/etj-0032.pdf (accessed 02.12.2021).