ISSN10003762 CN411148/TH
轴承2017年11期 Bearing 2017,No. 11
911,16
DO1;10. 19533/j. issn1000 3762. 2017. 11.003
超硬镀膜圆柱滚子轴承动力学接触特性分析
孙占伟，陈锦江，秦法正，王芳，文杰（燕山大学机械工程学院，河北，秦皇岛066004）
摘要：以NU308E圆柱滚子轴承为例建立有限元模型，并基于ANSYS/LS-DYNA对其给定工况下的动力学接触特性进行分析，得到滚子的最大接触应力和轴承的最大节点位移。对该型轴承镀不同膜材和膜厚时的动力学接触特性进行分析。结果表明：膜材的弹性模量越大，最大接触应力越大面最大节点位移越小；膜厚为5~8 um时，最大接触应力和节点位移最小。
关键词：圆柱滚子轴承；动力学；接触特性；有限元分析；镀膜；膜材；膜厚
中图分类号：TH133.33;0313.7
文献标志码：B
文章编号：10003762(2017)11000903
AnalysisonDynamicContactCharacteristicsofUltrahardCoated
Cylindrical Roller Bearing
Sun Zhanwei, Chen Jinjiang. Qin Fazheng, Wang Fang, Wen Jie
(School of Mechanical Engineering,Yanshan University,Qinhuangdao 066004,China)
Abstract : A finite element model is establish for cylindrical roller bearing NU308E. The dynamic contact characteristics are analyzed under given operating condition based on ANSYS/LS DYNA,and the maximum contact stress of roller and maximum node displacement of the bearing are obtained. Then the dynamic contact characteristics of the bearing with different coating materials and coating thickness are analyzed. The results indicate that the maximum contact stress increases and the maximum node displacement decreases as elastic modulus of coating materials grow, the maximum contact stress and node displacement are smallest when coating thickness is 5 ~8 μm.
Key words: cylindrical roller bearing; dynamics;contact characteristic;finite element analysis; coating; coating materi-al;coating thickness
圆柱滚子轴承因承载能力大、刚性高，广泛应用于机车车辆、减速器和起重运输机等领域。随着技术的发展，对轴承的承载能力提出了更高要求。强化超硬薄膜剪切强度大，即使其表面受到一定的摩擦力也不容易脱落，因此对主承载表面镀强化超硬薄膜已成为提高承载能力的有效手段[1-2]。以NU308E圆柱滚子轴承为例建立有限元模型，基于ANSYS/LS-DYNA分析该轴承的动力学接触特性，得到其镀膜前（以下简称镀前）与镀膜后（以下简称镀后）)的滚子最大接触应力、轴承整体和滚子的最大节点位移，并以镀后最大接触应力和节点位移最小为评价准则，对该型轴承镀不同膜材和膜厚时的动力学接触特性进行分析，得出最佳的膜材和膜厚。
收稿日期：201608-19；修回日期：2017-0620 万方数据
有限元模型的建立
NU308E圆柱滚子轴承的主要结构参数见表 1,选取镀膜工程中常用的TiN,TiC,Si,N。和SiC 为镀馍材料，几种材料的特性参数见表2。
表1NU308E轴承结构参数
Tab.1
Structural parameters of bearing NU308E
参数外径/mm 内径/mm 宽度/mm
滚子组节圆直径/mm 内围沟底直径/mm 外圈沟底直径/mm 滚子直径/mm 滚子长度/mm 滚子数目
数值 90 40 23 65 52 74.1 12.4 12.4 12