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        基于ANSYS/LS -DYNA的B - 1416滾針軸承

        時間:2017-10-19 10:55:00   來源:中國軸承網   添加人:admin

          徑向滾針軸承采用長徑比大的滾針作為滾動體,能夠承受較大的徑向負荷,并且可以不用內圈或外圈甚至保持架,占用空間小,有利于機械的緊湊設計,在結構空間受限和徑向載荷較大情況下應用較為廣泛。

          本文以B-416型無內圈滾針軸承為例,以顯式動力學為基礎,采用UG軟件建立實體模型,然后導入ANSYS /LS-)YNA軟件實現滾針軸承在一定轉速和載荷下的仿真分析,求解滾針軸承應力、位移、轉速以及振動速度、加速度等動態特性。

          1顯式動力學的基本控制方程ANSYS/LS-)YNA是一個以顯式求解為主,兼有隱式求解功能的非線性有限元分析軟件。顯式算法由于采用動力學方程差分格式,既不需要直接求解切線剛度,也不需要進行平衡迭代,計算速度快,可節省大量計算時間2.顯式動力學有限元分析系統的求解方程為:St、t、t分別為系統節點在時間t的加速度向量、速度向量和位移向量;Qt為節點載荷向量。

          差分格式對運動方程進行積分。在中心差分法中加速度和速度分別為:將式(2)、式(3)代入測量方法H對徑向載荷設定值的要求,軸承受的合成徑向載荷為150N,轉速為1 500r/min,壓力簡化為均布壓力施加在外圈寬度的中部,與水平面成45°角,轉速施加在空心軸的外表面上。加載示意如所示。

          3仿真結果分析根據上述建立的有限元模型、邊界和載荷條件,將計算時間取為100ms.現代制造工程(Modern加載示意3.1軸承的等效應力分布情況在計算結果中軸承在25、50mS時刻的應力云圖、滾針在50ms時刻的應力云圖及軸承在50ms時刻的切片應力云圖如所示。對比所示的4個應力云圖,可以看出軸承在運轉過程中滾針的受力位置時刻發生變化,承受載荷的滾針數目和最大應力值也隨著發生變化,接觸應力集中在滾針與內外圈接觸區域,滾針在接觸面中心的接觸應力最大,沿著遠離接觸中心的方向,接觸應力逐漸減小,這與赫茲彈性體接觸理論的應力分布規律是致的。

          在c所示的滾針應力云圖中,選取滾針上接觸面中間及中心兩邊的3個單元,分別為單元34701、單元34721及單元34676,做出3個單元的等效應力時間歷程曲線如所示,可以看到接觸點中心單元34701對應的A曲線的單元應力值比B曲線和C曲線的應力值大。

          軸承三維應力云圖不同單元的等效應力時間歷程曲線3.2滾針運動情況0后處理軟件,能清楚地表征各個物理量在整個時間域上的變化過程。選取滾針上與外圈接觸點較近的節點14 038,做出該節點X、Y方向和總速度曲線,如所示。

          針直徑;a為軸承的接觸角0.提取中有限元仿真的結果與理論公應力集中現象明顯并超過了材料的屈服極限,應在塑性力學范疇內研究滑塊的變形與應力分布規律。

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