滾動軸承塑料保持架的案例
滾針軸承滾針—保持架沖擊碰撞特征仿真分析
項目背景
滾針—保持架組件廣泛應(yīng)用于軸和座孔可作為滾道的場合，是一種獨立的滾動元件，如圖1所示。在可用空間較小的應(yīng)用中，滾針和保持架組件提供了緊湊的解決方案，由于滾子數(shù)量眾多，滾針和保持架組件具有較高的承載能力。另外，由于其數(shù)量較多的小直徑滾子，滾針及保持架組件具有高剛度。
在實際應(yīng)用中，由于潤滑污染、振動磨損、載荷不足等原因，容易誘發(fā)保持架裂紋萌生、擴(kuò)展，甚至失效。本文利用LS-DYNA 顯式求解器對滾針—保持架局部模型進(jìn)行數(shù)值分析，為保持架的失效分析提供參考。
圖1 滾針和保持架組件實物圖
2. 模型建立
取SKF38×46×32為研究對象，滾針和保持架分別建模。如圖2所示為整體滾針—保持架組件的三維結(jié)構(gòu)圖示，共22個滾針和一個保持架。
圖2 SKF 38×46×32三維圖
對析滾針與保持架組件進(jìn)行整體建模，如圖3所示，保持架材料為MAT1彈性材料，滾針為MAT20剛體。對滾針施加一定速度，進(jìn)行沖擊碰撞，獲得保持架的應(yīng)力分布。
圖3 保持架有限元建模
如圖4所示為整體滾針—保持架組件中提取出的局部模型用于數(shù)值分析，網(wǎng)格采用solid單元，保持架簡化模型共1464個網(wǎng)格單元，滾針共2436個單元。滾針與保持架之間的接觸為surface to surface，忽略他們之間的摩擦行為。另外，約束保持架兩端面，如圖4右圖所示。
圖4 滾針—保持架局部視圖和簡化模型及邊界條件
3. 結(jié)果及分析
下圖顯示了滾針10m/s沖擊碰撞保持架的動態(tài)變形過程。
展開 算例丨基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴(kuò)展仿真分析
滾子軸承在轉(zhuǎn)動過程中會在滾動體與保持架之間產(chǎn)生較大的沖擊載荷，導(dǎo)致應(yīng)力集中分布在保持架橫梁的彎折位置，誘發(fā)保持架裂紋的萌生與擴(kuò)展，影響軸承性能與壽命。針對這一問題，本案例建立了3D保持架橫梁有限元模型，仿真分析了保持架橫梁在連續(xù)沖擊載荷作用下的裂紋萌生與擴(kuò)展過程，結(jié)果顯示，保持架末端裂紋呈近似45?擴(kuò)展，結(jié)果為滾子軸承保持架結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了有益指導(dǎo)。
一、問題描述
滾子軸承在運行過程中，滾動體在載荷區(qū)推動保持架轉(zhuǎn)動，而保持架在非承載區(qū)推動滾動體轉(zhuǎn)動，滾動體與保持架之間的載荷具有作用時間短，載荷幅值大的沖擊特征，而滾動體與保持架的打滑加劇了兩者之間的沖擊程度，容易導(dǎo)致保持架橫梁在端部萌生裂紋與擴(kuò)展而發(fā)生斷裂，影響滾子軸承的服役性能和壽命。如圖1所示，滾動體與保持架在區(qū)域A和B發(fā)生接觸，載荷分布面積較小，沖擊幅值較大，應(yīng)力容易在區(qū)域A、B、C和D區(qū)域集中分布，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)裂紋萌生，在滾動體的反復(fù)沖擊作用下，裂紋擴(kuò)展直至保持架橫梁斷裂。
圖1 保持架應(yīng)力集中區(qū)域A、B、C和D
二、有限元建模
擴(kuò)展有限元法(extended finite element method,XFEM)是1999年提出的一種求解不連續(xù)力學(xué)問題的數(shù)值方法, 它繼承了常規(guī)有限元法(CFEM)的所有優(yōu)點, 在模擬界面、裂紋生長、復(fù)雜流體等不連續(xù)問題時特別有效, 短短幾年間得到了快速發(fā)展與應(yīng)用.
展開 基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴(kuò)展仿真分析
滾子軸承在轉(zhuǎn)動過程中會在滾動體與保持架之間產(chǎn)生較大的沖擊載荷，導(dǎo)致應(yīng)力集中分布在保持架橫梁的彎折位置，誘發(fā)保持架裂紋的萌生與擴(kuò)展，影響軸承性能與壽命。針對這一問題，本案例建立了3D保持架橫梁有限元模型，仿真分析了保持架橫梁在連續(xù)沖擊載荷作用下的裂紋萌生與擴(kuò)展過程，結(jié)果顯示，保持架末端裂紋呈近似45?擴(kuò)展，結(jié)果為滾子軸承保持架結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了有益指導(dǎo)。
一
問題描述
滾子軸承在運行過程中，滾動體在載荷區(qū)推動保持架轉(zhuǎn)動，而保持架在非承載區(qū)推動滾動體轉(zhuǎn)動，滾動體與保持架之間的載荷具有作用時間短，載荷幅值大的沖擊特征，而滾動體與保持架的打滑加劇了兩者之間的沖擊程度，容易導(dǎo)致保持架橫梁在端部萌生裂紋與擴(kuò)展而發(fā)生斷裂，影響滾子軸承的服役性能和壽命。如圖1所示，滾動體與保持架在區(qū)域A和B發(fā)生接觸，載荷分布面積較小，沖擊幅值較大，應(yīng)力容易在區(qū)域A、B、C和D區(qū)域集中分布，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)裂紋萌生，在滾動體的反復(fù)沖擊作用下，裂紋擴(kuò)展直至保持架橫梁斷裂。
圖1 保持架應(yīng)力集中區(qū)域A、B、C和D
二
有限元建模
擴(kuò)展有限元法(extended finite element method,XFEM)是1999年提出的一種求解不連續(xù)力學(xué)問題的數(shù)值方法, 它繼承了常規(guī)有限元法(CFEM)的所有優(yōu)點, 在模擬界面、裂紋生長、復(fù)雜流體等不連續(xù)問題時特別有效, 短短幾年間得到了快速發(fā)展與應(yīng)用.
展開 基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴(kuò)展仿真分析
基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴(kuò)展仿真分析
Cliff_Shi 重慶大學(xué) 400044
1. 摘要
滾子軸承在轉(zhuǎn)動過程中會在滾動體與保持架之間產(chǎn)生較大的沖擊載荷，導(dǎo)致應(yīng)力集中分布在保持架橫梁的彎折位置，誘發(fā)保持架裂紋的萌生與擴(kuò)展，影響軸承性能與壽命。針對這一問題，建立了3D保持架橫梁有限元模型，仿真分析了保持架橫梁在連續(xù)沖擊載荷作用下的裂紋萌生與擴(kuò)展過程，結(jié)果顯示，保持架末端裂紋呈近似45?擴(kuò)展，結(jié)果為滾子軸承保持架結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了有益指導(dǎo)。
2. 問題/任務(wù)描述
滾子軸承在運行過程中，滾動體在載荷區(qū)推動保持架轉(zhuǎn)動，而保持架在非承載區(qū)推動滾動體轉(zhuǎn)動，滾動體與保持架之間的載荷具有作用時間短，載荷幅值大的沖擊特征，而滾動體與保持架的打滑加劇了兩者之間的沖擊程度，容易導(dǎo)致保持架橫梁在端部萌生裂紋與擴(kuò)展而發(fā)生斷裂，影響滾子軸承的服役性能和壽命。如圖1所示，滾動體與保持架在區(qū)域A和B發(fā)生接觸，載荷分布面積較小，沖擊幅值較大，應(yīng)力容易在區(qū)域A、B、C和D區(qū)域集中分布，導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)裂紋萌生，在滾動體的反復(fù)沖擊作用下，裂紋擴(kuò)展直至保持架橫梁斷裂。具體參考《滾針軸承滾針—保持架沖擊碰撞特征仿真分析》一文[1]。
圖1 保持架應(yīng)力集中區(qū)域A、B、C和D
3. 仿真計算采用的設(shè)備基本情況（CPU、內(nèi)存等）
Intel(R) Core(TM) i7-8565U CPU @ 1.80GHz 1.99 GHz
8.00 GB (7.88 GB 可用)
Abaqus 6.14
4.
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深溝球軸承(帶保持架)高速瞬態(tài)動力學(xué)CAE仿真 ￥20
ANSYS Workbench仿真源文件
2025R1版本
高速球軸承球／保持架碰撞模型與沖擊特性研究
針對航空發(fā)動機(jī)主軸率軸承的結(jié)構(gòu)特點、建立了高速球軸承率／傈特槊碰撞的力學(xué)模型．并時球與保持架的沖 擊特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，球觫持架沖擊戢荷受多種因素的影響，并體現(xiàn)為碰撞速度，沖擊栽荷與速度成正比：硅 撞彈性變形對于緩解沖擊具有重要作用
高速球軸承球／保持架碰撞模型與沖擊特性研究.pdf
這是我見過最全的軸承編號系列與意義匯總
MBS—— 黃銅實體保持架，內(nèi)圈引導(dǎo)，帶潤滑槽。
MP—— 黃銅實體直兜孔保持架。
MPA—— 黃銅實體直兜也保持架，外圈引導(dǎo)。
MPB—— 黃銅實體直兜孔保持架，內(nèi)圈引導(dǎo)。
T—— 酚醛層壓布管實體保持架，滾動體引導(dǎo)。
TA—— 酚醛層壓布管實體保持架，外圈引導(dǎo)。
TB—— 酚醛層壓布管實體保持架，內(nèi)圈引導(dǎo)。
THB—— 酚醛層壓布管兜孔型保持架，內(nèi)圈引導(dǎo)。
TP—— 酚醛層墳布管直兜孔保持架。
TPA—— 酚醛層壓布管直兜孔保持架，外圈引導(dǎo)。
TPB—— 酚醛層壓布管直兜孔保持架，內(nèi)圈引導(dǎo)。
TN—— 工程塑料模注保持架，滾動體引導(dǎo)，用附加數(shù)字表示不同的材料。
TNH—— 工程塑料自鎖兜孔型保持架。
TV—— 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺實體保持架，鋼球引導(dǎo)。
TVH—— 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺自鎖兜孔型實體保持架，鋼球引導(dǎo)。
TVP—— 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺窗式實體保持架，鋼球引導(dǎo)。
TVP2—— 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺實體保持架，滾子引導(dǎo)。
TVPB—— 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺實體保持架，內(nèi)圈引導(dǎo)（推力滾子軸承為軸引導(dǎo)）。
TVPB1—— 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺實體窗式保持架，軸引導(dǎo)（推力滾子軸承）。
沖壓保持架
J —— 鋼板沖壓保持架。
JN—— 深溝球軸承鉚接保持架。
保持架變動
加在保持架代號之后，或者插在保持架代號中間的數(shù)字，表示保持架結(jié)構(gòu)經(jīng)過變動。這些數(shù)字只用于過渡時期，例：NU1008M 1。
后置代號 — 無保持架軸承
V —— 滿裝滾動體軸承。例：NU 207V 。
VT—— 帶隔離球或滾子的滿裝滾動體軸承。例：51120VT 。
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TA—— 酚醛層壓布管實體保持架，外圈引導(dǎo)。
TB—— 酚醛層壓布管實體保持架，內(nèi)圈引導(dǎo)。
THB—— 酚醛層壓布管兜孔型保持架，內(nèi)圈引導(dǎo)。
TP—— 酚醛層墳布管直兜孔保持架。
TPA—— 酚醛層壓布管直兜孔保持架，外圈引導(dǎo)。
TPB—— 酚醛層壓布管直兜孔保持架，內(nèi)圈引導(dǎo)。
TN—— 工程塑料模注保持架，滾動體引導(dǎo)，用附加數(shù)字表示不同的材料。
TNH—— 工程塑料自鎖兜孔型保持架。
TV—— 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺實體保持架，鋼球引導(dǎo)。
TVH—— 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺自鎖兜孔型實體保持架，鋼球引導(dǎo)。
TVP—— 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺窗式實體保持架，鋼球引導(dǎo)。
TVP2—— 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺實體保持架，滾子引導(dǎo)。
TVPB—— 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺實體保持架，內(nèi)圈引導(dǎo)（推力滾子軸承為軸引導(dǎo)）。
TVPB1—— 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺實體窗式保持架，軸引導(dǎo)（推力滾子軸承）。
2、沖壓保持架
J—— 鋼板沖壓保持架。
JN—— 深溝球軸承鉚接保持架。
保持架變動
加在保持架代號之后，或者插在保持架代號中間的數(shù)字，表示保持架結(jié)構(gòu)經(jīng)過變動。
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