安装基础对回转支承载荷分布的影响

安装基础对回转支承载荷分布的影响

夏璐

徐州罗特艾德回转支承有限公司221004

摘要：在工程机械旋转设备中，回转支承可以说是非常关键的一个部件。在本文中，将就安装基础对回转支承载荷分布的影响进行一定的研究。

关键词：安装基础；回转支承载荷；分布

1引言

在工程机械、发电机等旋转设备中，回转支承可以说是非常重要的部件类型，在旋转设备运行中具有着滚动轴承的作用，如果在运行过程中出现了失效情况，很可能对整个设备的稳定运行产生影响。正因为这部分特点的存在，就使其在具体应用的安全性以及可靠性方面具有着非常高的要求。在日常检验中，疲劳寿命以及静承载能力可以说是对支承进行检验的重要指标，而由于回转支承所具有的尺寸相对较大，能够同时对轴向力、倾覆力矩以及径向力进行承受，则使其在实际计算中同普通轴承具有着一定的差异。

2模型建立分析

失效形式方面，回转支承的主要失效形式为由滚珠与滚道长期接触所引发的点蚀、磨损以及滚道剥落情况等。在这种情况下，对圆周荷载分布进行分析、对其最大接触荷载进行计算则成为了我们对回转支承进行计算的一项重点。近年来，人们建立起了很多种模型对荷载分布情况进行计算，但模型自身往往具有着较为简单的特点，都将回转支承的支撑体以及内外圈设定为刚形体，并将接触角设定为常量值，而没有对这部分因素的最大接触载荷以及以及载荷分布的影响引起重视，并因此使实际情况同模型计算结果间具有着较大的误差。在不断的研究中，为了能够以更为精确的形式对载荷分布进行计算，有限元方式逐渐成为了一种最为主流的方式，而从回转支承整体角度看来，接触位置如果非常小，但由于回转支承具有着较多数量的微小接触对，就使得该方式在实际建模中具有着较大的难度。而当以两个钢芯壳单元、非线性弹簧以及2个刚性梁单元对滚道接触模型进行建立时，则能够获得一个整体建模分析方式。但在该模型建立中，则要求刚性梁单元和壳单元耦合以防止变形，可以说，以往模型在建立时都具有着模型复杂、收敛性不佳以及建模难度较大的问题。对此，在本文中，我们通过一种局部-整体建模方式的应用对回转支承整体模型同局部接触区域模型进行建立，通过非线性弹簧的应用代替滚珠，将其同内外圈支架相连的基础上降低建模难度。

3回转支承模型建立

图2滚珠滚道接触局部建模

在模型中，由非线性弹簧Peu、Pid对模型内圈滚道同外圈滚道CidCeu方向的接触对，而PinPed则能够对外圈、内圈滚道方向的CinCed方向接触对进行模拟。在该回转支承中，具有着较为复杂的承载特点，会在同一时间内对模型的轴向力Fa、径向力Fr以及倾覆力矩M进行承受。对此，我们在将外圈设定为固定的情况下，对该模型进行一定的影响情况研究。

4法兰安装对荷载分布的影响

4.1模型修正

一般情况下，以筒形法兰结构作为回转支承的安装支承结构，如下图所示：

在该结构中，轨道中心会同筒壁中心对齐。安装安装上，则通过螺钉或者螺栓的应用将其固定的结构基础上，并以法兰方式的应用对上下基础进行安装。基础刚度方面，同其几何尺寸、结构形式等具有较为密切的联系。在我们将安装基础应用到模型中之后，除了滚道同滚珠间具有非线性接触情况之外，安装法兰同回转支承间也会产生接触。

4.2法兰尺寸影响

在结构中，我们所安装法兰的尺寸将对法兰的刚性特征产生影响，而在荷载条件相同的情况下，对不同尺寸法兰的安装也会对支承内部接触荷载产生影响：第一，厚度方面，在极限荷载情况下，我们将回转支承厚度为基准对不同厚度情况下回转支承内部接触的荷载分布进行求解。在不同法兰厚度情况下，回转支承内部荷载所具有的规律基本相似，即最大接触荷载出现在滚道劫持位置上。而随着法兰厚度的减少，回转支承内部的接触压力则会随之增大，其相对厚度从100%降低到20%时，解除压力增量值为42kN。以分段方式进行观察，我们发现，当相对厚度从100%降低到20%时，最大解除压力增幅则体现出较为平缓的特征。而当厚度为回转支承厚度50%时，则能够保证所使用用料最少的情况下对回转支承的较小接触压力进行了实现，能够使回转支承因此具有了更高的可靠性；第二，筒壁厚度。由于结构方面的限制，法兰筒壁所自身允许变化的范围较小。对此，我们取3个不同的法兰筒壁尺寸进行计算，对不同筒壁厚度尺寸情况下，回转支承内部所具有的载荷分布进行计算。经研究发现，当法兰厚度在40%以上时，筒壁厚度对回转支撑压力影响值最小。对此，在强度能够满足要求的情况下，在实际结构设计时应当尽可能的降低筒壁厚度，以此起到降低成本的作用。而若由于安装筒直径较大、而壁厚又太小，在实际应用中就很容易出现结构的失稳情况；第三，法兰形式。对法兰筒壁安装位置进行设计时，需要根据螺栓螺钉以及结构等方面的情况对安装位置进行选定。其主要具有两种形式：第一，法兰筒壁在靠近滚珠位置；第二，法兰筒壁在远离滚珠位置。对于这两种方式，在靠近回转支承滚珠一侧所具有的刚度也会存在着差异。经计算表明，法兰结构形式对回转支承承载情况也具有一定的影响，对此，在结构空间允许的情况下，在对回转支撑安装基础进行设计时，需要尽可能的将上下安装筒壁设计在靠近滚珠的位置，以此获得更为稳定的设计效果；第四，平面度。在机械加工过程中，不可避免在平面度方面会存在一定的误差，并可能因此对回转支承的使用寿命以及承载能力产生影响，需要在实际安装、加工的过程中做好控制。

结束语

在上文中，我们对安装基础对回转支承载荷分布的影响进行了一定的研究，具有一定的研究应用价值。

参考文献：

[1]张海娟，余晓流，孟北京，谈莉斌.回转支承性能实验台方案研究[J].机械工程师.2009（09）：55-56.

[2]苏文瑛，王伟.回转支承在送料回转小车中的应用[J].河南机电高等专科学校学报.2010（02）：101-102.