橢圓滾道與圓弧滾道承載能力分析比較

董亞蓮 余云霓

(1.中冶華天南京工業爐有限公司 安徽 馬鞍山243005

2.馬鞍山方圓回轉支承股份有限公司 安徽 馬鞍山 243052)

橢圓滾道與圓弧滾道承載能力分析比較

董亞蓮1余云霓2

(1.中冶華天南京工業爐有限公司 安徽 馬鞍山243005

2.馬鞍山方圓回轉支承股份有限公司 安徽 馬鞍山 243052)

本文通過對橢圓滾道進行理論計算，確定其重要參數，然后進行CAE模擬，計算出橢圓滾道與圓弧滾道的最大Mises等效應力并加以比較，結果證明：橢圓滾道的承載能力并不優于圓弧滾道。

橢圓滾道；圓弧滾道；CAE；承載能力

一、橢圓滾道的計算

橢圓滾道與圓弧滾道的回轉方式都為單排四點接觸球式回轉支承。接觸角及T與橢圓長、短半軸及鋼球半徑有關，若保證R為定值時，a、b取何值時才能保證接觸角

，則：

二、建立模型

利用計算機對其橢圓滾道與圓弧滾道進行數值模擬，由于兩種滾道外形相差很小，模型必須嚴格按1：1比例建立。利用solidworks三維軟件，以QUA200.20型號回轉支

計算出橢圓滾道的長、短半軸長度后，我們可以利用有限元軟件simulation對其進行CAE數值模擬。承為例建立橢圓滾道和圓弧滾道三維模型，對模型進行簡化時不考慮密封條、油嘴、隔離塊，堵塞，銷等微小因素的影響。模型由三個零件組成，一個外圈，一個內圈，27個鋼球，鋼球直徑ф19.844。模型如圖1所示。

三、網格劃分

由于計算結果受離散誤差的影響，所以網格劃分非常重要。Simulation的H自適應網格劃分方法的特點是[1][2]：1.適合裝配體的實體單元的靜態分析研究、2.在應變能誤差較高的區域使用較小的網格尺寸，所以我們利用simulation采用全局二階單元，H自適應網格劃分。網格的單元數123281，自由度533556。

四、施加載荷

施加約束：由于計算結果受邊界條件影響，在選擇約束面時，選擇內圈側面、外圈側面、內圈安裝孔、外圈安裝孔施加約束，計算結果有所不同。我們選擇外圈安裝孔施加全約束進行模擬，此時最接近回轉支承的實際工作狀態。

圖1 簡化模型

施加力： QNA200.20的最大承載軸向力為Fa=52*104N左右，我們對其施加Fa=55*104N力進行分析。定義接觸：針對27個鋼球的表面分別對內外圈滾道定義，無穿透，面面接觸。接觸組54對。材料屬性定義：采用全模型定義材料的彈性模量e=2.1*1011pa，柏松比μ=0.28。

五、結論

在施加相同軸向載荷的情況下，橢圓滾道的最大Mises等效應力為451Mpa，圓弧滾道的最大Mises等效應力為432Mpa。

分析結果證明：根據簡化模型分析橢圓滾道的承載能力略小于圓弧滾道的承載能力。

[1]solidworks 公司. SolidWorks Simulation基礎教程.機械工業出版社.2010

[2] 二代龍震工作室 .SolidWorks+Motion+Simulation建模/機構/結構綜合實訓教程(第2版).清華大學出版社.2009

Dongyalian1Yuyunni2
(1. MCC huatian nanjing industrial furnace Limited company Maanshan, 243005, China 2. fangyuan stewing x-raying shares Limited company，Maanshan, 243052, China)

Based on elliptic groove theoretical calculation,determine the important parameters, the maximum equivalent stress and Mises of the elliptic groove and circular-arc groove are compared by CAE simulation, the results prove that the bearing capacity of the elliptical groove is not better than arc groove.

Elliptic groove；Arc groove；CAE；Bearing capacity

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.017

董亞蓮，女，畢業于哈爾濱工業大學，本科，工程師。