Analiza wysokocyklowego wytężenia zmęczeniowego łożyska baryłkowego

• Autorzy: Romanowicz P.

Warianty tytułu

EN

High-cycle fatigue analysis of spherical roller bearing

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono metodę określania poziomu wytężenia zmęczeniowego elementów pracujących w warunkach kontaktu tocznego na przykładzie analizy zmęczeniowej łożyska baryłkowego wzdłużnego. Obliczenia wykonano przy użyciu wybranych hipotez wieloosiowego zmęczenia wysokocyklowego. Poziom wytężenia zmęczeniowego oszacowano za pomocą grupy najpopularniejszych hipotez – Crosslanda, Dang Vana, Papadopoulosa i Łagody. Konieczność stosowania współczesnych hipotez wieloosiowego zmęczenia wysokocyklowego do zjawiska kontaktu tocznego wynika z faktu, że w obszarze maksymalnego wytężenia występuje złożony, nieproporcjonalnie zmienny stan naprężenia z przesunięciem w fazie między naprężeniami normalnymi i stycznymi. Niezbędne do obliczeń zmęczeniowych przebiegi naprężeń w punktach potencjalnych inicjacji pęknięć wyznaczone zostały za pomocą metody elementów skończonych (ANSYS®). Wykonane obliczenia wykazały, że proponowane w literaturze hipotezy do analizy zjawisk związanych z kontaktem tocznym nie dają jednoznacznego oszacowania poziomu wytężenia zmęczeniowego w tego typu zagadnieniach. W pracy zaprezentowano modyfikację hipotezy Dang Vana w zastosowaniu do zjawisk kontaktowych.

EN

The method of equivalent fatigue effort estimation for elements working in rolling contact conditions was presented in the paper. Numerical and analytical calculations were made using selected multiaxial high-cycle fatigue criteria and illustrated at the example of fatigue analysis of spherical thrust roller bearing. The equivalent fatigue effort was estimated using the most popular hypotheses – Crossland, Dang Van, Papadopoulos and ¸agoda. In the rolling contact, complex and non-proportional stress state with shift in phase between normal and tangent effects occurs at the area of the maximal effort. Because of this, it is necessary to apply recently proposed multiaxial high-cycle fatigue criteria to rolling contact problem. Distributions of stresses in critical points, which were necessary in fatigue analysis, were calculated using finite element method (ANSYS®). Performed investigations suggest, that criteria proposed to rolling contact fatigue analysis do not give unambiguous estimation of fatigue effort in such problems. Certain modification of Dang Van criterion was proposed and presented in the paper.

Słowa kluczowe

PL

zmęczenie toczne; hipotezy wieloosiowego zmęczenia wysokocyklowego; metoda elementów skończonych; łożysko baryłkowe

EN

rolling contact fatigue; multiaxial high-cycle fatigue criteria; finite element method; spherical roller bearing

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego
• Czasopismo: Przegląd Mechaniczny
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 11
• Strony: 17--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Romanowicz P.

• Instytut Konstrukcji Maszyn, Politechnika Krakowska, Al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków

Bibliografia

• 1. Freda H.: Łożyska toczne. PWN, Warszawa 1989.
• 2. SKF, Bearing failures and their causes, 1994.
• 3. SKF, SKF spherical roller thrust bearings for long lasting performance, 2003.
• 4. Katalog łożysk SKF, www.skf.com.
• 5. Bergling G., Forsberg J., Hartwig S., Wohiwend K.: Main Bearings for Advanced TBMs. Proceedings – Rapid Excavation and Tunneling Conference, 1995, pp. 493 – 508.
• 6. Skoć A., Spałek J.: Podstawy konstrukcji maszyn T. 1. WNT, Warszawa 2006.
• 7. Weber B.: Fatigue multiaxiale des structures industrielles sous chargement quelconque, These: Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, 1999.
• 8. Romanowicz P.: Kryteria zmęczenia wysokocyklowego w zastosowaniu do zagadnień kontaktu tocznego. Czasopismo Techniczne, z. 3-M/2011, Wyd. Politechniki Krakowskiej, 2011.
• 9. Dang Van K., Maitournam M. H.: On some recent trends in modelling of contact fatigue and wear in rail. Wear, No. 253, 2002, pp. 219 –227.
• 10. Ekberg A.: Rolling contact fatigue of railway wheels – a parametric study, Wear, No. 211, 1997, pp. 280 – 288.
• 11. Bernasconi A., Filippini M., Foletti S., Vaudo D.: Multiaxial fatigue of a railway steel under non-proportional loading. International Journal of Fatigue, No. 28, 2006, pp. 663 – 672.
• 12. Desimone H., Bernasconi A., Beretta S.: On the application of Dang Van criterion to rolling contact fatigue. Wear, No. 260, 2006, pp. 567 –572.
• 13. Crossland B.: Effect of large hydrostatic pressures on the torsional fatigue strength of an alloy steel [in:] Proc. Int. Conf. on Fatique of Metals. Institution of Mechanical Engineers, London 1956, p. 138 – 149.
• 14. Papadopoulos I. V., Davoli P., Gorla C., Filippini M., Bernasconi A.: A comparative study of multiaxial high-cycle fatigue criteria for metals. International Journal of Fatigue, No. 3, Vol.19, 1997, pp. 219 – 235.
• 15. Papadopoulos I. V.: Long life fatigue under multiaxial loading. International Journal of Fatigue, No. 23, pp. 839-849, 2001.
• 16. Kluger K., Łagoda T.: Wpływ wartości średniej obciążenia na trwałość zmęczeniową w opisie energetycznym. Wieloosiowe zmęczenie losowe elementów maszyn i konstrukcji – część XI. Politechnika Opolska, Opole 2007.
• 17. Romanowicz P.: Analiza zmęczeniowa wybranych elementów maszyn pracujących w warunkach kontaktu tocznego, rozprawa doktorska (promotor A.P. Zieliński), Politechnika Krakowska, Kraków 2010.
• 18. Niezgodziński M. E., Niezgodziński T.: Wzory, wykresy i tablice wytrzymałościowe. PWN, Warszawa 1975.
• 19. Romanowicz P., Zieliński A.P.: Wieloosiowe zmęczenie elementów pracujących w warunkach kontaktu tocznego. Acta Mechanica et Automatica, No. 2, Vol. 3, pp. 86 – 89, 2009.
• 20. Tallian T., Hingley C.: Sperical roller bearing having reciprocal crowning for skew control. Patent nr 4,557,613. United States Patent, 1985.