Rolling contact fatigue life for elastic linear kinematic-hardening plastic material

• Autorzy: Warda B.

Warianty tytułu

PL

Trwałość zmęczeniowa styku tocznego dla materiału sprężysto-plastycznego z kinematycznym wzmocnieniem liniowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

To predict the fatigue life of rolling bearings, it is necessary to know the pressure distribution in the contacts of mating elements. The assumption of an appropriate material model in the calculation of the pressure distribution has a significant effect on the value of predicted fatigue life. This paper presents the results of the predicted fatigue life calculations for a radial cylindrical roller bearing, obtained using an algorithm which allows one to perform calculations for materials with different stress-strain curves, as well as to take into account the roller chamfers. It has been shown that the assumption of elastic linear kinematic-hardening plastic (ELKP) behaviour of the bearing material, and taking into account the shape of roller chamfers allows one to obtain a fatigue life calculation results, which are consistent with the results of experiments.

PL

Do prognozowania trwałości zmęczeniowej łożysk tocznych konieczna jest znajomość rozkładów nacisków w stykach współpracujących elementów. Przyjęcie właściwego modelu materiałowego podczas obliczeń rozkładów nacisków ma istotny wpływ na wartość prognozowanej trwałości. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń prognozowanej trwałości zmęczeniowej promieniowego łożyska walcowego, otrzymane za pomocą algorytmu pozwalającego na wykonanie obliczeń dla różnych krzywych materiałowych, a także na uwzględnienie sfazowań czół wałeczków. Obliczenia trwałości zmęczeniowej przeprowadzono dla wałeczków o tworzących prostoliniowych oraz wałeczków, dla których zastosowano dwa rodzaje korekcji tworzących: korekcję cięciwowo-łukową (ZB) i korekcję logarytmiczną modyfikowaną. Rozpatrzono dwa modele materiałowe: sprężysto-idealnie plastyczny model materiału oraz model sprężysto-plastyczny z kinematycznym wzmocnieniem liniowym. Wyniki obliczeń prognozowanej trwałości zmęczeniowej dla obydwu modeli materiałowych i różnych rodzajów korekcji przedstawiono w funkcji parametru gęstości siatki przedziałów dyskretnych przyjętej podczas obliczeń rozkładów nacisków w stykach wałeczków z bieżniami łożyska. Prognozowaną trwałość łożyska walcowego z wałeczkami bez korekcji i z korekcją ZB porównano z wynikami badań eksperymentalnych przeprowadzonych przez Waligórę. Wykazano, że zastosowanie modelu sprężysto-plastycznego z kinematycznym wzmocnieniem liniowym przy jednoczesnym uwzględnieniu kształtu sfazowań wałeczków umożliwia otrzymanie wyników obliczeń trwałości zmęczeniowej, które są zgodne z wynikami doświadczeń. Przyjęcie takiego założenia ma szczególne znaczenie w przypadku obliczeń trwałości zmęczeniowej elementów tocznych o prostoliniowych tworzących.

Słowa kluczowe

EN

fatigue life; rolling contact; kinematic hardening

PL

styk toczny; trwałość zmęczeniowa; wzmocnienie kinematyczne

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 3
• Strony: 177--186
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Warda B.

• Technical University of Lodz, Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design, Żeromskiego 116, 90-924 Łódź

Bibliografia

• 1. Krzemiński-Freda H., Warda B.: Correction of the roller generators in spherical roller bearings, Wear 192, 1996, pp. 29-39.
• 2. Warda B.: Wpływ luzu promieniowego na trwałość łożyska walcowego typu NJ, Tribologia, 1997, nr 5-6, pp. 983-990.
• 3. Warda B.: Prognozowanie trwałości zmęczeniowej węzłów tocznych o złożonym kształcie współpracujących powierzchni, Tribologia, 2007, nr 5, pp. 145-156.
• 4. Warda B.: Wykorzystanie istniejących teorii zmęczenia powierzchniowego do prognozowania trwałości złożonych węzłów tocznych, Zeszyty Naukowe PŁ, nr 1055, z. 386, Łódź 2009, pp. 1-159.
• 5. Warda B.: Wpływ technologicznych sfazowań czół wałeczków na rozkłady nacisków w stykach wałeczków z bieżniami. Podstawy Konstrukcji Maszyn - kierunki badań i rozwoju, monografia pod red. M. Wasilczuka, Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, Gdańsk 2011, T. 3, pp. 527-535.
• 6. Yhland E.: Static load carrying capacity-shake-down. Ball Bearing Journal 211, 1982, pp. 1-8.
• 7. Waligóra W.: Badania jakości łożysk wałeczkowych, Politechnika Poznańska, Rozprawy, nr 128, Poznań 1981.
• 8. Hahn G.T., Bhargava V., Chen Q.: The cyclic stress-strain properties, hysteresis loop shape, and kinematic hardening of two high-strength bearing steels. Metallurgical and Materials Transactions A, 1990, Vol. 21A, pp. 653-665.
• 9. Gupta V., Bastias P.C., Hahn G.T., Rubin C.A.: Nucleation and growth of rolling contact failure of 440C bearing steel. NASA-CR-193138 Final Report 1991-1992, pp. 1-63.
• 10. Krzemiński-Freda H.: The dependence of roller-race contact durability and capacity on pressure distribution along generatrix, Arch. Bud. Maszyn T. 40, Z. 1-2, 1993, pp. 5-16.
• 11. Tomović R.: Calculation of the boundary values of rolling bearing deflection in relation to the number of active rolling elements. Mechanism and Machine Theory, Vol. 47, 2012, pp. 74-88.
• 12. Tomović R.: Calculation of the necessary level of external radial load for inner ring support on q rolling elements in a radial bearing with internal radial clearance. International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 60, 2012, pp. 23-33.
• 13. General Catalogue SKF, 1981.