Effect of radial internal clearance on the fatigue life of the radial cylindrical roller bearing

• Autorzy: Chudzik Agnieszka , Warda Bogdan

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2019.2.4

Warianty tytułu

PL

Wpływ wew nętrznego luzu promieniowego na trwałość zmęczeniową promieniowego łożyska walcowego

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper presents result of the research on influence of internal radial clearance in radial cylindrical roller bearing on its fatigue durability. By solving the Boussinesq problem for the elastic half-space and finite elements method, stress distributions were determined, necessary to estimate predicted fatigue life of the bearing. The calculations took into account geometrical parameters of the bearing: its radial clearance and shape of rolling parts. Predicted radical clearance was computed by using the Lundberg and Palmgren model. ANSYS program allowed to introduce the analysis of von Mises stress distribution in any plane of cooperating components. The outcome revealed, radial cylindrical roller bearing will have highest endurance with slight radial clearance.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu wewnętrznego luzu promieniowego w promieniowym łożysku walcowym na jego prognozowaną trwałość zmęczeniową. Wykorzystując zagadnienie Boussinesqa dla półprzestrzeni sprężystej i metodę elementów skończonych, określono rozkłady naprężeń podpowierzchniowych niezbędne do oszacowania prognozowanej trwałości zmęczeniowej łożyska. W obliczeniach uwzględniono geometryczne parametry łożyska: jego luz promieniowy i kształt części tocznych. Do określenia wartości luzu promieniowego wykorzystano model Lundberga i Palmgrena. Zastosowanie programu ANSYS pozwoliło na przeprowadzenie analizy rozkładu naprężeń von Misesa w dowolnej płaszczyźnie współpracujących ze sobą elementów tocznych łożyska. Analiza obliczeń wykazała, że promieniowe łożysko walcowe będzie miało najwyższą wytrzymałość z niewielkim luzem promieniowym.

Słowa kluczowe

EN

rolling bearing; stress distribution; fatigue life; finite element method; radial clearance

PL

łożysko walcowe; rozkład naprężeń; trwałość zmęczeniowa; metoda elementów skończonych; luz promieniowy

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 21, no. 2
• Strony: 211--219
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Chudzik Agnieszka

• Department of Dynamics Lodz University of Technology Stefanowskiego 1/15, 90-537 Lodz, Poland

autor

Warda Bogdan

• Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design Lodz University of Technology Stefanowskiego 1/15, 90-537 Lodz, Poland

Bibliografia

• 1. Deshpande H, Kulkarni S, Gandhare B S. Investigation on effect of defect on cylindrical roller bearing, by experimental and FEA approach. Iternational Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering 2014; 4 (6).
• 2. Hamrock B J, Anderson W J. Rolling-element bearings. NASA RP_1105/REV1; 1983.
• 3. Harris T A. Rolling bearing analysis. Wiley-Interscience, New York, USA; 1991.
• 4. Harris T A, Kotzalas M N. Advanced concepts of bearing technology. Rolling bearing analysis. Fifth edition. CRC Press; 2006, https://doi.org/10.1201/9781420006582.
• 5. Harris T A, Kotzalas M N. Essential concepts of bearing technology. Fifth edition. CRC Press; 2006.
• 6. Harris T A, Kotzalas M N. Rolling Bearing Analysis. Fifth Edition - 2 Volume Set. CRC Press; 2007.
• 7. Hertz H. Uber die Beruhrung fester elastischer Korper. Gesammelte Werke (P. Lenard, ed.), Bd. 1, (J.A. Barth, Leipzig; 1895):155-173.
• 8. Jones A. A general theory for elastically constrained ball and roller bearing under arbitrary load and speedy conditions. Trans ASME 1960;105: 591-595.
• 9. Jonson K L. Contact mechanics. Cambrige University Press, Cambrige; 1985, https://doi.org/10.1017/CBO9781139171731.
• 10. Kania L. Modelling of rollers in calculation of slewing bearing with the use finite elements. Mech Mach Theory 2006; 41: 1359-1376, https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2005.12.007.
• 11. Krzemiński-Freda H. Correction of the generators of the main working surfaces of roller bearings. Arch Mech Eng 1990; 37: 115–132.
• 12. Krzemiński-Freda H. Roller Bearing. PWN, Warsaw; 1985 (in polish).
• 13. Laniado-Jacome E. Numerical model to study of contact force in a cylindrical roller bearing with technical mechanical event simulation. J Mech Eng Autom 2011; 1: 1–7.
• 14. Lundberg G. Cylinder compressed between two plane bodies. SKF Reg. 4134 1949.
• 15. Lundberg G, Palmgren A. Dynamic capacity of rolling bearings. Acta Polytech Scand Mech Eng 1947; 1(3): 1-52.
• 16. Lundberg G, Palmgren A. Dynamic capacity of roller bearings. Acta Polytech Scand Mech Eng 1952; 2(4): 96-127.
• 17. Palmgren A. Ball and roller bearing engineering. Third ed., SKF Industries, Philadelphia, PA 1959.
• 18. Ricci M C. Internal loading distribution in statically loaded ball bearings subjected to a centric thrust load: alternative approach. World Academy of Science, Engineering and Technology 2010; 65: 641-649.
• 19. Shah Maulik J, Darji P H. Fatigue life improvement through reduction of edge pressure in cylindrical roller bearing using FE analysis. International Journal For Technological Research in Engineering 2014; 1(10): 1069-1074.
• 20. Shaha Rohit D, Kulkarni S S. Vibration analysis of deep groove ball bearing using finite element analysis. International Journal of Engineering Research and Applications 2015; 5(5): 44-50.
• 21. Shingala Niraj R, Sata Ankit V, Delvadiya Parth V, et al. Contact stress analysis of needle roller bearing used in synchromesh gear box. Trends in Machine Design 2018; 5(1): 5–20.
• 22. SKF General Catalogue; 2007.
• 23. Stribeck R. Ball bearings for various loads. Reports from the Central Laboratory for Scientific Technical Investigation, translation by K.W. Van Treuren et al., Trans ASME 1907; 29: 420-463.
• 24. Tang Zhaoping, Sun Jianping. The contact analysis for deep groove ball bearing based on Ansys. Procedia Engineering 2011; 23: 423-428, https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.11.2524.
• 25. Warda B, Chudzik A. Fatigue life prediction of the radial roller bearing with the correction of roller generators. International Journal of Mechanical Science 2014; 89: 299-310, https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2014.09.015.
• 26. Warda B, Chudzik A. Effect of ring misalignment on the fatigue life of the radial cylindrical roller bearing. International Journal of Mechanical Science 2016; 111-112, https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2016.03.019.