An analysis of normal contact deformations in the basic model of roller guideway of machine tool

• Autorzy: Grudziński P.

Warianty tytułu

PL

Badania kontaktowych odkształceń normalnych w bazowym modelu rolkowej prowadnicy obrabiarki

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper analyses the basic model of a roller guideway of a machine tool. It shows that the normal contact deformations in such a model, obtained by the empirical formula given in the manufacturer's catalogue of these guideways, and also by the Hertzian theory, are far smaller than the ones obtained experimentally for such a system. The main reason for these discrepancies seems to be the fact that the basic model and calculation formulae did not take into account the influence of surface roughness of the raceways and roller. It is demonstrated that by using the FE system ANSYS and taking into account the contact stiffness of surfaces roughness, it is possible to get calculation results that are in good agreement with the experimental results.

PL

W pracy przedstawiono analizę modelu bazowego rolkowej prowadnicy obrabiarki. Wykazano, że odkształcenia kontaktowe normalne w takim modelu określone są na podstawie zależności empirycznej, ustalone przez producenta tych prowadnic, a także według teorii Hertza, mają znacznie mniejsze wartości od wyznaczonych doświadczalnie dla takiego układu. Stwierdzono, że główną przyczyną różnicy tych wartości jest brak uwzględnienia w przyjętym modelu i obliczeniach wpływu chropowatości powierzchni bieżni i rolki. Wykazano, że zastosowanie do obliczeń programu MES ANSYS i uwzględnienie sztywności kontaktowej chropowatych powierzchni umożliwia uzyskanie wyników w dobrej zgodności z wynikami badań doświadczalnych.

Słowa kluczowe

EN

roller guideways; contact deformation; modeling; calculations; experimental test

PL

prowadnice rolkowe; odkształcenie kontaktowe; modelowanie; obliczenia; badania doświadczalne

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 33, nr 3
• Strony: 27--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Grudziński P.

• Westpomeranian University of Technology, Szczecin, Faculty of Mechanical Engineering and Mechatronics, Department of Mechanics and Machine Elements, Al. Piastów 19, 70-310 Szczecin,

Bibliografia

• [1] K. MARCHELEK: Dynamika obrabiarek. WNT, Warszawa 1991.
• [2] P. GUTOWSKI: Identyfikacja parametrów modeli dynamicznych układów nośnych obrabiarek. Prace Naukowe Politechniki Szczecińskiej nr 574, 1/2003. Szczecin 2003.
• [3] F. PFEIFFER: Unilateral multibody dynamics. Mechanica, 34 (1999), 437-451.
• [4] G. RADONS, R. NEUGEBAUER: Nonlinear dynamics of production systems. VILEY-VCH Verlag GmBH & Co. KGaA, Weinheim 2004.
• [5] A. BODNAR, O. SCHÜTTE: Problems of experimental determination of static properties of machine tool units supported on rolling guides. Advances in Technology of Machines and Mechanical Equipment, 24 (2000) 3, 21-32.
• [6] K. GRUDZINSKI, K. KONOWALSKI: Investigations of the contact deformations in the rolling guideway connections of machine tools under static loads. Advances in Manufacturing Science and Technology, 28 (2004) 3, 41-56.
• [7] Catalogue: HYDREL-Flachkäfigführungen Rollumlaufführungen. INA Linear-technik oHG, Hamburg 1999.
• [8] A. BLACK (edit.): Handbook of mechanics, materials and structures. J. Wiley and Sons, New York 1985.
• [9] B. BHUSHAN: Contact mechanics of rough surfaces in tribology: multiple asperity contact. Tribology Letters, 4 (1998), 1-35.
• [10] U. SELLGREN, S. BJORKLUND, S. ANDERSSON: A finite element-based model of normal contact between rough surfaces. Wear, 254 (2003), 1180-1188.
• [11] I.R. McCOLL, J. DIND, S.B. LEEN: Finite element simulation and experimental validation of fretting wear. Wear, 256 (2004), 1114-1127.
• [12] XI SHI, A.A. POLYCARPOU: Measurements and modeling of normal contact stiffness and contact damping at the meso scale. Trans. of ASME, Journal of Vibration and Acoustics, 127 (2005) 2, 52-60.
• [13] J. JAMARI, D.J. SCHIPPER: Deformation due to contact between a rough surface and a smooth ball. Wear, 262 (2007), 138-145.
• [14] J.A. GREENWOOD, J.H. TRIPP: The elastic contact of rough surfaces. Trans. of ASME, Journal of Applied Mechanics, 1967, 152-159.
• [15] J.A. WILLIAMS: Engineering Tribology. Oxford University Press, Oxford 1994.