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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

考虑滚动体尺寸误差和径向游隙时直线轴承的力学性能分析

吉悦 安琦

吉悦, 安琦. 考虑滚动体尺寸误差和径向游隙时直线轴承的力学性能分析[J]. 华东理工大学学报(自然科学版). doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20201222004
引用本文: 吉悦, 安琦. 考虑滚动体尺寸误差和径向游隙时直线轴承的力学性能分析[J]. 华东理工大学学报(自然科学版). doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20201222004
JI Yue, AN Qi. Analysis on Mechanical Properties of Linear Bearings Considering the Dimensional Error of Rolling Elements and Radial Clearance[J]. Journal of East China University of Science and Technology. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20201222004
Citation: JI Yue, AN Qi. Analysis on Mechanical Properties of Linear Bearings Considering the Dimensional Error of Rolling Elements and Radial Clearance[J]. Journal of East China University of Science and Technology. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20201222004

考虑滚动体尺寸误差和径向游隙时直线轴承的力学性能分析

doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20201222004
详细信息
    作者简介:

    吉悦:吉 悦(1996-),女,河北人,硕士生,主要研究方向:工程摩擦学。E-mail:1638041333@qq.com

    通讯作者:

    安 琦,E-mail:anqi@ecust.edu.cn

  • 中图分类号: TH16; TP27

Analysis on Mechanical Properties of Linear Bearings Considering the Dimensional Error of Rolling Elements and Radial Clearance

  • 摘要: 以受横向载荷的滚珠直线轴承为研究对象,对直线轴承进行了力学分析,建立了直线轴承受横向载荷下的力学模型,结合赫兹接触理论和变形协调关系,构建了在考虑滚动体几何误差和轴承游隙条件下能对直线轴承的每一个滚动体受力、变形进行精确计算的力学模型。并以LM8UU型直线轴承为算例,深入研究了载荷大小和位置、滚动体与滚道之间的游隙、单个滚动体出现尺寸误差、每个滚动体都存在尺寸误差等因素对直线轴承力学性能的影响规律,得出一系列具有规律性的关系曲线。本文的研究对于进一步精确计算直线轴承受力、变形和疲劳寿命提供了理论依据。

     

  • 图  1  直线轴承结构图

    Figure  1.  Structure of linear bearing

    图  2  直线轴承的受力分析

    Figure  2.  Force analysis of linear bearing

    图  3  滚动体的弹性变形

    Figure  3.  Deformation of a ball

    图  4  直线轴承滚动体受力计算流程图

    Figure  4.  Calculation flow chart

    图  5  不同载荷下直线轴承各列滚动体受力(x=1 mm)

    Figure  5.  Force of balls under different loads(x=1 mm)

    图  6  载荷作用于不同位置时各列滚动体受力(F=40 N)

    Figure  6.  Force of balls with different load positions (F=40 N)

    图  7  不同游隙下的直线轴承滚动体受力(F=40 N; x=1 mm)

    Figure  7.  Force of balls with different clearances (F=40 N; x=1 mm)

    图  8  1个滚动体存在3 μm负误差时各列滚动体受力(F=40 N; x=1 mm,)

    Figure  8.  Force of balls with 3 μm negative error for a single ball (F=40 N; x=1 mm)

    图  9  1个滚动体存在3 μm正误差时各列滚动体受力(F=40 N; x=1 mm)

    Figure  9.  Force of balls with 3 μm positive error for a single ball (F=40 N; x=1 mm)

    图  10  滚动体直径误差序列

    Figure  10.  Diameter error series of balls

    图  11  每个滚动体存在随机尺寸误差时滚动体受力(F=40 N; x=1 mm)

    Figure  11.  Force of balls with random size error (F=40 N; x=1 mm)

    图  12  每个滚动体存在随机误差时直线轴承滚动体受力(F=40 N; x=1 mm)

    Figure  12.  Force of balls with random size error (F=40 N; x=1 mm)

    表  1  直线轴承参数

    Table  1.   Parameters of linear bearing

    Dw/mmD0/mmnmφβE1、E2/MPaµ1µ2
    1.58412π/2π/62.1×1050.3
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  • [1] 孙健利. 直线滚动导轨机构承受垂直载荷时的刚度计算[J]. 华中理工大学学报, 1988(5): 35-40.
    [2] YOU H Y, ZHU C X, LI W X. Contact analysis on large negative clearance four-point contact ball bearing[J]. Procedia Engineering, 2012, 37: 174-178.
    [3] 田红亮, 余媛, 杜义贤. 重载下滚动直线导轨副的接触特性[J]. 西安交通大学学报, 2018, 52(9): 1-9.
    [4] 高飞. 直线滚动滚子导轨寿命分析[J]. 机床与液压, 2015, 43(11): 59-62. doi: 10.3969/j.issn.1001-3881.2015.11.017
    [5] 周怡帆, 韩军, 欧屹, 等. 不同预紧等级下滚珠直线导轨副综合性能的试验研究[J]. 组合机床与自动化加工技术, 2018(2): 1-4.
    [6] 徐斌, 梁医, 赵义鹏, 等. 滚动直线导轨副精度保持性及磨损机理试验研究[J]. 组合机床与自动化加工技术, 2017(03): 1-5.
    [7] WU J S S, CHANG J C, TSAI G A, et al. The effect of bending loads on the dynamic behaviors of a rolling guide[J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2012, 26(3): 671-680.
    [8] KWON S W, TONG V C, HONG S W. Five-degrees-of-freedom model for static analysis of linear roller bearing subjected to external loading[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 2019, 233(8): 2920-2938.
    [9] 毛宽民, 龚灿, 李斌, 等. 考虑波纹度的滚珠直线导轨动力学建模研究[J]. 华中科技大学学报(自然科学版), 2014, 42(06): 1-5.
    [10] 王会彬. 混合陶瓷滚珠直线导轨副接触特性与动力学分析[D]. 燕山大学, 2017.
    [11] 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[J]. International Journal of Mechanical Sciences, 2012, 60(1): 23-33.
    [12] TOMOVIĆ R. Calculation of the boundary values of rolling bearing deflection in relation to the number of active rolling elements[J]. Mechanism and Machine Theory, 2012, 47(1): 74-88.
    [13] 陈汀, 黄其柏. 一种计及滑块裙部变形的滚珠直线导轨副模态分析方法[J]. 中国机械工程, 2012, 23(2): 150-154. doi: 10.3969/j.issn.1004-132X.2012.02.007
    [14] 徐起贺, 孙健利. 滚动直线导轨副一般载荷下额定寿命的计算[J]. 现代机械, 2002, 1: 24-28. doi: 10.3969/j.issn.1002-6886.2002.01.009
    [15] 粟爽格, 安琦. 内外圈装配过盈量对圆柱滚子轴承力学性能的影响[J]. 华东理工大学学报(自然科学版), 2020, 46(3): 436-444.
    [16] 陆俊杰, 吴晨, 安琦. 基于微观接触力学的旋塞阀密封面疲劳寿命数值研究[J]. 华东理工大学学报(自然科学版), 2020, 46(2): 284-292.
    [17] 甄妮, 安琦. 考虑滚珠尺寸误差时滚珠螺旋副的受力和寿命分析[J]. 华东理工大学学报: 自然科学版, 2017(5): 134-142.
    [18] HARRIS T A, CRECELIUS W J. Rolling bearing analysis[J]. Journal of Tribology, 1986, 108(1): 149-150.
    [19] 马方波, 纪鹏, 安琦. 双列球面滚子轴承力学分析及滚子受载计算方法[J]. 华东理工大学学报(自然科学版), 2015, 41(01): 111-117. doi: 10.3969/j.issn.1006-3080.2015.01.018
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-22
  • 网络出版日期:  2021-04-07

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