Влияние осевой нагрузки на работоспособность шариковых радиальных подшипников


Цитировать

Полный текст

Аннотация

В качестве опор валов часто используются шариковые радиальные подшипники. Они предназначены для восприятия радиальной нагрузки, однако оказываются достаточно работоспособными при действии также и осевой нагрузки. Для определения степени влияния осевой нагрузки на работоспособность указанных подшипников рассмотрен характер взаимодействия тел качения с кольцами шариковых радиальных однорядных подшипников, установленных враспор, под действием комбинированной нагрузки. Разработана методика определения предельной радиальной и осевой нагрузки для данных подшипников. Получены выражения, связывающие осевую нагрузку с неиспользованной радиальной. На конкретных примерах показано, что наибольшая реакция опор с шариковыми радиальными однорядными подшипниками при действии на вал комбинированной нагрузки, когда осевая нагрузка является предельной, может превышать в два раза аналогичную реакцию опор при действии на вал только радиальной нагрузки той же величины. Слишком большая погрешность в определении реакций опор вала сильно снижает работоспособность подобранных для него подшипников, ускоряя их выход из строя. Кроме того, при составлении расчетной схемы вала, в качестве опор которого используются шариковые радиальные подшипники, вал всегда представляется как балка на двух шарнирных опорах. Одна из опор - неподвижный шарнир, другая - подвижный шарнир. Установлено, что при действии комбинированной нагрузки обе опоры работают как неподвижные шарниры, поскольку обе воспринимают осевую нагрузку. При этом одна часть вала между опорами оказывается растянутой, а другая - сжатой. Границей между растянутой и сжатой зонами является точка приложения осевой силы.

Об авторах

Юрий Вениаминович Белоусов

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет); Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: juvbelousov@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7591-8313
SPIN-код: 7102-6966

кандидат технических наук, доцент кафедры основ конструирования машин, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет); доцент кафедры технологий строительства и конструкционных материалов, инженерная академия, Российский университет дружбы народов

Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Светлана Львовна Шамбина

Российский университет дружбы народов

Email: shambina_sl@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9923-176X
SPIN-код: 5568-0834

кандидат технических наук, доцент кафедры технологий строительства и конструкционных материалов, инженерная академия

Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Федор Владимирович Рекач

Российский университет дружбы народов

Email: rekfedor@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8584-6755

кандидат технических наук, доцент кафедры технологий строительства и конструкционных материалов, инженерная академия

Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Олег Леонидович Киреев

Российский университет дружбы народов

Email: kireev_ol@pfur.ru
ORCID iD: 0009-0002-1523-9439

старший преподаватель кафедры технологий строительства и конструкционных материалов, инженерная академия

Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Список литературы

  1. Belousov YuV, Kirilovskiy VV. Investigation of the influence of the degree of contact of rolling surfases on contact stresses in ball radial bearing. RUDN Journal of Engineering Research.2022;23(3):213-223/ (In Russ.) https://doi.org/10.22363/2312-8143-2022-23-3-213-223
  2. Jiaxian C, Wentao M, Yuejian Ch. Transferable health indication for rolling bearings:a new solution of cross-working condition monitoring of degradation process. 2020 Asia-Pacific International Symposium on Advanced Reliability and Maintenance Modtling. IEEE; 2020. P. 1–6. http://doi.org/10.1109/APARM49247.2020.9209439
  3. Paulson NR, Evans NE, Bomidi JAR, Sadeghi F, Evans RD, Mistry KK. A finite element model for rolling contact fatigue of refurbished bearings. Tribology International. 2015;85:1–9. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2014.12.006
  4. Orlov A.V. Increasing the static load capacity of ball bearing. Journal of Machinery Manufacture and reliability. 2009;(5):67–70. (In Russ.) EDN: KUIAEH
  5. Polubaryev IN, Dvoryaninov IN, Saliev ER. Experimental verification of a new approach to the determination of the loads acting on the single-row radial ball bearings. Forum of Young Scientists. 2017;9(13):591–600. (In Russ.) EDN: ZSJYWB
  6. Bogdański S, Trajer MA. Dimensionless multi-size finite element model of a rolling contact fatigue crack. Wear. 2005;258(7–8):1265–1272. https://doi.org/10.1016/j.wear.2004.03.036
  7. Weinzapfel N, Sadeghi F, Bakolas V. A 3D finite element model for investigating effects of material microstructure on rolling contact fatigue. Tribology and Lubrication Technology. 2011;67(1):17–19.
  8. Abdullah MU, Khan ZA, Kruhoeffer W, Blass T. A 3D finite element model of rolling contact fatigue for evolved material response and residual stress estimation. Tribology Letters. 2020;68:122. https://doi.org/10.1007/s11249-020-01359-w
  9. Golmohammadi Z, Sadeghi FA. 3D finite element model for investigating effects of refurbishing on rolling contact fatigue. Tribology Transactions. 2020;63(2):251–264. https://doi.org/10.1080/10402004.2019.1684606
  10. Lin H, Wu F. He G. Rolling bearing fault diagnosis using impulse feature enhancement and nonconvex regularization. Mechanical Systems and Signal Processing. 2020;142:106790. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2020.106790
  11. Wang H, Du W. A new K-means singular value decomposition method based on self-adaptive matching pursuit and its application in fault diagnosis of rolling bearing weak fault. International Journal of Distributed Sensor Networks. 2020;16(5). https://doi.org/10.1177/155 0147720920781
  12. Kirilovskiy VV, Belousov YuV. Theoretical substantiation of new features of rolling bearings operation under combined loading conditions. RUDN Journal of Engineering Research. 2021;22(2):184–195. (In Russ.) https://doi.org/10.22363/2312-8143-2021-22-2-184-195
  13. Kirilovskiy VV, Belousov YuV. Experimental veri-fication of new features of bearing operation under combined loading conditions. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2021;17(3):278–287. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2021-17-278-287
  14. Perel LYa, Filatov AA. Rolling bearings: Calculation, design and maintenance of supports: Handbook. Moscow: Machinostroenie Publ.; 1992. (In Russ.) Available from: https://djvu.online/file/Mf8F75AEZust1 (accessed: 15.02.2025).
  15. Vijay A, Sadeghi F. A continuum damage mecha-nics framework for modeling the effect of crystalline anisotropy on rolling contact fatigue. Tribology Inter-national. 2019;140:105845. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2019.105845
  16. Gaikwad JA, Gholap YB, Kulkarni JV. Bearing fault detection using Thomson’s multitaper periodogram. 2018 Second International Conference on Intelligent Computing and Control Systems (ICICCS); 2018 June 14–15. IEEE; 2019. P. 1135–1139. https://doi.org/10.1109/ICCONS.2018.8663183
  17. Gao Z, Lin J, Wang X, Xu X. Bearing fault de-tection based on empirical wavelet transform and correlated kurtosis by acoustic emission. Materials. 2017;10(6):571. https://doi.org/10.3390/ma10060571
  18. Smith WA, Randall RB. Rolling element bearing diagnostics using the case western reserve university data: a benchmark study. Mechanical Systems and Signal Processing. 2015;64–65:100–131. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2015.04.021
  19. Lelikov OP, Dunayev PF. Design of machine units and parts. Bauman Moscow State Technical University Publ.; 2019. (In Russ.) Available from: https://djvu.online/file/yR2BAHvmATGAK (accessed: 15.02.2025).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).