غلتک مخروطی و دنده بزرگ و عمر بلبرینگ

1. مشکلات موجود در تماس بین سطح پایه توپ غلتکی مخروطی و دنده بزرگ

در یاتاقان غلتکی مخروطی با زاویه مخروطی بزرگ، سه سطح راهروی حلقه داخلی، راهروی حلقه بیرونی و قطر بیرونی غلتک عمدتا بار شعاعی را تحمل می کنند و از نظر تئوری در حالت نورد خالص هستند. زاویه گنجانده شده بین ژنراتیکس راهرو حلقه بیرونی و خط محور یاتاقان مورد مطالعه در این مقاله حدود=25 درجه تا 29 درجه است، بنابراین به آن یاتاقان غلتکی مخروطی مخروطی بزرگ می گویند. این نوع بلبرینگ نسبت به رولبرینگ های مخروطی معمولی توانایی بالاتری در تحمل بارهای محوری دارد و عمدتاً برای تحمل بارهای ترکیبی شعاعی و محوری عمدتاً از یک جهت بار محوری استفاده می شود.

روش طراحی و پردازش سطح پایه توپ غلتکی مخروطی معمولی الزامات عمر مفید رولبرینگ های مخروطی را برآورده نمی کند. مشکلات اصلی و وضعیت موجود (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است) عبارتند از:

(1) سطح دنده بزرگ حلقه داخلی و سطح پایه توپ غلتکی به طور ناهموار ساییده شده است و مقدار SR سطح پایه توپ غلتکی بزرگ است.

(2) افزایش غیرعادی دما اغلب در طول استفاده از یاتاقان ها رخ می دهد.

(3) موقعیت تماس بین سطح پایه توپ غلتکی مخروطی با زاویه مخروطی بزرگ و دنده بزرگ حلقه داخلی غیر طبیعی است. موقعیت تماس بین سمت داخلی دنده بزرگ حلقه و لبه پخ شعاعی سطح پایه توپ غلتکی، یعنی موقعیت تماس بین سطح پایه توپ غلتکی و دنده بزرگ حلقه داخلی اغلب نامنظم به نظر می رسد.

(4) دنده بزرگ حلقه داخلی بلبرینگ گاهی اوقات ترک می خورد. بنابراین، به منظور بهبود موثر عمر این نوع غلتک مخروطی با زاویه مخروطی بزرگ، ابتدا لازم است این مشکل حل شود که شکل سطح پایه توپ غلتکی بر عملکرد بلبرینگ تأثیر می گذارد.

بر اساس ویژگی های ساختاری غلتک مخروطی با زاویه مخروطی بزرگ و قانون اساسی حالت تنش و تغییر شکل غلتک ها، راهروی حلقه داخلی و دنده بزرگ پس از سایش، شکل سطح پایه غلتک مخروطی بهینه شده است و بهبود یافته.

2. تجزیه و تحلیل وضعیت تماس بین سطح پایه توپ غلتکی مخروطی و دنده بزرگ حلقه داخلی

سطح پایه توپ غلتکی و دنده بزرگ حلقه داخلی هر دو سطح کار هستند. اصطکاک لغزشی ایجاد شده توسط آنها در حین کار باعث اصطکاک و سایش جدی، سوختگی یا تمرکز تنش در صورت ضعیف بودن روغن کاری یا موقعیت تماس نامعقول می شود که منجر به خرابی یاتاقان می شود. خرابی ناشی از ریزش زودرس مسیر مسابقه، سطح پایه توپ غلتکی و قطر بیرونی ناشی از خستگی زودرس. شکل سطح پایه غلتک مخروطی، اندازه قطر سوراخ سطح پایه و
شکل دنده بزرگ حلقه داخلی عامل اصلی موثر بر افزایش غیرعادی دمای دنده بزرگ حلقه داخلی و ظرفیت باربری یاتاقان و موقعیت تماس بین سطح پایه توپ غلتکی مخروطی و دنده بزرگ حلقه داخلی نیز پیوند بسیار مهمی است.

موقعیت تماس غیرعادی و شرایط سایش بین دنده بزرگ حلقه داخلی و سطح پایه توپی غلتک نیز بر عمر مفید یاتاقان تأثیر می گذارد. سایش ناهموار، به خصوص لبه محدب قطر سوراخ ناشی از قطر سوراخ کوچک سطح پایه توپ غلتکی مخروطی (همانطور که در شکل 1b نشان داده شده است)، می تواند باعث تماس ضعیف بین سطح پایه توپ غلتکی و دنده بزرگ حلقه داخلی شود. . اگر با مشکلاتی مانند اختلاف زاویه بیش از حد و ناهمواری سطح دنده بزرگ حلقه داخلی همراه باشد، سایش ناهموار باعث سایش مارپیچ در سطح دنده بزرگ حلقه داخلی می شود. بنابراین، با توجه به شرایط دنده بزرگ حلقه داخلی بلبرینگ، قطر سوراخ سطح پایه توپ غلتکی مخروطی باید به طور مناسب افزایش یابد. از یک طرف، برای آسیاب مساحت دو سر غلتک مخروطی مفید است و اندازه مختصات پخ در هر دو انتهای غلتک مخروطی را می توان به طور موثر تضمین کرد. از یک طرف، بهبود درجه سایش ناهموار سطح دنده بزرگ حلقه داخلی و سطح پایه توپ غلتکی ناشی از عواملی مانند بار محوری زیاد یاتاقان و پراکندگی زیاد مقدار SR غلتک مفید است. سطح پایه توپ

علاوه بر این، در نقطه تماس، اندازه اصطکاک لغزشی با موقعیت نقطه تماس مرتبط است: وقتی قطر دایره ای که نقطه تماس در آن قرار دارد کوچک است، اصطکاک لغزشی کوچک است. در غیر این صورت، اصطکاک لغزشی زیاد است. بنابراین، موقعیت تماس بین سطح پایه توپ غلتکی و دنده بزرگ در وسط است که می تواند به طور موثر از ترک خوردن دنده بزرگ جلوگیری کند یا کاهش دهد.