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轧机主传动减速机轴承的应力分析

李兵  
【摘要】: 调心滚子轴承是冶金设备中较常用的重要零部件之一,是承受载荷的重要支承零件,钢铁工业中轴承的工况十分恶劣,尤其是轧机经常要承受巨大的冲击载荷,因此,对轴承的各元件进行应力分析,计算出最大应力值及其位置,对预防其过载,保证其正常工作及使用寿命对刚铁生产具有重要意义。 某钢铁厂轧机主传动减速机高速轴输入端轴承(调心滚子轴承)整体破裂,经过现场观测,滚动体、内圈、外圈、保持架均出现严重破裂而失效。其中鼓形滚子沿轴线断裂成两半,并伴随有严重的摩擦生热灼烧的情况。导致整条生产线停产,损失巨大。为了分析其破裂原因,本文首先对减速机受力最大的轴承进行受力计算,以调心滚子轴承为研究对象,建立轴承系统的有限元模型,滚动体与内外圈滚道之间通过建立三维实体面—面接触对来传递力和位移,可较真实地模拟轴承的受力状态。采用有限元法对调心滚子轴承的各元件进行接触应力计算分析,得到轴承各元件的变形和应力分布。由于该轴承总体尺寸较大,为了使求解更加接近真实解,本文在最大应力部位采用子模型技术进一步细化求解。 通过结果分析,轴承系统最大应力区域位于滚动体与外圈接触靠近端面处,滚动体的应力集中分布在通过轴线沿径向方向上,与现场观测到的滚动体破裂情况相一致。本文是在取过载系数为2.5的前提下进行计算分析的,但由于轧钢机等冶金设备所处工作环境恶劣,在频繁的冲击载荷作用下,轴承滚动体实际应力值可能大于按理论过载系数计算的值。应采取措施降低冲击载荷,以延长轴承寿命,避免失效。


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