牙轮钻头空心圆柱滚子接触状况的有限元数值模拟  

FEM NUMERICAL SIMULATION ONTO THE CONTACT STATUS OF HOLLOW ROLLER IN ROCK-BIT’S ROLLER BEARING SYSTEM

作　　者：张向东[1] 陈家庆[1] 孟波[1] 刘占民[1] 张宝生[1] 

机构地区：[1]北京石油化工学院机械工程学院,北京102617

出　　处：《机械强度》2010年第2期280-285,共6页Journal of Mechanical Strength

基　　金：国家自然科学基金面上项目(50874018);北京市属市管高等学校人才强教计划项目资助~~

摘　　要：以牙轮钻头滚动轴承为研究对象,对常规直母线圆柱滚子与内圈滚道的接触状况进行三维有限元数值模拟。在验证模型正确性和算法可靠性的基础上,对不同载荷和空心度下直母线空心圆柱滚子的接触状况进行有限元分析。计算结果表明,合理空心度的滚子可以降低轴承的等效应力,从而提高轴承的疲劳寿命;合理空心度的选取往往与轴承系统的材料参数、几何结构尺寸参数以及所受的外载荷等因素有关,但采用合理的空心度仍然无法消除滚子轴向端部几何边界突变处的奇异性。研究结果发现,空心滚子的最大法向接触应力和最大等效应力相对于轴向初始接触对称中心线发生了一定程度的偏移;在相同空心度下,等效应力与载荷并非正比关系。此项研究为通用空心滚子轴承在牙轮钻头中的承载性能预测和结构优化设计以及今后的推广应用提供理论参考。Numerical simulation to a three-dimensional finite element is carried out for the contact status of conventional roller contacted with inner race of rock bit roller bearings.Finite element analysis is fulfilled to rollers with different hollow ratio and different external load after the correctness and the reliability of meshing model and iterative algorithm had been validated.It is shown that the reasonable hollow ratio can not only reduce the equivalent stress of roller bearing system,but increase the fat...

关 键 词：牙轮钻头 有限元法 空心滚子 接触力学 等效应力 

分 类 号：TH133.334[机械工程—机械制造及自动化]