F6005軸承

深溝球軸承是滾動(dòng)軸承中為普通的一種類型?；拘偷纳顪锨蜉S承由一個(gè)外圈，一個(gè)內(nèi)圈、一組鋼球和一組保持架構(gòu)成。 深溝球軸承類型有單列和雙列兩種，深溝球結(jié)構(gòu)還分密封和開式兩種結(jié)構(gòu)，開式是指軸承不帶密封結(jié)構(gòu)，密封型深溝球分為防塵密封和防油密封。

防塵密封蓋材料為鋼板沖壓，只起到簡(jiǎn)單的防止灰塵進(jìn)入軸承滾道。防油型為接觸式油封，能有效的阻止軸承內(nèi)的潤(rùn)滑脂外溢。單列深溝球軸承類型代號(hào)為6，雙列深溝球軸承代號(hào)為4。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，是生產(chǎn)普遍，應(yīng)用廣泛的一類軸承。

軸承的失效形式主要有疲勞剝落，過量的變形和磨損，疲勞剝落是正常失效形式，它決定了軸承的疲勞壽命；過量變形使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲。磨損使游隙及振動(dòng)噪聲增大、運(yùn)轉(zhuǎn)精度降低。疲勞剝落可根據(jù)使用壽命，由額定動(dòng)負(fù)荷限定負(fù)荷能力；過量變形可由額定靜負(fù)荷限定負(fù)荷能力； 而磨損只有通過合適的裝配及潤(rùn)滑來改良。此外，軸承還有可能存在膠合、套圈斷裂、鐵珠壓碎、保持架磨損和斷裂、 電蝕、銹蝕等非常失效形，這些失效是應(yīng)該避免的。

對(duì)象為：6037深溝球軸承，其外徑D1為80mm，內(nèi)徑D2為35mm。如圖1所示為軸承外圈尺寸計(jì)算可知軸承徑向厚6.7mm，薄處4.25mm。根據(jù)實(shí)際尺寸建立軸承外圈有限元模型，如圖2所示。模型采用solid45單元，彈性模量為2.1 x 10 5MPa ，泊松比為0.3 ，密度為7800kg/m3。采用掃略方法劃分網(wǎng)格，為了節(jié)約計(jì)算資源將裂紋處的網(wǎng)格劃分較密。這里分三個(gè)尺度劃分：1區(qū)單元尺寸為0.5mm x0. 5mm；2區(qū)單元尺寸為0.5mm x0.15mm；3區(qū)單元尺寸為0.5mm x 3mm ；4 區(qū)單元尺寸為0. 5mm x 4mm。完整軸承劃分后共有單元63270個(gè)，節(jié)點(diǎn)數(shù)為70110。采用生死單元模擬裂紋的作用如圖2所示，此次模擬的裂紋寬度為0.5mm，深度方向按照0.5mm的間隔逐次增加，后利用15個(gè)計(jì)算步驟模擬外圈從完好到斷開的整個(gè)過程。

通過有限元計(jì)算，圖5、圖6、圖7所示為軸承外圈在完好狀態(tài)存在3. 5mm裂紋和6. 5mm裂紋時(shí)的模態(tài)振型及在該振型下的Von Mises 等效應(yīng)力圖?？梢?、二、五、六、九、十階為外圈徑向變形；第三階是扭轉(zhuǎn)變形第四是彎曲邊變形，七、八階為彎扭聯(lián)合邊變形應(yīng)力情況復(fù)雜。圖6、圖7所示為裂紋深度為3. 5mm和6. 5mm時(shí)的等效VonMises應(yīng)力情況從圖5到圖7可以看出，當(dāng)存在裂紋時(shí)，各階模態(tài)的應(yīng)力集中情況明顯，隨著損傷情況的發(fā)展應(yīng)力集中越來越大。同損傷對(duì)于不同階數(shù)變形和應(yīng)力集中情況的影響不同，當(dāng)損傷位于振型節(jié)點(diǎn)振型受損傷影響大，應(yīng)力集中情況明顯比如損傷點(diǎn)在彎曲處有較大的應(yīng)力集中。這說明存在裂紋時(shí)，發(fā)生某階共振能夠很大程度上促進(jìn)振型節(jié)點(diǎn)位置上裂紋的發(fā)展。圖5、6中第五、六階的振型可以看出損傷情況會(huì)影響模態(tài)振型的徑向變形方向，往往使得裂紋損傷位置處于振型節(jié)點(diǎn)。圖5、7中第九、十階的陣型對(duì)比可以看出，重度裂紋較明顯地使得振型發(fā)生了改變。