Mitä ovat Hertzin kosketusjännitykset ja miten ne vaikuttavat lineaarisiin laakereihin?

lineaariset Laakerit, joissa käytetään kuulia tai rullia kuorman kantamiseen, altistuvat hertsin kosketusjännityksille — materiaalijännityksen tyypille, jolla on merkittävä rooli laakerin kantavuuden ja väsymisiän määrittämisessä.

kun kaksi eri säteiden pintaa on kosketuksissa ja kohdistuu kuormitus (jopa erittäin pieni kuormitus), muodostuu pieni kosketuspinta ja pinnat kokevat erittäin suuria rasituksia. Nämä korostaa tunnetaan Hertz (tai Hertizian) kontakti korostaa. Vierintäelementin lineaarisissa laakereissa hertsin kosketusjännityksiä esiintyy palloissa (tai sylintereissä) ja kilparadoilla.

teoriassa kahden pallon välinen kontakti tapahtuu pisteessä, ja kahden sylinterin välinen kontakti tapahtuu viivana. Kummassakin tapauksessa — piste – tai viivakosketuksessa-kahden pinnan välinen paine olisi ääretön ja pinnat kokisivat välittömän taipumisen. Mutta reaalimaailman sovelluksissa, kun kaksi pintaa painetaan yhteen voimalla, kullakin pinnalla tapahtuu jonkin verran elastista muodonmuutosta ja muodostuu kosketuspinta-ala. Jännitykset, joita esiintyy kahdella pinnalla voi vielä olla hyvin korkea-riittävä aloittaa spalling tai muunlainen epäonnistuminen-mutta ne eivät ole enää ääretön.

Hertziläisten kosketusjännitysten analyysi perustuu neljään ensisijaiseen oletukseen:

– pinnat ovat sileitä ja kitkattomia
– kappaleet ovat isotrooppisia ja kimmoisia
– kosketuspinta– ala on pieni suhteessa kosketuksessa olevien kappaleiden kokoon
— kappaleiden jännitykset ovat pieniä ja kimmorajan sisällä

Hertziläisiä jännityksiä esiintyy, kun kaksi eri säteitä omaavaa pintaa on kosketuksissa-vaikka toinen pinta olisi tasainen tai jos toinen pinta on kupera ja toinen kovera, joka on kyse liikkuvan elementin Laakerit: pallo tai rulla on kupera, ja kilparata on kovera. Hertsin kosketusjännityksiä analysoitaessa kuperalla pinnalla (pallolla tai telalla) on positiivinen säde ja koveralla pinnalla (kilparadalla) negatiivinen säde. (Huomaa, että tasaisilla pinnoilla on ääretön säde.)

koska pinnoilla on erilaiset säteet, pallomaisen pallon (tai sylinterimäisen rullan) ja laakeriradan välinen kosketuspinta-ala on elliptinen. Näissä olosuhteissa kahden pinnan välinen enimmäispaine ilmoitetaan seuraavasti:

Pallopallo ja kilparata

Lieriörullat ja kilparata

hertsin kosketusjännitykset ja lineaariset Laakerit

hertsin kosketusjännitykset vaikuttavat merkittävästi kantavuuden dynaamiseen kantavuuteen ja L10-elinikään. Leikkausjännitykset, jotka aiheuttavat väsymystä-valssauselementtien ensisijainen vikaantumistila-ovat verrannollisia kahden kappaleen väliseen Maksimipaineeseen Hertzissä.

hertsin kosketus ja siitä aiheutuva pintojen muodonmuutos aiheuttaa myös laakereiden liukumisen rullaamisen sijaan. Tämä johtuu siitä, että Hertsien kosketusalueilla on eri halkaisijat kuin itse valssauselementeillä, joten valssauselementit liukuvat. Hertzin kontakti vaikuttaa myös kantaman esijännitykseen. Valssauselementtien esikuormitus antaa niille suuremman ja äärellisen hertsin kosketusalueen, mikä lisää jäykkyyttä. Lisääntynyt kontakti johtaa kuitenkin korkeaan lämmöntuotantoon.

tämän vuoksi vain 8 prosentin esikuormitusta pidetään lineaaristen laakereiden suurena esikuormituksena, ja yli 10-15 prosentin esikuormitus on erittäin harvinaista. Koska Hertzikosketus on epälineaarinen, pieni määrä esijännitystä voi lisätä merkittävästi jäykkyyttä ilman, että tuloksena on sopimatonta liukumista, kitkaa ja lämpöä.

Feature image credit: L. C. Brezeanu