Mik azok a Hertz érintkezési feszültségek és hogyan befolyásolják a lineáris csapágyakat?

azok a lineáris csapágyak, amelyek golyókat vagy görgőket használnak terhelés hordozására, Hertz érintkezési feszültségnek vannak kitéve — ez egy olyan anyagfeszültség, amely jelentős szerepet játszik a csapágy teherbírásának és kifáradási élettartamának meghatározásában.

ha két különböző sugarú felület érintkezik, és terhelést alkalmaznak (még egy rendkívül kis terhelést is), kis érintkezési felület alakul ki, és a felületek nagyon nagy igénybevételt tapasztalnak. Ezek a feszültségek Hertz (vagy Hertizian) kontakt feszültségek néven ismertek. A gördülőelemes lineáris csapágyaknál Hertz érintkezési feszültségek lépnek fel a golyókon (vagy hengereken) és a versenypályákon.

elméletileg két gömb érintkezése egy ponton, két henger érintkezése pedig vonalként történik. Mindkét esetben-pont vagy vonal érintkezés esetén-a két felület közötti nyomás végtelen lenne, és a felületek azonnali hozamot tapasztalnának. De a valós alkalmazásokban, amikor két felületet erővel préselnek össze, minden felületen valamilyen rugalmas deformáció következik be, és egy érintkezési terület alakul ki. A két felületen fellépő feszültségek továbbra is nagyon magasak lehetnek — elegendőek a szétesés vagy a meghibásodás egyéb formáinak megindításához—, de már nem végtelenek.

a hertzi érintkezési feszültségek elemzése négy elsődleges feltételezésre támaszkodik:

– a felületek simaak és súrlódásmentesek
– a testek izotrópok és rugalmasak
– az érintkezési terület kicsi az érintkező testek méretéhez képest
– a testeken lévő törzsek kicsiek és a rugalmassági határon belül vannak

Hertzi feszültségek vannak jelen, ha két különböző sugarú felület érintkezik — még akkor is, ha az egyik felület sík vagy ha az egyik felület domború, a másik pedig homorú, ez a helyzet a gördülőelem-csapágyak esetében: a golyó vagy a görgő domború, a versenypálya pedig homorú. A Hertz érintkezési feszültségek elemzésében egy domború felület (a golyó vagy a görgő) pozitív sugárral, a homorú felület (a versenypálya) pedig negatív sugárral rendelkezik. (Vegye figyelembe, hogy a sík felületek végtelen sugarúak.)

mivel a felületek sugara eltérő, a gömbgömb (vagy hengerhenger) és a csapágypálya közötti érintkezési felület elliptikus alakú. Ilyen körülmények között a két felület közötti maximális nyomást a következőképpen adják meg:

Gömbgömb és versenypálya

hengerhenger és versenypálya

Hertz érintkezési feszültségek és lineáris csapágyak

a Hertz érintkezési feszültségek jelentős hatással vannak a csapágy dinamikus terhelhetőségére és az L10 élettartamára. A fáradtságot okozó nyírófeszültségek — a gördülő elemek meghibásodásának elsődleges módja-arányosak a két test közötti maximális Hertz nyomással.

a Hertz érintkezés és a felületek ebből eredő deformációja szintén az, ami a csapágyak csúszását, nem pedig gördülését okozza. Ennek oka az, hogy a Hertz érintkezési területeinek átmérője eltérő, mint maguk a gördülő elemek, így a gördülő elemek csúsznak. A Hertz-kapcsolat hatással van a csapágy előterhelésére is. A gördülő elemek előfeszítése nagyobb-és véges-Hertz érintkezési felületet biztosít számukra, ami növeli a merevséget. De a megnövekedett érintkezés magas hőtermelést eredményez.

ez az oka annak, hogy a lineáris csapágyak esetében a mindössze 8% – os előterhelés magas előterhelésnek számít, a 10-15% – nál nagyobb előterhelés rendkívül ritka. Továbbá, mivel a Hertz érintkezés nem lineáris, kis mennyiségű előterhelés jelentősen növelheti a merevséget, anélkül, hogy elfogadhatatlan csúszást, súrlódást és hőt eredményezne.

funkció kép hitel: L. C. Brezeanu