헤르츠 접촉 응력은 무엇이며 선형 베어링에 어떤 영향을 미칩니 까?

하중을 운반하기 위해 볼이나 롤러를 사용하는 리니어 베어링은 헤르츠 접촉 응력을 받습니다.

서로 다른 반경의 두 표면이 접촉하고 하중이 가해질 때(심지어 매우 작은 하중이라도),작은 접촉 면적이 형성되고,표면은 매우 높은 응력을 경험한다. 이러한 응력은 헤르츠(또는 헤르티 지안)접촉 응력으로 알려져 있습니다. 회전 성분 선형 방위에서는,헤르츠 접촉 긴장은 공(또는 실린더)및 도수로에 생깁니다.

이론적으로 두 구체 사이의 접촉은 한 지점에서 발생하고 두 원통 사이의 접촉은 선으로 발생합니다. 두 경우 모두—점 또는 선 접촉-두 표면 사이의 결과 압력은 무한 할 것이며 표면은 즉각적인 양보를 경험할 것입니다. 그러나 실제 응용 분야에서는 두 표면이 힘을 가하면 각 표면에 약간의 탄성 변형이 발생하고 접촉 영역이 형성됩니다. 두 표면에서 발생하는 응력은 여전히 매우 높을 수 있습니다—스폴링 또는 다른 형태의 실패를 시작하기에 충분하지만 더 이상 무한하지 않습니다.

헤르츠 접촉 응력의 분석은 네 가지 기본 가정에 의존합니다:

–표면이 매끄럽고 마찰이 없다
–몸체는 등방성 및 탄성
–접촉 면적은 접촉하는 몸체의 크기에 비해 작다
–몸체의 긴장은 작고 탄성 한계 내에있다

다른 반경을 가진 두 표면이 접촉 할 때 헤르츠 응력이 존재한다—한 표면이 평평하거나 한 표면이 볼록하고 다른 표면이 오목한 경우에도 접촉 면적이 작다.구르는 성분 방위를 위한 케이스:공 또는 롤러는 볼록하,도수로는 오목합니다. 헤르츠 접촉 응력의 분석에서 볼록 표면(볼 또는 롤러)은 양의 반경을 가지며 오목한 표면(궤도)은 음의 반경을 갖습니다. (평평한 표면에는 무한 반경이 있습니다.)

표면이 다른 반경을 갖기 때문에,구형 볼(또는 원통형 롤러)과 베어링 궤도 사이의 접촉 면적은 타원형 형상을 갖는다. 이 조건 하에서,2 개의 표면 사이 최대 압력은 다음과 같이 주어집니다:

둥근 공과 도수로

원통형 롤러 및 레이스 웨이

헤르츠 접촉 응력 및 선형 베어링

헤르츠 접촉 응력은 베어링 동적 부하 용량과 수명에 상당한 영향을 미칩니다. 압연 요소의 주요 고장 모드 인 피로를 유발하는 전단 응력은 두 몸체 사이의 최대 헤르츠 압력에 비례합니다.

헤르츠 접촉 및 표면의 결과 변형은 베어링이 롤이 아닌 미끄러지는 원인이기도합니다. 이는 헤르츠 접촉 영역이 롤링 요소 자체보다 직경이 다르기 때문에 롤링 요소가 미끄러지기 때문입니다. 헤르츠 접촉은 베어링 예압에도 영향을 미칩니다. 롤링 요소를 미리로드하면 더 크고 유한 헤르츠 접촉 면적이 생겨 강성이 증가합니다. 그러나 높은 열 발생에 증가 접촉 결과.

이런 이유로 리니어 베어링의 경우 예압량이 8%로 높은 예압으로 간주되며,예압량이 10~15%이상인 경우는 극히 드뭅니다. 또한,헤르츠 접촉이 비선형이기 때문에,소량의 예하중은 허용할 수 없는 미끄러짐,마찰 및 열을 초래하지 않고,강성의 상당한 증가를 제공할 수 있다.

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