Hva Er Hertz kontaktspenninger og hvordan påvirker de lineære lagre?

Lineære lagre som bruker baller eller ruller til å bære en last, blir utsatt For Hertz – kontaktspenninger – en type materialspenning som spiller en viktig rolle for å bestemme lagerets lastkapasitet og utmattingsliv.

når to overflater av forskjellige radier er i kontakt og en belastning påføres (selv en ekstremt liten belastning), dannes et lite kontaktområde, og overflatene opplever svært høye belastninger. Disse stressene er Kjent Som Hertz (Eller Hertizian) kontaktspenninger. I rullende element lineære lagre oppstår Hertz kontaktspenninger på ballene (eller sylindere) og raceways.

i teorien skjer kontakten mellom to kuler på et punkt, og kontakten mellom to sylindere oppstår som en linje. I begge tilfeller — punkt eller linjekontakt – vil det resulterende trykket mellom de to flatene være uendelig og overflatene vil oppleve umiddelbar avkastning. Men i virkelige applikasjoner, når to overflater presses sammen med en kraft, oppstår noe elastisk deformasjon på hver overflate, og et kontaktområde dannes. Stressene som oppstår på de to flatene kan fortsatt være svært høye-tilstrekkelig til å starte spalting eller andre former for feil-men de er ikke lenger uendelige.

analysen av Hertzian kontaktspenninger er avhengig av fire primære forutsetninger:

– overflatene er glatte og friksjonsløse
– legemene er isotrope og elastiske
– kontaktområdet er lite i forhold til legemets størrelser
– stammene på legemene er små og innenfor elastisk grense

Hertzian — spenninger er tilstede når to overflater med forskjellige radier er i kontakt-selv om en overflate er flat eller hvis en overflate er konveks og den andre er konkav, som er tilfelle for rullende elementlagre: ballen Eller rullen er konveks, og racebanen er konkav. I Analysen Av Hertz – kontaktspenninger har en konveks overflate (ballen eller rullen) en positiv radius og den konkave overflaten (løpebanen) har en negativ radius. (Merk at flate overflater har en uendelig radius.)

fordi overflatene har forskjellige radier, har kontaktområdet mellom en sfærisk ball (eller en sylindrisk rulle) og en bærende løpebane en elliptisk form. Under disse forholdene er maksimalt trykk mellom de to flatene gitt som:

Sfærisk Ball Og Raceway

Sylindrisk Rulle Og Løpebane

Hertz kontaktspenninger og lineære lagre

Hertz kontaktspenninger har en betydelig effekt på bæredynamisk lastkapasitet Og L10-levetid. Skjærspenninger, som forårsaker tretthet-en primær modus for svikt av rullende elementer-er proporsjonal med det maksimale Hertz-trykket mellom de to legemene.

Hertz-kontakt, og den resulterende deformasjonen av overflater, er også det som får lagrene til å skli i stedet for å rulle. Dette skyldes At Hertz-kontaktområdene har forskjellige diametre enn selve rulleelementene, slik at rulleelementene glir. Hertz-kontakt har også implikasjoner for lagerforspenning. Forlasting av rulleelementene gir dem et større — Og endelig-Hertz kontaktområde, noe som øker stivheten. Men den økte kontakten resulterer i høy varmeproduksjon.

dette er grunnen til at en forspenning på bare 8 prosent anses som høy forspenning for lineære lagre, med forspenning større enn 10 til 15 prosent er ekstremt sjelden. Også Fordi Hertz-kontakt er ikke-lineær, kan en liten mengde forspenning gi en betydelig økning i stivhet, uten å resultere i uakseptabel glid, friksjon og varme.

Feature bilde kreditt: L. C. Brezeanu