Phân tích ứng xử cơ học tĩnh và động ổ bi bằng tích hợp phần tử hữu hạn và tiêu chuẩn

Tóm tắt

Nghiên cứu này phân tích ứng xử cơ học tĩnh và động của ổ bi đỡ rãnh sâu dưới tác dụng của tải trọng bằng phương pháp phần tử hữu hạn trên phần mềm ANSYS. Mục tiêu nhằm xác định phân bố áp suất tiếp xúc và tuổi thọ mỏi, đồng thời đối chiếu với lý thuyết tiếp xúc Hertz cùng các tiêu chuẩn ISO 76, ISO 281. Kết quả mô phỏng tĩnh ở dải tải 10.000N - 50.000N cho thấy, sai số áp suất tiếp xúc cực đại so với lý thuyết Hertz dưới 10%, khẳng định độ tin cậy của mô hình. Trong mô phỏng động ở tốc độ 7.500 RPM và tải 50.000N, ứng suất lớn nhất tập trung tại rãnh lăn vòng trong; đặc biệt, nghiên cứu ghi nhận ứng suất trên vòng cách tăng đáng kể do hiện tượng va chạm với viên bi. Tuổi thọ mỏi dự đoán đạt 21,78 triệu chu kỳ, cao hơn mức 4,7 triệu chu kỳ theo chuẩn ISO 281. Kết quả này tạo cơ sở nền tảng để mô phỏng điều kiện vận hành thực tế, hướng tới phát triển mô hình song sinh số nhằm dự đoán tuổi thọ và hư hỏng ổ bi trong tương lai.

Từ khóa
ổ bi phần tử hữu hạn tiêu chuẩn ISO lý thuyết Hertz tuổi thọ mỏi

Tài liệu tham khảo

1.
ASM International. (1996). Fatigue and fracture (Vol. 19). ASM International.
2.
Belabend, S., Paunoiu, V., Baroiu, N., Khelif, R., & Iacob, I. (2020). Static structural analysis analytical and numerical of ball bearings. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 968(1), Article 012026. https://doi.org/10.1088/1757-899X/968/1/012026
3.
Harris, T. A., & Kotzalas, M. N. (2006). Rolling bearing analysis (5th ed.). CRC Press.
4.
Hertz, H. (1881). Über die Berührung fester elastischer Körper. Journal für die reine und angewandte Mathematik, 92, 156–171.
5.
Lundberg, G., & Palmgren, A. (1947). Dynamic capacity of rolling bearings. ACTA Polytechnica, Mechanical Engineering Series, 1(3), 7.
6.
Palmgren, A. (1924). Die Lebensdauer von Kugellagern. VDI-Zeitschrift, 68(14), 339–341.
7.
SKF Group. (2009). Ổ lăn (Rolling bearings). SKF Group. https://cdn.skfmediahub.skf.com/api/public/0901d1968036a3ab/pdf_preview_medium/0901d1968036a3ab_pdf_preview_medium.pdf
8.
SKF Group. (2022). SKF steel and heat treatment solutions. SKF Group. https://cdn.skfmediahub.skf.com/api/public/094f778f0577b757/pdf_preview_medium/094f778f0577b757_pdf_preview_medium.pdf
9.
Šulka, P., Sapietová, A., Dekýš, V., & Sapieta, M. (2018). Static structural analysis of rolling ball bearing. MATEC Web of Conferences, 244, Article 01023. https://doi.org/10.1051/matecconf/201824401023