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类型利用Romax软件对轴承进行设计验证的方法_司艳清.pdf

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    1、利用Romax软件对轴承进行设计验证的方法司艳清(哈尔滨轴承集团公司 南直轴承分厂,黑龙江 哈尔滨 150036)摘 要: 利用Romax对轴承进行建模、分析轴承寿命、载荷分布、应力水平等,验证轴承设计参数的合理性,实现优化设计,同时缩短设计周期,提高新产品开发成功率。关键词: Romax;建模;轴承;虚拟 中图分类号: TH133.33,TP31 文献标识码: B 文章编码: 1672-4582(2013)02-0089-02Design and verification method of bearings by Romax softwareSi Yanqing( Nanzhi Beari

    2、ng Sub-factory, Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036, China)Abstract: Modeling of bearings based on Romax is used for analyzing the service life, loading arrangement, stress level of bearings and for verifying the rationality of design parameter of bearings, so as to realize optimization

    3、design, shorten the design cycle and improve the success rate of new product development.Key words: Romax; modeling; bearing; virtual收稿日期:作者简介:2012-08-20.司艳清(1972-),女,技师.1 前言当今时代,技术一日千里,竞争对手层出不穷,企业面临的压力也在不断加剧。在这种情形下,为了保持企业在市场上的竞争优势,惟有不断更新产品,才有可能不被对手超越。用最短的时间推出能被市场认可的产品,是企业在竞争中制胜的关键 。如何提升研发效率,是很多企业的重

    4、中之重。目前英、美等西方国家开发了大量在模拟实际工况下的虚拟产品开发软件,该系列软件大大缩短了设计周期并减少了设计修改次数。英国Romax科技有限公司开发的Romax Designer软件就是其中一款。2 建模下面以圆锥滚子轴承30206为例利用Romax对轴承进行建模与分析,验证轴承的设计参数是否满足工况的要求。利用Romax对轴承30206进行建模分析的步骤如下:建模加入工况条件分析优化。 第 34 卷 第 2 期2 0 1 3 年 6 月Vol.34 No.2Jun. 2013哈 尔 滨 轴 承JOURNAL OF HARBIN BEARING2.1 轴的建模在实际的工况环境下大多数轴承

    5、是通过内径过盈配合安装在轴上。此例中轴的结构如图 1,阶梯轴的各部分尺寸见表 1。2.2 轴承的建模根据已经经过设计计算的圆锥滚子轴承30206的设计参数进行建模,模型如图 2 所示。2.3 组装及定位轴及轴承建模完成后,根据轴承的实际位置将轴承安装在轴上相应的位置上,如图 3。图 1 阶梯轴的结构图轴段偏置距离(mm)长度(mm)直径(mm)材料1 0 50 30 中碳钢2 50 20 50 中碳钢3 70 14 80 中碳钢4 84 20 30 中碳钢表 1 阶梯轴各段尺寸123490图 2 圆锥滚子轴承30206结构图图 3 轴与轴承的组装图 4 加载后模型图表 2 轴承1、轴承2寿命、

    6、极限转速分析结果表 3 内滚道应力大小及分布情况表 4 外滚道应力大小及分布情况3 输入工况条件在轴承的设计开发中要充分考虑轴承的工况条件,包括载荷、转速、温度、游隙、润滑方式等。该轴系的工况条件是距轴左端60mm处受径向载荷10kN,向右侧的轴向载荷0.7kN,轴转速2000rpm,油润滑,工作温度040,将工况数据输入到模型中,效果如图 4。4 分析模型及数据加载完成后,可利用软件的分析能力对轴承进行分析。此例主要是对轴承1、轴承2进行理论寿命、载荷分布情况(图略)、应力水平的分析,分析结果以轴承2为例,见表2、表3、表4。从以上的数据分析可知,受载最大的滚子承受的最大接触应力1300MP

    7、a(图略),内圈滚道轴承1 轴承2寿命(可靠性90%)(h) 5440 9512修正寿命(h) 4310 9058极限转速(油润滑)(rpm) 8500 8500极限转速(脂润滑)(rpm) 6300 6300滚子序号 最大接触应力 (MPa) 最大位置 (um)1 1264.570207 70.572 1246.276617 69.553 1195.056803 66.694 1115.980256 62.285 1021.816740 57.026 923.429932 51.537 833.998604 46.548 765.344677 42.719 727.223962 40.581

    8、0 727.203935 40.5811 765.473315 42.7212 834.068425 46.5413 923.437761 51.5314 1021.893335 57.0215 1115.974668 62.2716 1194.794903 66.6717 1246.236037 69.54滚子序号 最大接触应力 (MPa) 最大位置 (um)1 1070.862626 82.682 1056.237962 81.553 1014.378377 78.324 949.748188 73.335 872.291579 67.356 791.103139 61.087 716.6

    9、43989 55.338 658.193385 50.829 626.787271 48.3910 626.800076 48.4011 658.208326 50.8212 716.644419 55.3313 791.091250 61.0814 872.176245 67.3415 949.742212 73.3316 1014.391367 78.3217 1056.215444 81.55承受的最大应力1264.57MPa,外圈滚道承受的最大应力1070.86MPa,而通常滚子轴承中受载最大的滚动体与滚道接触中心的最大接触应力能达到4000MPa,可以说该轴承的应力水平满足设计要求。

    10、通过软件的计算分析,设计者能迅速的知道所设计轴承的寿命、载荷分布、应力水平,明确该轴承所取的设计参数的合理性。(下转第106页)哈 尔 滨 轴 承 第 34 卷轴承1 轴承21065 结束语Romax软件最为一种产品开发软件,通过对轴承参数设置及工况条件的虚拟实现对产品设计的验证。在软件内部可对设计参数进行调整来验证设计参数的合理性,最终实现产品的优化设计,减少因人工计算分析导致的周期长和错误计算的可能性,从而缩短设计周期,提升新产品的研发效率。(编辑:林小江)(上接第90页)(上接第92页)(上接第103页)在一个函数关系,锯齿进给量的减小,按照双曲函数切削力的平均值会很快地增加,造成相同的

    11、切削效率情况下传动功率的急剧上升,相关切削力的平均值的确定:Ksm=Fc/an nm zem=Ks1.1 h-mm切削速度的平均值 hm和锯齿配对ZeN的啮合数可以借助旋转角 1和 2、啮合角 e和啮合量 e1和 e2以及齿的对数 zN来求得:hm=SZN57.3/0e(cos 1-cos2)ZeN=zN/360 arc cos(-2e1/d)-arc cos(2 e2/d)带分屑槽锯片的公式:Ze=z/360 arc cos(-2e1/d)-arc cos(2 e2/d) 各种不同的切削条件所产生的影响,根据试验而定, d为锯片的直径。4.3 切削效率锯切时的切削效率可由下列关系式求得:Pc

    12、=Ksm(hm2 e/ e d)-1-m an zeN vc图 2 展示了硬质合金圆锯片和高速钢镶片锯片在不同切削速度下,切削功率和锯齿进给量之间的相互关系,从图 2 中也可以得出切削效率 Q2(单位时间内切除量),即每一单位时间里锯切面 Ae和齿进给量 SZN之间的关系。5 结束语通过以上分析可知,使用硬质合金圆锯片切削钢材要比高速钢锯片提高切削能力和单位时间内切除量58倍,这就是采用硬质合金材料的结果。(编辑:林小江) DNNJODNNJOo/ mg%“$F). GDNNJO m QD $ ). ) 44 G /NNQD LX7J ONNJO7 NNJO). 图 2 每齿进给量 SZN(3

    13、)Ta-Si-N/Ti阻挡层失效温度是800,失效后表面出现了Cu3Si。参考文献: 1 Nitta T, Ohmi T, Otsuki M, et al. Electrical Properties of Giant-Grain Copper Thin Films Formed by a Low Kinetic Energy Particle Process J. J. Electrochem. Soc., 1992, 139: 922.2 Wang Y, Zhao C H, Cao F, et al. Effect of substrate temperature on the therm

    14、al stability of Cu/Zr-N/Si contact system J. Materials Letters, 2008, 62: 418.3 Majumder P, Takoudis C G. Investigation on the diffusion barrier properties of sputtered Mo/W-N thin films in Cu interconnectsJ. Appl. Phys. Lett., 2007, 91:162108.4 陈海波, 周继承, 李幼真. 纳米Ta 基阻挡层薄膜及其扩散体系电阻特性研究J.中国科学 E 辑: 技术科学

    15、, 2008,39(3): 421.5 王庆相,范志康,梁淑华. W-Ti纳米晶薄膜扩散阻挡层的热稳定性研究J. 中国科学 E 辑: 技术科学, 2010,40(3): 298.6 陈剑辉,刘保亭,李晓红,等. 非晶Ni-Al-N薄膜用作Cu 互连阻挡层的研究J. 真空科学与技术学报,2011,31(1):23.7 Hbner R, Hecker M, Mattern N, et al. Structure and thermal stability of graded Ta-TaN diffusion barriers between Cu and SiO2 J.Thin Solid Fil

    16、ms, 2003, 437: 248.8 Murarka S P, Fraser D B. Silicide formation in thin cosputtered (titanium + silicon) films on polycrystalline silicon and SiO2J. J. Appl. Phys., 1980, 51(1): 350.9 Murarka S P. Review Silicide thin films and their applications in microelectronics J. Intermetallics, 1995,3:173.10 Abe K, Harada Y, Onoda H. Study of crystal orientation in Cu film on TiN layered structures J. J. Vac. Sci. Technol. B, 1999, 17: 1464.(编辑:林小江)哈 尔 滨 轴 承 第 34 卷

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