Purpose. Lack of kinematics models and imperfection of the known dynamics models of the roller bearings of railway rolling stock axle-boxes do not allow designing the optimal structure of bearing cages, providing the required service life and reliability of bearing units of wheel sets for cars and locomotives. The studies of kinematics and dynamics of roller bearings of axle boxes for cars and locomotives and modeling of their parts interaction to create the analytical method of bearing cages calculation are necessary. Methodology. This purpose has been achieved due to the modeling of kinematics of the ideal (without gaps) and real (taking account the gaps, manufacturing and installation errors) bearings, substantiation of the transfer mechanism of motion from the rollers to bearing cage, modeling the dynamics of rolling, research of interaction forces of the rollers with bearing cage. Findings. It is established that the kinematics of ideal bearing is determined by the contact deformations of the rollers and rings, when the kinematics of real bearing depends mainly on the side gaps in the windows of the bearing cage. On the basis of studies of the real bearing kinematics the dynamics models of the rollers and bearing cage interaction were constructed. The conducted studies of kinematics and dynamics of rolling bearings have changed our view of them as of the planetary mechanism, explained the reason of bearing cage loading, and confirmed the possibility of destruction during operation. Originality. It was first proposed a mechanism for motion transfer from the rollers to the bearing cage of roller bearings, consisting in that the side gap in the bearing cage window is reduced gradually multiple of the number of rollers of radial loading area according to the bearing cage motion. The models of roller bearing dynamics, which allow calculating the interaction forces of parts for all modes of operation, were improved. Practical value. Use of the offered models of kinematics and dynamics of the roller bearings will develop analytical calculation method of the bearing cage for the choice of its optimal design according to criterion of maximum service life and reliability of the bearing unit of wheel sets of the railway rolling stock.
Цель. Отсутствие моделей кинематики и несовершенство известных моделей динамики роликоподшипников букс железнодорожного подвижного состава не позволяет проектировать оптимальные конструкции сепараторов, обеспечивающих требуемую долговечность и надежность подшипниковых узлов колесных пар вагонов и локомотивов. Поэтому в работе необходимо провести исследования кинематики и динамики роликоподшипников букс вагонов и локомотивов, а также построить модели взаимодействия их деталей для создания аналитического метода расчета сепараторов. Методика. Поставленная цель достигнута за счет построения моделей кинематики идеального (без зазоров) и реального (с учетом зазоров, погрешностей изготовления и монтажа) подшипников, обоснования механизма передачи движения от роликов к сепаратору, построения моделей динамики качения роликов, исследования сил взаимодействия роликов с сепаратором. Результаты. Установлено, что кинематику идеального подшипника определяют контактные деформации роликов и колец, а кинематика реального подшипника зависит преимущественно от боковых зазоров в окнах сепаратора. На основе исследований кинематики реального подшипника построены модели динамики взаимодействия роликов с сепаратором. Проведенные исследования кинематики и динамики подшипников качения изменили представления о них как о планетарном механизме, объяснили причину нагружения сепаратора, подтвердили возможность их разрушения в эксплуатации. Научная новизна. Впервые предложен механизм передачи движения от роликов к сепаратору роликоподшипников, состоящий в том, что боковой зазор в окне сепаратора уменьшается постепенно – кратно количеству роликов зоны радиального нагружения по мере перемещения сепаратора. Усовершенствованы модели динамики роликоподшипников, позволяющие рассчитать силы взаимодействия деталей для любых режимов эксплуатации. Практическая значимость. Использование предложенных моделей кинематики и динамики роликоподшипников позволит разработать метод аналитического расчета сепаратора для выбора его оптимальной конструкции по критерию максимальной долговечности и надежности подшипникового узла колесных пар железнодорожного подвижного состава.
Мета. Відсутність моделей кінематики й недосконалість відомих моделей динаміки роликопідшипників букс залізничного рухомого складу не дозволяє проектувати оптимальні конструкції сепараторів, що забезпечать потрібну вантажність і надійність вагонів та локомотивів. Тому в роботі проводяться дослідження кінематики й динаміки роликопідшипників букс вагонів та локомотивів, а також побудова моделей взаємодії їх деталей для створення аналітичного методу розрахунку сепараторів. Методика. Поставлена мета дося-гнута за рахунок побудови моделей кінематики ідеального (без зазорів) та реального (з урахуванням зазорів, похибок виготовлення та монтажу) підшипників, обгрунтування механізму передачі руху від роликів до сепаратору, побудови моделей динаміки кочення роликів, дослідження сил взаємодії роликів із сепаратором. Результати. Встановлено, що кінематику ідеального підшипника визначають контактні деформації роликів та кілець, а кінематика реального підшипника залежить переважно від бокових зазорів у вікнах сепаратора. На основі досліджень кінематики реального підшипника побудовано моделі динаміки взаємодії роликів із сепаратором. Проведені дослідження кінематики та динаміки підшипників кочення змінили уявлення про них як про планетарний механізм, пояснили причину навантаження сепаратора, підтвердили можливість їхнього руйнування в експлуатації. Наукова новизна. Вперше запропоновано механізм передачі руху від роликів до сепаратора роликопідшипників, який полягає в тому, що боковий зазор у вікні сепаратора зменшується поступово – кратно кількості роликів зони радіального навантаження. Удосконалено моделі динаміки роликопідшипників, що дозволяють розрахувати сили взаємодії деталей для будь-яких режимів експлуатації. Практична значимість. Використання запропонованих моделей кінематики та динаміки роликопідшипників дозволить розробити метод аналітичного розрахунку сепаратора для вибору його оптимальної конструкції за критерієм максимальної довговічності й надійності підшипникового вузла колісних пар залізничного рухомого складу.
Kinematics and dynamics models of cylindrical roller bearing of railway transport.
Модели кинематики и динамики цилиндрических роликоподшипников железнодорожного транспорта.
Моделі кінематики та динаміки циліндричних роликопідшипників залізничного транспорту
2014-06-25
Science and Transport Progress ; No. 3(51) (2014); 100-108
Article (Journal)
Electronic Resource
Russian
rollers , bearings , radial loading area , bearing cages , kinematics , interaction forces , dynamics ролики , підшипники , зони радіального навантаження , кинематика , сили взаємодії , сепаратори , динаміка , динамика , зоны радиального нагружения , сепараторы , силы взаимодействия , кінематика , подшипники
Metadata by SPU is licensed under CC BY 3.0
Scientific Periodicals of Ukraine | 2008
|Scientific Periodicals of Ukraine | 2011
|Scientific Periodicals of Ukraine | 2009
|Scientific Periodicals of Ukraine | 2010
|Scientific Periodicals of Ukraine | 2007
|