Deformační, napjatostní a pevnostní analýza kuličkového ložiska s uvažováním kontaktních podmínek

Abstract

Motivací pro tuto diplomovou práci je řešení praktického problému nové vývojové konstrukce ložiskové otoče pro nově vyvíjenou tramvaj Škoda, typ: 15T. Dalším podmětem ke vzniku této práce je projekt vývoje, konstrukce a výroby přesných ložisek (super precise bearing) v koncernu ZKL (www.zkl.cz), jehož nedílnou součástí jsou ložiskové otoče. Je zde zpracována deformačně napěťová analýza řešení vnitřní konstrukce ložiska pomocí metody konečných prvků (MKP). Získané výsledky jsou porovnány s klasickým přístupem založeným na Hertzově teorii. Důležitým cílem práce je optimální návrh třech parametrů: průměr valivého elementu, přimknutí a počet valivých elementů. Optimální je zde myšleno ve smyslu nejvhodnější. Optimalizační úloha je zde realizována řešením přímých úloh s různými parametry. S ohledem na nutnost podrobného řešení pole napjatosti ve vybraných kontaktních oblastech a přitom zachování rozumného výpočetního času byla zvolena kombinace globálního a lokálního výpočetního modelu. Pro řešení deformačně napěťové analýzy bylo použito pre/postprocessoru PATRAN a solveru MARC. Analytické řešení bylo provedeno v programu EXCEL.

Motivation of this master‘s thesis is solution of practical problem of the newly developed slewing ring for tram Škoda, type: 15T. Next impulse for thesis creation was the possibility to extend product range of roller bearing ZKL. There is processed strain – stress analysis of bearing inner design making use the finite element method (FEM). Obtained results are compared with classic approach based on the Hertz theory. Important aim of this work is three main parameters optimal establishment: rolling element diameter, arrangement radius and number of rolling elements. Optimization job is realized by solutions of direct tasks with different parameters. With regard to necessity of detailed stress analysis and conservation of reasonable computational time it was chosen approach of combination global and local FEM model. It was used pre/postprocessor PATRAN and solver MARC for solution of strain and stress analysis. Analytic solution was accomplished in software EXCEL.