Modele systemowe specjalnych łożysk tocznych

(1)

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI SLASKIEJ

Seria: MECHANIKA z. 92 Nr kol. 1027

XIII MIĘDZYNARODOWE KOLOKWIUM

"MODELE W PROJEKTOWANIU I KONSTRUOWANIU MASZYN"

13th INTERNATIONAL CONFERENCE ON

"MODELS IN DESIGNING AND CONSTRUCTIONS OF MACHINES"

25-28.04.1989 ZAKOPANE

M i c h a ł S T Y P - R E K O W S K I T a d e u s z M I K O Ł A J C Z Y K

W y d z i a ł M e c h a n i c z n y

A k a d e m i a T e c h n i c z n o - R o l n i c z a B y d g o s z c z

M 0 0 E L E S Y S T E M O W E ' S P E C J A L N Y C H Ł O Ż Y S K T O C Z N Y C H

S t r e s z c z e n i e . W p r a c y p r z e d s t a w i o n o w y n i k i b a d a ń w p ł y w u w y b r a n y c h c e c h k o n s t r u k c y j n y c h s p e c j a l n y c h ł o ż y s k t o c z n y c h na w e w n ę t r z n e o p o r y r u c h u . P r z e d s t a w i o n o r ó w n i e ż s y s t e m o we m o d e l e u m o ż l i w i a j ą c e r a c j o n a l n y d o b ó r c e c h k o n s t r u k c y j n y c h ł o ż y s k r o w e r o w y c h .

1. W p r o w a d z e n i e

W o b s z e r n e j l i t e r a t u r z e d o t y c z ą c e j ł o ż y s k t o c z n y c h p r z y t o c z o n o w i e l e r ó w n a ń o p i s u j ą c y c h z a l e ż n o ś c i p o m i ę d z y ich c e c h a m i k o n s t r u k c y j n y m i ( g e o m e t r y c z n y m i , t w o r z y w o w y m i i d y n a m i c z n y m i ) a m o m e n t e m t a r c i a . W s z y s t k i e te r ó w n a n i a p o d z i e l i ć m o ż n a na d w i e g r u p y . J e d n a z n i c h p o w s t a ł a w w y n i k u p r ó b y i l o ś c i o w e g o o p i s a n i a z j a w i s k f i z y c z n y c h z a c h o d z ą c y c h w p a r z e k i n e m a t y c z n e j , j a k ą j e s t ł o ż y s k o , j e d n a k w y n i k i o b l i c z e ń u z y s k a n e j a k o e f e k t w y k o r z y s t a n i a r ó w n a ń z tej g r u py r ó ż n i ą s i ę z n a c z n i e m i ę d z y s o b ą (w z a l e ż n o ś c i od tego, k t ó r e r ó w n a n i e u ż y t o do o b l i c z e ń ) . P r z y c z y n ą t e g o s t a n u je st z ł o ż o n o ś ć z j a w i s k t a r c i a i z u ż y c i a w y s t ę p u j ą c y c h w ł o ż y s k a c h t o c z n y c h , co z k o l e i u n i e m o ż l i w i a d o k ł a d n e ich o k r e ś l e n i e a n a l i t y c z n e . P o m i m o t e go s t a n b a d a ń t e o r e t y c z n y c h n i e p o z o s t a j e ta k z u p e ł n i e b ez w p ł y w u na w a r t o ś ć f o r m u ł o w a n e g o z a p o m o c ą I n a u k i p o z n a n i a r a .

D r u g a g r u p a r ó w n a ń j-Jrezultat o b s e r w o w a n e g o i n t e n s y w n e g o r o z w o j u

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2 7 0

M. Styp-Rekowski, T. Mikołajczyk

w s z e l k i e g o r o d z a j u b a d a ń k o n s t r u k c y j n y c h .

Z a r ó w n o p i e r w s z a , j ak i d r u g a g r u p a r ó w n a ń - t o z b i ó r m o d e l i f e n o m e n o l o g i c z n y c h u m o ż l i w i a j ą c y c h b a d a n i e w ł a ś c i w o ś c i u k ł a d ó w s t a n o w i ą c y c h ś r o d k i t e c h n i c z n e £2] . M o d e l e te m o g ą b y ć w y k o r z y s t a n e w p r o c e s i e p r o j e k t o w o - k o n s t r u k c y j n y m ł o ż y s k t o c z n y c h . W p r z e w a ż a j ą c e j l i c z b i e p r z y p a d k ó w m o d e l e te d o t y c z ą t y p o w y c h ł o ż y s k t o c z n y c h i gdy z a s t o s o w a n i e t a k i c h ł o ż y s k n i e z n a j d u j e u z a s a d n i e n i a , n i e m o ż l i w e l u b n i e p e w n e s t a j e s i ę k o r z y s t a n i e z o p r a c o w a n y c h j u ż m o d e l i . Tak w i ę c w p r z y p a d k u s p e c j a l n y c h ł o ż y s k t o c z n y c h k o n i e c z n e j e s t p r z e p r o w a d z e n i e b a d a ń w c e l u o p r a c o w a n i a n o w y c h m o d e l i l u b w e r y f i k a c j i j u ż o p r a c o w a n y c h .

2. B a d a n y o b i e k t , ce l i z a k r e s b a d a ń

P o d m i o t e m b a d a ń o p i s a n y c h w n i n i e j s z e j p r a c y są ł o ż y s k a s t o s o w a ne w p o p u l a r n y c h p o j a z d a c h j e d n o ś l a d o w y c h ( r o w e r a c h ) . P o s t a ć kons-.

t r u k c y j n ą t a k i e g o ł o ż y s k a w p e w n y m u p r o s z c z e n i u p r z e d s t a w i o n o na rys. 1.

J a k o c z y n n i k i z m i e n n e w p r e z e n t o w a n y c h b a d a n i a c h p r z y j ę t o p r o m i e ń k r z y w i z n y b i e ż n i w e w n ę t r z n e j r 2 , k t ó r e g o w a r t o ś c i z a w a r t e b y ł y w p r z e d z i a l e < 2 . 4 ; 2 . 6>

m m o r a z w p r o w a d z a n e w m o n t a ż u o b c i ą ż e n i e w s t ę p n e P , k t ó r e g o w a r t o ś c i z a w a r te b y ł y w p r z l d z i a l e < 1 0 ; 1 0 0 > N .

C z y n n i k a m i s t a ł y m i w r e a l i z o w a n y c h b a d a n i a c h b y ł y p o z o s t a ł e g e o m e t r y c z n e c e c h y k o n s t r u k c y j n e ł o ż y s k o r a z w a r u n k i b a d a ń [4] .

C e l e m b a d a ń b y ł o o p r a c o w a n i e m o d e l i o p i s u j ą c y c h z a l e ż n o ś c i p o m i ę d z y c e c h a m i k o n s t r u k c y j n y m i ł o ż y s k a o p o r a m i r u c h u w n i c h w y s t ę p u j ą c y m i . W p o j a z d a c h n a p ę d z a n y c h m i ę ś n i a m i l u d z k i m i ta w ł a ś c i w o ś ć ł o ż y s k t o c z n y c h w y d a j e s i ę b y ć j e d n ą z n a j i s t o t n i e j s z y c h . J a k o m i a r ę o p o r ó w r u c h u p r z y j ę t o w a r t o ś ć u m o w n e g o m o m e n t u t a r c i a b ę d ą c e g o w y p a d k o w ą w s z y s t k i c h Rys. 1. P o s t a ć k o n s t r u k

c y j n a ł o ż y s k a p o j a z d u j e d n o ś l a d o w e g o

Fig. 1. D e s i g n s h a p e of a one-track v e h i c l e b e a r i n g

/ch r u c h o w c z y n n i k ó w p r z e c i w d z i a ł a j ą c y c

W s z y s t k i e b a d a n i a p r z e p r o w a d z o n o t r z e c h r o d z a j ó w t w o r z y w p r ó b e k : s t a l i 45

n o r m a l i z o w a n e j , s t a l i 45 u l e p s z o n e j c i e p l n i e d o 28 + H R C o r a z s t a l i A l i p o d d a n e j o b r ó b c e c i e p l n o - c h e m i c z n e j .

3. W y n i k i b a d a ń

R e z u l t a t e m p r z e p r o w a d z o n y c h b a d a ń są m o d e l e f e n o m e n o l o g i c z n e u j m u j ą c e z a l e ż n o ś c i p o m i ę d z y o p o r a m i r u c h u w ł o ż y s k a c h t o c z n y c h a i ch c e c h a m i k o n s t r u k c y j n y m i . P r z e d s t a w i o n o je w dwóch, g r u p a c h :

- u j m u j ą c y c h z a l e ż n o ś ć o p o r ó w r u c h u o d p o s z c z e g ó l n y c h c e c h k o n s t r u k c y j n y c h ,

- u j m u j ą c y c h ł ą c z n i e z a l e ż n o ś ć o p o r ó w r u c h u od b a d a n y c h c e c h k o n s t r u k c y j n y c h .

W p i e r w s z e j g r u p i e m o d e l i z a l e ż n o ś ć p o m i ę d z y u m o w n y m m o m e n t e m

(3)

Modele systemowe specjalnych łożysk tocznych 271

t a r c i a Ml a p r o m i e n i e m k r z y w i z n y b i e ż n i r„ o p i s a n o za p o m o c ą f u n k c j i p o t ę g o w e j , k t ó r a w y k a z y w a ł a n a j l e p s z e d o p a s o w a n i e do r z e c z y w i s t e g o r o z k ł a d u w y n i k ó w ze z b i o r u f u n k c j i : p a r a b o l i c z n e j , p o t ę g o we j , w y k ł a d n i c z e j i l i n i o w e j . M o d e l e te m a j ą p o s t a ć :

- d l a s t a l i 45 n o r m a l i z o w a n e j

M | = 7 4 , 9 5 r 2 " 0 , 7 2 1 3 dla P x = 100 N

M ^ = 9 3 , 2 4 r 2" 1 , 1 1 9 1 dla P x = 50 N (1)

M>

= 7 0 , 8 7 r 2 ' 0 , 9 9 4 3 d la P x = 10 N

- d l a s t a l i 45 u l e p s z o n e j c i e p l n i e ( o z n a c z a n e j d a l e j 45 u)

M> = 5 4 , 5 9 r 2" 0 ’5 5 4 6 d la P x = 10 0 N

M ’ = 5 2 , 4 7 r 2- 0 , 6 2 8 2 dl a P x = 50 N (2)

M> = 7 0 , 5 1 r 2 - 1 ’1 8 9 9 d l a P x = 10 N

- d l a s t a l i A li p o o b r ó b c e c i e p l n o - c h e m i c z n e j

M ^ = 9 3 , 8 1 r 2" 0 , 9 7 2 1 dl a P x = 10 0 N

M | = 8 0 , 4 3 r 2 - 1 ’0 4 2 9 d l a P x = 50 N (3)

M ^ = 6 5 , 6 7 r 2" 0 , 8 1 5 4 d l a P x = 10 N

P e ł n e z e s t a w i e n i e o p r a c o w a n y c h m o d e l i , a t a k ż e ich p o s t a ć g r a f i c z n a z a w a r t a j e s t w p r a c y [4] .

M o d e l e u j m u j ą c e ł ą c z n y w p ł y w o b u z m i e n n y c h c z y n n i k ó w m a j ą p o s t a ć - d l a s t a l i 45 n o r m a l i z o w a n e j

M ’ = 3 3 , 6 6 0 0 - 0 , 9 8 5 0 r 2 + 2 , 4 8 6 1 P x + 0 , 2 5 9 8 r | +

- 0 , 2 2 9 5 P * + 0 , 0 0 5 0 ? 2P x (4)

- d l a s t a l i 45 u l e p s z o n e j c i e p l n i e

M ’ = 2 9 , 8 6 0 0 - 0 , 6 6 1 1 r 2 + 3 , 1 6 2 4 P y + 0 , 0 5 6 4 r | +

- 0 . 7 9 4 8 P * + 0 , 0 3 0 6 r 2P x (5)

- d l a s t a l i Ali

M ’ = 3 3 , 5 2 0 0 - 0 , 9 5 4 1 ? 2 t 2 , 6 0 2 9 P x + 0, l B ll r i +

+ 0 , 5 9 4 2 P * - 0 , 1 1 2 5 r 2P x (6)

g d z i e : r 2 , P x - s t a n d a r y z o w a n e w a r t o ś c i z m i e n n y c h n i e z a l e ż n y c h .

Z m i e n n e w e j ś c i o w e p o d d a n o s t a n d a r y z a c j i w c e l u u ł a t w i e n i a o b r ó b ki s t a t y s t y c z n e j w y n i k ó w o b l i c z e ń .

W p o s t a c i g r a f i c z n e j m o d e l e tej g r u p y p r z e d s t a w i o n o na rys. 2.

P r z e p r o w a d z o n e b a d a n i a w y k a z a ł y , że b a d a n e c z y n n i k i z m i e n n e po-

(4)

272 T. Styp-Rekowski T. Mikołajczyk

a

X Q_

1—4

O CD

en *r4

O) 4-»

c •r4

CL C

Qy

•H 4-»

en •O

5 c

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CD ^N

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JD 0

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H TD

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N •H (4

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DC C

✓"N o CD O

•»H -4J »-4

C •> X •—4

0 3 <r

•H LA C

E <3- o H

O •H 0

U

H 4-» 0

CL CD U -H

-H •H 0

T 3 0 O <4-4

O -4-» JD <4-4

S O •*

«. 3

CD CD 4-* LA

•H C C •«t

U

0

⁰

U 2 E r—4

CD o O 0

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3 H 0 0

4-» CD JC

C E 4-»

0 (-4 JD

E O «4—4

O C O •*

E LA

LA 0 'CJ <J 0 '0 C •• i— 1

O rH 0 X 03 C CD TD Q_ 0

•N 4-* C 4-»

0 0 0 TD 0

r—4 CL 0

CD 0 O

f

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rM

0

^{CD rH} ⁰

CM CM

0 O)

•«H

Cd U.

(5)

Modele systemowe specjalnych łożysk tocznych U l

s i a d a ją i s t o t n y wpły.w na p o z i o m o p o r ó w r u c h u w ł o ż y s k a c h , a o p r a c o w a n e m o d e l e p o z w a l a j ą na r a c j o n a l n y d o b ó r c e c h k o n s t r u k c y j n y c h ł o ż y s k s t o s o w a n y c h w r o w e r a c h .

4. P o d s u m o w a n i e

C e l o w o ś ć p o d j ę c i a b a d a ń p r e z e n t o w a n y c h w n i n i e j s z e j p r a c y p o t w i e r d z i ł a p r a k t y k a , c z e g o d o w o d e m m o ż e b y ć c z ę ś c i o w e w y k o r z y s t y w a n i e w y n i k ó w b a d a ń w p r o c e s i e p r o j e k t o w o - k o n s t r u k c y j n y m ł o ż y s k dla n o w y c h o d m i a n r o w e r ó w .

L I T E R A T U R A

[1] A.F. B U D Z Y Ń S K I , M. S T Y P - R E K O W S K I : W e w n ę t r z n e o p o r y r u c h u o r a z t r w a ł o ś ć s p e c j a l n y c h ł o ż y s k t o c z n y c h . T r y b o l o g i a nr 4 - 5 / 1 9 8 6 .

[2 ] j. D I E T R Y C H : M o d e l - f a k t y c z n a k o n i e c z n o ś ć . M a t e r i a ł y XXV Sym- p o z j o n u " M o d e l o w a n i e w m e c h a n i c e " , G l i w i c e - K u d o w a 1986.

[3 ] Z. J A S K Ó Ł A : M e t o d o l o g i a p r o j e k t o w a n i a i k o n s t r u o w a n i a . M a t e r i a ły X I I I S y m p o z j o n u PK M , S z c z e c i n - ś w i n o u j ś c i e 1987.

[4 ] M. S T Y P - R E K O W S K I : W p ł y w w y b r a n y c h c e c h k o n s t r u k c y j n y c h s p e c j a l n y c h ł o ż y s k t o c z n y c h na w e w n ę t r z n e o p o r y r u c h u w p o j a z d a c h j e d n o ś l a d o w y c h . P r a c a d o k t o r s k a , P o l i t e c h n i k a Ś l ą s k a , G l i w i c e 1985.

S Y S T E M S M O D E L S OF S P E C I A L R O L L I N G B E A R I N G S

S u m m a r y

In t h i s p a p e r r e s u l t s of r e s e a r c h of i n f l u e n c e s o m e c o n s t r u c t i o n a l f e a t u r e s of s p e c i a l r o l l i n g b e a r i n g s o n i n n e r r e s i s t a n c e to m o t i o n a r e d e s c r i b e d . S y s t e m s m o d e l s m a k i n g r a t i o n a l c h o i c e of b i c y c l e b e a r i n g s c o n s t r u c t i o n a l f e a t u r e s p o s s i b l e a r e p r e s e n t e d .

(6)

27 4

M. Styp-Resowski, T. Mikołajeayk

CHGTEMHHE MOJiEJIB CnEUHAJIBHHX II0JLICHIIHHK03 KAÏEHHH

P 8 3 B

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TpeHHHe conpoTHBaeHHH .UBiraeHHSo. îIpHBeseHH Toxe CHCTeMHüe Moxean

K O T o p a e c o s ^ a r o r b o3m o x h o c t b p a O H O H a j i b H o r o n o s 6 o p a K O H C T p yK ijH O H H Ł D c n a p s u i e T p o B B e a o c a n e a a H x n o j i ń n i H j a c ó B .