滚针轴承滚针—保持架冲击碰撞特征仿真分析

1. 项目背景

      滚针—保持架组件广泛应用于轴和座孔可作为滚道的场合，是一种独立的滚动元件，如图1所示。在可用空间较小的应用中，滚针和保持架组件提供了紧凑的解决方案，由于滚子数量众多，滚针和保持架组件具有较高的承载能力。另外，由于其数量较多的小直径滚子，滚针及保持架组件具有高刚度。

      在实际应用中，由于润滑污染、振动磨损、载荷不足等原因，容易诱发保持架裂纹萌生、扩展，甚至失效。本文利用LS-DYNA 显式求解器对滚针—保持架局部模型进行数值分析，为保持架的失效分析提供参考。

图1 滚针和保持架组件实物图

2. 模型建立

       取SKF38×46×32为研究对象，滚针和保持架分别建模。如图2所示为整体滚针—保持架组件的三维结构图示，共22个滚针和一个保持架。

图2 SKF 38×46×32三维图

      对析滚针与保持架组件进行整体建模，如图3所示，保持架材料为MAT1弹性材料，滚针为MAT20刚体。对滚针施加一定速度，进行冲击碰撞，获得保持架的应力分布。

图3 保持架有限元建模

      如图4所示为整体滚针—保持架组件中提取出的局部模型用于数值分析，网格采用solid单元，保持架简化模型共1464个网格单元，滚针共2436个单元。滚针与保持架之间的接触为surface to surface，忽略他们之间的摩擦行为。另外，约束保持架两端面，如图4右图所示。