Analiza wysokocyklowego wytężenia zmęczeniowego łożyska baryłkowego

W pracy przedstawiono metodę określania poziomu wytężenia zmęczeniowego elementów pracujących w warunkach kontaktu tocznego na przykładzie analizy zmęczeniowej łożyska baryłkowego wzdłużnego. Obliczenia wykonano przy użyciu wybranych hipotez wieloosiowego zmęczenia wysokocyklowego. Poziom wytężenia zmęczeniowego oszacowano za pomocą grupy najpopularniejszych hipotez – Crosslanda, Dang Vana, Papadopoulosa i Łagody. Konieczność stosowania współczesnych hipotez wieloosiowego zmęczenia wysokocyklowego do zjawiska kontaktu tocznego wynika z faktu, że w obszarze maksymalnego wytężenia występuje złożony, nieproporcjonalnie zmienny stan naprężenia z przesunięciem w fazie między naprężeniami normalnymi i stycznymi. Niezbędne do obliczeń zmęczeniowych przebiegi naprężeń w punktach potencjalnych inicjacji pęknięć wyznaczone zostały za pomocą metody elementów skończonych (ANSYS®). Wykonane obliczenia wykazały, że proponowane w literaturze hipotezy do analizy zjawisk związanych z kontaktem tocznym nie dają jednoznacznego oszacowania poziomu wytężenia zmęczeniowego w tego typu zagadnieniach. W pracy zaprezentowano modyfikację hipotezy Dang Vana w zastosowaniu do zjawisk kontaktowych.

---

The method of equivalent fatigue effort estimation for elements working in rolling contact conditions was presented in the paper. Numerical and analytical calculations were made using selected multiaxial high-cycle fatigue criteria and illustrated at the example of fatigue analysis of spherical thrust roller bearing. The equivalent fatigue effort was estimated using the most popular hypotheses – Crossland, Dang Van, Papadopoulos and ¸agoda. In the rolling contact, complex and non-proportional stress state with shift in phase between normal and tangent effects occurs at the area of the maximal effort. Because of this, it is necessary to apply recently proposed multiaxial high-cycle fatigue criteria to rolling contact problem. Distributions of stresses in critical points, which were necessary in fatigue analysis, were calculated using finite element method (ANSYS®). Performed investigations suggest, that criteria proposed to rolling contact fatigue analysis do not give unambiguous estimation of fatigue effort in such problems. Certain modification of Dang Van criterion was proposed and presented in the paper.