A study of the stress field generated by the contact between a sphere and a flat plate for a simplified model of deep-groove ball bearing

Abstract

Los rodamientos son elementos mecanicos capaces de transferir movimiento entre dos o mas partes en una maquina. Cuando se aplica una carga externa, los elementos rodantes y sus anillos tienden a iniciar un movimiento ciclico entre ellos. Por lo tanto, estan vinculados por un tipo variable de contacto, creando altas tensiones superficiales. Como estos elementos estan sujetos a millones de ciclos en su vida util, estas tensiones ciclicas pueden crear grietas y causar fallas debido a la fatiga por contacto. Debido a la importancia de este tema, es vital estudiar el campo de tension causado por el contacto entre las partes rodantes en un rodamiento. Este documento ofrece dos enfoques sobre las tensiones ciclicas en un rodamiento rigido de bolas: un enfoque analitico, utilizando la teoria de Hertz para las tensiones de contacto; y una simulacion numerica, utilizando el Metodo de Elementos Finitos con el software Inventor y Nastran In-CAD. Los resultados de ambos enfoques se compararon y se analizo el comportamiento de las tensiones a medida que aumentaba la profundidad del anillo interior. Se llego a la conclusion de que las tensiones superficiales son muy superiores a la resistencia de los materiales utilizados en los rodamientos, y que el area influenciada por estas tensiones es pequena en comparacion con las dimensiones del conjunto.