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球と球の接触時の球の変形形状

本事例では、事例c1の球と球の接触問題で、負荷後の球の変形形状を計算します。計算内容は、事例c1と全く同じです。
変形前の物体形状（R10の球[物体１]とR30の球[物体２]）をy方向のドロップ量で、下図に表します。（球であるため、ｘ方向ドロップ量も同じです。EXCELでグラフを作成しているため、縦横比が若干違います。）

　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　図１　変形前物体形状（y方向のドロップ量（x=0断面））

＜解析結果＞

変形後の物体１、物体２の形状を図２に示します。

　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　図２　変形後物体形状（y方向座標（x=0断面））

図１では、z=0の位置で接触していましたが、図２では、物体１が物体２へ食い込み、z=-0.009mmの位置まで移動している様子がわかります。接触領域は、z方向に2.3μmくらいの高さがあることがわかります。これから、一応、「接触領域は平面である」と見なせる問題であると考えられます。
この図では、計算に際して、計算領域ができるだけ接触領域と同じになるように設定しているため、変形形状が部分的にしか得られず、物体変形の全体像がよくわかりません。物体１,２の変形後3D形状を図３に表示します。

　　
　　　　　（ａ）物体１の3D表示　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）物体２の3D表示
　　　　　　　　　　　　　　　　図３　変形後物体形状（3D表示）

図３からは、少しは全体変形の様子がわかります。図（ｂ）から、物体２の球形状が崩れ、くぼみが発生している様子がわかります。この結果を参考にして、図２に物体２の形状をイメージ的に追記すると、図４のようになっていると考えられます。

　　　　　　
　　　　　　　　　　　　図４　変形後物体形状に物体２を追記（イメージ図）

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