Development of load distribution model and micro-geometry optimization of four-point contact ball bearings
Dört nokta temaslı bilyeli rulmanların yük dağılım modelinin geliştirilmesi ve mikro-geometri optimizasyonu
- Tez No: 519512
- Danışmanlar: PROF. DR. METİN AKKÖK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Dört nokta temaslı bilyeli rulmanlar, özgün kinematik karakteristiği ve yük taşıma kapasiteleri nedeniyle kritik uygulamalarda çokça kullanılmaktadır. Özellikle, dört nokta temaslı rulmanlar, ters eksenel yük taşıma kapasiteleri ve sundukları yüksek seviye stabilite nedeniyle tercih edilirler. Bu çalışmada; bu rulman tiplerinin mikro ve makro geometrik özellikleri incelenmiş ve konvansiyonel bilyeli rulmanlarla karşılaştırılmıştır. Dört nokta temaslı bilyeli rulmanların geometrisi ve iç kinematiği formüle edildikten sonra, literatürde yer alan modeller kullanılarak, bu rulmanların yük dağılım karakteristiğini ihtiva eden kapsamlı bir matematik model oluşturulmuştur. Her bir yuvarlanma elamanı ve yuvarlanma yolu arasındaki etkileşim,“Hertz Temas”teorisine bağlı olarak, numerik yakınsama metotları yardımıyla modellenmiştir. Bu rulmanların yüksek dönel hızlardaki davranışlarını saptayabilmek adına, merkezkaç gövde kuvvetleri matematik modelde dikkate alınmıştır. Ayrıca, dört nokta temaslı bilyeli rulmanların performansını değerlendirmek amacıyla, temas gerilme ve temas kesiklik formülasyonları da sağlanmıştır. Kurulan modelin tutarlılığı, belirli yük ve hız koşullarında, yapılan sonlu eleman analizi çalışmaları ve paket bilgisayar programlarıyla karşılaştırılarak kontrol edilmiştir. Matematik modelin tutarlılığı kontrol edildikten sonra, uygulamaya özel rulman mikro geometrisinin, belirli yük ve hız koşullarında ve farklı optimizasyon hedefleri için optimize edilmesini sağlayan bir optimizasyon kodu geliştirilmiştir. Bu optimizasyon kodunun etkili bir biçimde çalışmasını ve tutarlı bir mikro geometriye yakınsamasını sağlamak amacıyla, çeşitli sınırlamalar eklenmiştir. Böylelikle, geliştirilen optimizasyon kodu uygulamaya özel rulman tasarımında kullanılmak üzere çeşitli kritik uygulamalara rehberlik edecektir. Optimizasyon sonuçları ve ortaya çıkan uygulamaya özel rulman geometrileri göz önünde bulundurularak, rulman geometrik parametrelerin maksimum temas gerilmeleri, temas kesiklikleri ve de yük dağılımı üzerindeki etkileri ele alınmıştır.
Özet (Çeviri)
The unique kinematic characteristics and load-carrying capabilities of four-point contact ball bearings make these bearings being widely used in demanding applications. Particularly, four-point contact ball bearings are preferred due to their reverse axial load carrying capability and high level of stability. In this study, micro and macro geometrical aspects of these bearings are investigated and compared with the conventional ball bearings. Once the geometry and internal kinematics of four-point contact ball bearing are examined and formulated, a comprehensive mathematical model is established to define the load distribution characteristics of four-point contact ball bearings by implementing existing models in literature. The contact between each individual rolling element and raceway are considered in accordance with Hertzian contact theory and formulated with numerical approximation methods. Centrifugal body forces are taken into account in the model in order to capture the behavior of these bearings under high rotational speeds. Moreover, the contact stress and contact truncation formulations are provided for the performance evaluation of four-point contact ball bearings. The developed model is then employed to explore the consistency with the recent FEA studies and software packages under specified load and speed conditions. After the verification of the model, an optimization subroutine is developed in order to optimize the micro-geometry of custom design bearings for different load and speed conditions as well as for different optimization targets. Several constraints are to be implemented in this optimization subroutine in order not to converge to an infeasible design. Thus, this efficient optimization subroutine is to be a guidance in the design of the custom design bearings for demanding applications. At the end, several optimization results and the corresponding custom design bearing geometries are investigated in terms of the effects of these geometrical parameters on maximum contact stresses, contact truncations and load distributions.
Benzer Tezler
- Dental implant (Ti6Al4V) ve abutment montajlarında farklı sistem alternatifi olarak mekanik sıkıştırıcıların araştırılması ve sonlu elemanlar analizi
Investigation and finite element analysis of mechanical compressors as different system alternatives in dental implant (Ti6Al4V) and abutment installations
MEHMET ONUR YAĞIR
Doktora
Türkçe
2024
Diş HekimliğiSakarya Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞADUMAN ŞEN
- Eğri eksenli nano çubukların düzlem dışı statik ve dinamik problemlerinin yerel olmayan elastisite teorisi ile analitik çözümü
Analytical solutions of out-of-plane static and dynamic problems of curved nanobeams using nonlocal elasticity theory
SERHAN AYDIN AYA
Doktora
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM TÜFEKCİ
- Computational design and fabrication of material-efficient multi-morphological structures
Malzeme-verimli çoklu-morfolojik yapıların hesaplamalı tasarımı ve üretimi
ALİM BATTAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEVİL YAZICI
- Al-Sic metal matrisli karma malzemelerinin deformasyon davranışının sonlu elemanlar yöntemi ile parametrik analizi
Başlık çevirisi yok
ŞAFAK YILMAZ
- Agrega-çimento hamuru arayüzeyi mikroyapısının yüksek mukavemetli betonların kırılma parametrelerine etkisi
Effect of aggregate-cement paste interface microstructure on the fracture parameters of high strength concretes
CANAN TAŞDEMİR