構造変形および接触角変化を考慮した4点接触玉軸受の解析技術

摘要

風力発電装置のYAW·ブレードの旋回部，デッキクレーン等の旋回部に使用される旋回輪軸受には，ラジアル，アキシアル，モーメント荷重が同時に作用するため，1つの軸受でこれら合成荷重を受けることができる4点接触玉軸受が幅広く使用されている．一方で，機器の軽量化の要求がら，軸受周辺構造の薄肉化も益々進hでいる．4点接触玉軸受に合成荷重が作用すると，荷重による接触角変化に加え，周辺機器の構造変形による接触角変化も生じる．旋回輪軸受および周辺構造の応力評価を実施するためには，軸受の接触角変化を正確に把握する必要がある．接触角変化を考慮した玉軸受の解析手法は，A.B.Jonesによって報告されているが，玉と軸受の弾性接触部以外はすべて剛体と仮定しているため，軸受や周辺機器の構造変形までは考慮できない．一方でFEMを適用すれば，接触角変化と周辺機器の構造変形の両方を考慮できるが，玉と軌道面の接触問題を解く必要がある．旋回輪軸受のような大型軸受の場合は，玉数が100個を超える場合もあり計算時間が膨大となるが故，汎用性に欠けるという欠点がある．そこで本研究ではFEMを用いて，接触角変化と周辺機器の構造変形を考慮でき，かつ玉と軌道面の接触モデルを簡略化し計算時間を低減させた4点接触玉軸受の解析手法について紹介する．