از روابط ۲-۹۰ و ۲-۹۵ نیروی تماسی برای رولر I ام در ردیف j ام مطابق زیر استخراج می شود:
(۲-۹۶)
در ادامه مولفه های نیروی وارده بر محور در جهات x و y و z مطابق زیر بدست میآیند:
(۲-۹۷)
متغیر N تعداد رولرها در هر ردیف است. اگر مثبت بدست آمد مستقیما در روابط (۱۰۲) استفاده می شود و اگر منفی بدست آمد در روابط ۲-۹۷ مقدار آن صفر در نظر گرفته خواهد شد.
مطابق ۲-۹۷ با داشتن بار مشخص جابجایی e با مولفه های و و می توانند از روش تکرار نیوتن-رافسون به صورت زیر بدست آیند:
(۲-۹۸)
فصل سوم
محاسبه ی ماتریس سختی بلبرینگ دو ردیفه
۳-۱- مقدمه
بلبرینگهای دو ردیفه نسبت به بلبرینگهای تک ردیفه مزایای قابل توجهی دارند چراکه این نوع بلبرینگها نیروهای محوری بیشتری را تحمل می کنند. لذا این دلایل باعث شده است که از این بلبرینگها در محورها، پمپهای صنعتی و کمپرسورهای هوا، اتوموبیلها و هواپیماها، جعبه دندهها و غیره استفاده می شود]۱۰[. در برخی موارد ممکن است که بلبرینگ دو ردیفه با دو عدد بلبرینگ تک ردیفه که به هم متصل شده اند بیان شود اما در بسیاری از مسائل استاتیکی و دینامیکی، بلبرینگ دو ردیفه را نباید با دو بلبرینگ تک ردیفه تقریب زد چرا که در بررسی ماتریس سختی بلبرینگ دو ردیفه، نمی توان سختی آن را با محاسبهی برهمکنش ماتریس سختی دو بلبرینگ تک ردیفه تقریب زده و محاسبه کرد.
بلبرینگهای کروی تماس زاویهای دو ردیفه که در شکل زیر هم نشان داده شده است در سه دستهی پشت به پشت[۴۲]، رو به رو[۴۳] و پشت سر[۴۴] هم تقسیم میشوند.
شکل۳-۱ سه نوع چینش بلبرینگ دو ردیفه: (a پشت به پشت، (b روبهرو، (c پشتسرهم [۴]
در نوع اول خطوط بار با سطح بیرونی بلبرینگ درگیر، در نوع دوم خطوط بار به سمت قطر داخلی بلبرینگ همگرا می شود و در نوع سوم خطوط بار به طور موازی بوده و بر خلاف دو نوع قبلی هرگز یکدیگر را قطع نمیکنند. معمولاً بار مؤثر چیدمان پشت به پشت بیشتر بوده و بنابراین جملههای ماتریس سختی بزرگتر و در نتیجه ظرفیت ممان و بار بیشتری را دارد. نوع روبهرو بار کمتری داشته لیکن زاویهی نامیزان بزرگتری دارد که اجازهی تغییر زاویهی بیشتری را میدهد. نوع سوم هم قادر به تحمل بارهای محوری بیشتری است ولی به دلیل اینکه همه المانهای چرخشی در یک جهت چیده شده اند این نوع بلبرینگ تنها در یک جهت می تواند این بارها را تحمل کند. لازم به ذکر است که نوع اول کاربرد بیشتری داشته و در موارد تجاری بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد]۱۰[.
بر خلاف بلبرینگهای خود تنظیم جملههای ماتریس سختی بلبرینگهای تماس زاویهای دو ردیفه حائز اهمیت بوده و به شدت متأثر از المانهای چرخشی هستند لذا ممانهای زاویهای[۴۵] و حرکت زاویهای المانها جملههای بسیار پیچیدهای را ایجاد می کند]۱۱[.
۳-۲- مقایسه ماتریس سختی بلبرینگ دو ردیفه با دو بلبرینگ تک ردیفه
عموماً دو روش برای مدل سازی ماتریس سختی بلبرینگهای دو ردیفه مورد استفاده قرار میگیرد. روش اول که مربوط به در نظر گرفتن دو بلبرینگ تک ردیفه است منجر به دو جا به جایی میانگین مجزای و بردار نیروی می شود که z محور چرخش میباشد و دو ماتریس سختی مجزا برای هر بلبرینگ بدست می آید.
(۳-۱)
که میباشد.
از طرفی، روش دوم منجر به جا به جایی میانگین یکهی و بردار بار می شود. لازم به ذکر است که یک ماتریس سختی مجزا برای بلبرینگ دو ردیفه نیاز است.
(۳-۲)
که زیر ماتریس سه در سهی المانهای برهمکنش سختی و بقیهی آرایهها المانهای سختی غیر برهمکنشی هستند.