[发明专利]一种圆锥滚子轴承的修形方法及滚子轴承

说明书

本发明涉及轴承应用技术领域，特别是一种圆锥滚子轴承的修形方法及滚子轴承，该滚子轴承通过一种修形方法修形后得到，该修形方法利用对数曲线对以滚子与滚道接触点为原点的沿接触线长度方向延伸设定长度的部分进行修形，利用二次多项式曲线对延伸设定长度之外的剩余部分进行修形，再通过物理仿真对滚子轴承进行仿真计算确定二次多项式方程的最佳参数，根据最佳参数对应的修形曲线方程对轴承进行修形，实现对圆锥滚子轴承的修形，防止轴承偏载时端部接触应力过于集中，解决了现有对数修形的圆锥滚子轴承在严重偏载情况下出现一端接触应力集中导致轴承使用寿命受限的问题。

技术领域

本发明涉及轴承应用技术领域，特别是一种圆锥滚子轴承的修形方法及滚子轴承。

背景技术

修形滚子轴承正在很多重要领域取代传统的直母线滚子轴承，传统的直母线滚子轴承的滚动体与滚道间的早期接触疲劳点蚀常常发生在滚子或滚道上靠近滚子端部的区域，这是因为直母线滚子轴承在受载后滚动体两端存在边界应力集中，即“边缘效应”。研究表明轴承的寿命与应力的7次方成反比，“边缘效应”的产生使轴承的疲劳寿命大大降低，为了克服这种“边缘效应”，人们进行了大量的理论分析和实验研究。早在十九世纪30年代末Lundberg就提出了母线修形的基本理论，直至二十世纪60年代SKF轴承公司进一步发展了滚子轴承的修形技术，通过使用特殊的滚子外廓曲面可以避免或降低滚动体和内外圈接触引起的边缘应力集中。

目前，工程中采用的修形曲线主要有：圆弧曲线、直线加圆弧(滚子母线中部为直线，两端是圆弧)和对数曲线。有中国专利公告号为了CN103810354B的专利文献公开了一种圆柱滚子轴承对数修形曲线的优化设计方法，首先将对数修形曲线方程简化变形，针对简化变形的对数修形曲线方程进行处理，使优化设计转化为对简化变形的对数修形曲线方程式中一个参数的优化问题，得到最佳修形曲线，然而通过对数曲线对圆锥滚子轴承进行修形，虽然中部比较平缓，但是端部曲率增长较大，对于这样的圆锥滚子轴承在严重偏载情况下还是会出现一端接触应力集中现象，因此，单纯的对数修形无法完全解决圆锥滚子轴承的应力集中而问题，导致轴承的承载能力和使用寿命受限。

发明内容

本发明的目的是提供一种圆锥滚子轴承的修形方法及滚子轴承，用以解决现有对数修形的圆锥滚子轴承在严重偏载情况下出现一端接触应力集中导致轴承使用寿命受限的问题。

为了实现对圆锥滚子轴承的修形，防止轴承偏载时端部接触应力过于集中，解决现有对数修形的圆锥滚子轴承在严重偏载情况下出现一端接触应力集中导致轴承使用寿命受限的问题，本发明提供一种圆锥滚子轴承的修形方法，利用对数曲线对以滚子与滚道接触点为原点的沿接触线长度方向延伸设定长度的部分进行修形，利用二次多项式曲线对延伸设定长度之外的剩余部分进行修形。

进一步地，对数曲线和二次多项式曲线叠加的修形曲线方程为：

其中，x是以滚子与滚道接触点为原点沿接触线长度方向的坐标值，y是横坐标值x所对应的径向坐标值，L_we为滚子接触有效长度，L′_we为对数修形有效长度即所述设定长度，r为滚子倒角半径，P为接触全载荷，γ₁和γ₂分别为接触元件1和接触元件2的泊松比，E₁和E₂分别为接触元件1和接触元件2的弹性模量，a、b、c分别为二次多项式方程的参数。

进一步地，根据对数曲线方程与二次多项式方程在偏载应力突变坐标点(x₀,y₀)的曲线斜率和曲线数值相同，得到二次多项式方程的参数关系如下：

其中，

进一步地，将修形曲线的优化设计问题转化为修形曲线方程式中多个参数的优化，通过物理仿真得到二次多项式参数与接触应力分布规律曲线的变化关系，经过比对得到与被修形元件对应的最佳参数，该最佳参数对应的修形曲线即为最佳修形曲线。