[发明专利]一种面向高速重载工况下的圆柱滚子的设计方法

说明书

一种面向高速重载工况下的圆柱滚子的设计方法，本发明为解决现有在高速、重载的工况下圆柱滚子母线结构载荷分布不均，两侧端部接触应力较高的问题，本设计方法主要操作为参照赫兹理论，设定圆柱滚子与滚道接触区域的压力服从半椭圆分布，构建圆柱滚子对数母线优化公式T(x)，利用T(x)所描述的曲线作为圆柱滚子的母线，本发明的设计方法可以克服在同载荷条件下运用弹性理论的势函数法所计算出的圆柱滚子两端母线结构不连贯的缺陷，使轴承载荷作用于圆柱滚子母线结构的应力分布更加均匀，且本发明的设计方法相较于传统的设计方法更为简单实用。

技术领域

本发明涉及一种圆柱滚子的设计方法，特别涉及一种面向高速重载工况下的圆柱滚子的设计方法。

背景技术

在高速、重载工况下滚子与滚道接触变形时，由于滚道在滚子端部外侧产生凹陷而使材料处于拉伸状态，滚子端部的压应力将高于接触中心的应力，也就是我们所称的滚子的边缘应力效应。为了抵消这种状态，滚子母线一般采用带凸度的轮廓形状，使轴承载荷作用于滚子母线的应力分布更加均匀，即修正线滚子，该类型滚子中部为直线段，两侧为弧坡降落，并且与滚子倒角光滑过渡，但是该轮廓形状的滚子在作用载荷进一步增加的情况下，将导致边缘应力集中的现象再一次发生，而另外一种母线轮廓为全凸的滚子虽然可以有效避免端部应力集中，但是在重载条件下的滚子中部将产生明显的接触应力集中现象，目前还没有一种既使滚子母线载荷分布均匀，又使两侧端部接触应力较低的滚子母线结构来适用在高速、重载的工况下工作。

发明内容

本发明为解决现有在高速、重载的工况下圆柱滚子母线结构载荷分布不均，两侧端部接触应力较高的问题。进而提出一种面向高速重载工况下的圆柱滚子的设计方法。

本发明中所述的高速是指在dn值超过10⁶mm.r/min，即轴承内径尺寸与转速乘积，所述的重载为轴承的实际载荷达到其额定动负荷的20％以上。

本发明是一种面向高速重载工况下的圆柱滚子的设计方法，其主要采取的技术方案：

步骤一：设定圆柱滚子与滚道接触区域的压力服从半椭圆分布，构建圆柱滚子对数母线优化公式T(x)，利用T(x)所描述的曲线作为圆柱滚子的母线；

步骤二：将式(2)代入式(1)中得出对数曲线方程。

式中：ν—材料泊松比；

Ε—材料弹性模量；

L_we—去除2倍滚子倒角最大值r_max即为滚子有效长度；

Q_max—作用于滚子的最大负荷。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

一、本发明的设计方法可以克服在同载荷条件下运用弹性理论的势函数法所计算出的圆柱滚子两端母线结构不连贯的缺陷。

二、本发明的设计方法可以使轴承载荷作用于圆柱滚子母线结构的应力分布更加均匀。

三、本发明的设计方法相较于传统的设计方法更为简单且实用。

四、通过本发明设计方法所制造出来的轴承可以在高速重载环境下工作，其中高速是指在dn值超过10⁶值超过10⁶mm.r/min，即轴承内径尺寸与转速乘积，所述的重载为轴承的实际载荷达到其额定动负荷的20％以上。

附图说明

图1对数曲线滚子示意图

图2直线滚子接触应力分布示意图

图3全凸滚子接触应力分布示意图