[发明专利]一种类对数轮廓滚子及制造方法

说明书

本发明公开了一种类对数轮廓滚子及制造方法，包括滚子主体，所述滚子主体的滚子母线在滚子有效长度L_we范围内，所述滚子主体包括圆弧一和圆弧二，所述圆弧一的半径为R₁，所述圆弧二的半径为R₂。本类对数轮廓滚子，其类对数轮廓仅有两段圆弧组成，两段圆弧在滚子长度上的占比不同（计算得出），基于几何学进行曲线拟合使计算更简单，两段圆弧使加工、检测更加方便、快速，可以实现真正意义上设计、加工、检测和应用的统一，因类似对数曲线使线接触滚动轴承，在应用上不会出现内部边缘应力集中，避免了早期失效的情况。

技术领域

本发明涉及滚动轴承技术领域，具体为一种类对数轮廓滚子及制造方法。

背景技术

滚动轴承是工业基础件，在所有运转的机械中几乎都用到滚动轴承，在国民经济中占有重要地位。

圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承是滚动轴承家族中常见且非常重要的类型，因内部滚子为线接触形式，可以使轴承承受较大载荷，所以通常被应用于铁路、风电、工程机械、冶金、矿山等众多领域。

从1882年赫兹接触应力开始，滚动轴承内部的接触问题便引起人们的关注，在线接触的圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承中，直线接触的滚子边缘会出现应力集中现象，导致轴承早期失效。直到1939年Lundberg提出了对数曲线轮廓可以使线接触实体上的应力均匀分布，有效解决了边缘应力集中问题，可以使滚动轴承寿命提高数倍以上。随后，发展了出应力-寿命理论，并在ISO标准内进行了规定。由此形成了滚动轴承领域的基础理论系统。

然而，由于加工技术的限制，Lundberg对数理论提出后的很长时间内，都无法加工出完美对数曲线轮廓的滚子。因此，人们在其基础上，发展出多种修正线型轮廓滚子，其轮廓是中间直线，两端圆弧。圆弧可以是与直线相切或相割形式。圆弧在滚子长度上的占比也是定值，即无论滚子尺寸大小，统一规定圆弧段的长度占滚子有效长度的15%或20%等定值（各轴承制造商不同）。而随着技术进步，无心磨、超精研技术的发展使加工对数曲线轮廓成为可能，但直至今日，绝大部分的线接触滚动轴承仍使用的是修正线形轮廓滚子，仅少数滚动轴承使用的是对数曲线轮廓滚子，显然即便严格控制，加工出的对数曲线的质量和同批次的统一性还达不到所期望的结果。

针对这种情况，人们始终在探索更优的选择。专利号为CN 102644663 A的发明专利（无权）公布了一种多圆弧变曲率凸型工程模拟方法，其将对数曲线分为n段，基于接触力学，计算不同数目多圆弧的接触应力分布，最后选取合适的多圆弧数目n。其理论计算表明，n≤10时即可得到非常逼近对数凸型对应的应力分布。该发明的基础是接触应力分布，其计算较为繁琐，难以被工程技术人员掌握。另外多段变曲率圆弧模拟方法已在加工技术中进行了应用。在加工上，对数曲线轮廓是基于n段圆弧组合仿形加工。且多段圆弧拟合方法往往选取每段等长。所以对于多段等长圆弧拟合方法并不具有实际价值，就是说在设计上将滚子设计为多段等长圆弧曲线和对数曲线的实际结果是一样的，同样存在计算复杂，加工不便，检测工作量大的问题，另外一方面也说明，即便在设计上进行对数曲线设计，在加工和检测上也是分段圆弧进行，设计、加工、检测是割裂的、不统一的。因此，我们提出一种类对数轮廓滚子及制造方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种类对数轮廓滚子及制造方法，其类对数轮廓仅有两段圆弧组成，两段圆弧在滚子长度上的占比不同（计算得出），基于几何学进行曲线拟合使计算更简单，两段圆弧使加工、检测更加方便、快速，可以实现真正意义上设计、加工、检测和应用的统一，因类似对数曲线使线接触滚动轴承，在应用上不会出现内部边缘应力集中，避免了早期失效的情况，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种类对数轮廓滚子，包括滚子主体，所述滚子主体的滚子母线在滚子有效长度L_we范围内，所述滚子主体包括圆弧一和圆弧二，所述圆弧一的半径为R₁，所述圆弧二的半径为R₂，圆弧一和圆弧二的曲线中心点均在滚子主体中心且垂直于滚子主体轴线的方向。