[发明专利]一种特定工况下圆锥滚子轴承滚子表面凸度值的设计方法

说明书

本发明属于轴承生产设计领域，一种特定工况下圆锥滚子轴承滚子表面凸度值的设计方法，根据轴承实际工况，结合CAE仿真工具模拟出轴承在特定工况下轴承内部工作表面应力情况，判断是否有应力集中现象或塑性接触，若有应力集中或塑性接触现象时，重新设计凸度大小，再继续模拟仿真，直至无应力现象发生。本发明用虚拟仿真方式模拟实际试验验证，大大缩短了产品周期，凸度设计准确、更符合实际需要。

技术领域

本发明属于轴承生产设计领域，涉及圆锥滚子轴承滚子表面凸度值的获取技术。

背景技术

目前，圆锥滚子轴承凸度大小的设计方法采用93版《滚动轴承设计主导文件》（圆锥滚子轴承设计方法ZYB9-93)方法设计，此方法可满足一般工况条件下轴承的正常使用。但在特殊工况下，如轴承受一定大小弯矩载荷工况、或冲击受载工况下，滚子和滚道接触面之间将发生应力集中，轴承材料将会发生塑性变形或塑性接触，导致轴承出现早期失效，达不到客户所需产品的特殊工矿要求。

发明内容

本发明为解决特殊工况下轴承滚道和滚子表面内部设计凸度大小上的不足，提出一种圆锥滚子轴承滚子表面凸度值的设计方法。

本发明的技术方案：一种特定工况下圆锥滚子轴承滚子表面凸度值的设计方法，分为五个步骤：

（1）计算出目标轴承受力情况以及轴承内部载荷分布情况，得到滚道载荷分布雷达图；

（2）用CAE仿真工具模拟出轴承内部轴承内外滚道的应力分布图；

（3）从应力分布图判断轴承滚道接触面是否有应力集中情况，图中最大值max区域应力小于4000MPa，则无塑形变形现象，最大max区域值应力大于4000MPa，则有塑形变形现象；

（4）无应力集中现象时、原设计凸度大小满足工况使用；有应力集中现象时，增大原凸度值，继续本方案的（1）（2）（3）步骤，直至无应力集中现象发生；

（5）记录步骤（4）工况下轴承滚道无应力集中现象发生时的滚子凸度数值，采用对数形状，进入轴承的下一步设计流程。

本发明的有益效果：该发明具有圆锥滚子轴承内部滚子表面凸度设计准确、更符合实际需要、延长轴承使用寿命等特点。避免了现行技术上设计无法判断目标轴承内部凸度大小是否合理的现象，可减少轴承在一定工况下出现早期失效现象、同时，提供更优质设计的轴承产品，避免客户损失，同时，用虚拟仿真方式模拟实际试验验证，大大缩短了产品周期，节省了物料和工时，为轴承设计提供了新的方法和参考依据。

附图说明

图1是滚道载荷分布雷达图；

图2是轴承不受弯矩时内滚道或外滚道接触应力分布图；

图3是轴承受弯矩时内滚道或外滚道接触应力分布图。

具体实施方式

本发明的具体措施分为五个步骤：

⑴ 计算出目标轴承受力情况以及轴承内部载荷分布情况，结果如图1所示。

⑵ 用CAE仿真工具模拟出轴承内部轴承内外滚道的应力分布，如图2或图3所示。

⑶ 从应力图（图2或图3）判断轴承滚道接触面是否有应力集中情况，图中最大值max区域应力小于4000MPa，则无应力集中而带来的塑形变形现象，最大max区域值应力大于4000MPa，则有应力集中产生的塑形变形现象。

⑷ 无应力集中现象时、原设计凸度大小满足工况使用；有应力集中现象时，增大原凸度值，继续本方案的（1）（2（3）步骤，直至无应力集中现象发生。

⑸ 记录该工况下轴承滚道无应力集中现象发生时的滚子凸度数值，采用对数形状，进入轴承的下一步设计流程。

发明结合CAE仿真原理，根据特殊工况下轴承内部滚子和滚道接触面受力大小和方向，以及所承受载荷的分布情况，以不发生塑性接触和早期失效为目的，仿真计算出适合特定工况下满足客户使用的轴承滚子凸度大小。避免轴承在运行过程中发生应力集中、塑性接触现象，防止轴承出现早期疲劳，提高使用寿命，达到客户使用要求。