[发明专利]一种调心滚子轴承内圈滚道型线优化方法

权利要求书

1.一种调心滚子轴承内圈滚道型线的优化方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：建模并仿真

根据轴承实际工作情况，建立滚子和内圈滚道相互接触作用的有限元模型，对轴承滚子和滚道之间接触作用力、应变进行仿真；

基于Hertz接触理论，某一点处的接触应力按半椭球规律分布，公式如下：

其中a和b分别为接触椭圆的长半轴和短半轴，x和y为点的横坐标和纵坐标；最大接触应力为：

其中，Q为总接触压力；

Hertz接触变形δ公式为：

其中，E′是当量弹性模量，m_a为接触椭圆的长半轴系数，∑ρ是滚子和内圈滚道接触点主曲率的和；K(e)是与椭圆偏心率e有关的第一类完全椭圆积分，为积分变量，公式如下：

步骤二：仿真结果分析

对仿真结果进行分析，所述仿真结果包括加载后轴承滚子与内圈滚道接触点的应力及应变情况、内圈材料的理论磨损情况；材料的磨损与p×v因子成反比，其中p为内圈接触处的法向压力，v为滚子与内圈接触处相对滑动速度，通过有限元软件判断在承载时p×v因子沿滚子轴向的分布，从而判断内圈滚道的磨损情况；

步骤三：优化内圈型线

在兼顾轴承的调心性能的前提下，根据仿真结果，对轴承内圈滚道型线进行优化，针对滚子和内圈滚道接触应力较大、磨损较严重的区域，通过对轴承内圈滚道型线参数进行调整，得到新的内圈滚道型线；所述型线参数包括滚道曲率半径R、挡边宽度a、挡边底部直径d_a、中挡边宽度h、中挡边直径d_h和两滚道曲率中心距离W；

步骤四：判断型线是否最优

将优化后的滚道型线代入步骤一、二进行仿真验证；若应力应变为最优状态，则转步骤五；若应力应力应变不是最优状态，则转步骤三继续对轴承内圈滚道型线进行调整，直至应力达到最优状态；

步骤五：制备轴承及评测轴承性能

根据仿真优化型线，制备出相应的调心滚子轴承并安装应用于实际工况条件下；评测优化内圈型线后的轴承性能，所述轴承性能包括调心功能、受力情况、承载能力、摩擦磨损性能以及接触疲劳强度。