祝世超, 扈文庄, 夏新涛, 李军, 姜宗成

(1.南方轴承股份有限公司,江苏 常州 213000；2.洛阳轴研科技股份有限公司,河南 洛阳 471039；3.河南科技大学 机电工程学院,河南 洛阳 471003 )

1 存在的问题

圆柱滚子轴承中，对数素线的圆柱滚子在加工制造时会产生一定的凸度偏移；外滚道在加工制造时会产生一定的锥度。这两者会对轴承的最大接触应力和接触应力分布产生重要影响，从而严重影响轴承的工作性能和寿命。

圆柱滚子素线的对数曲线如图1所示。滚子轴向和径向分别为x，y轴方向；对数曲线关于y轴对称，对称点和坐标原点O重合。凸度偏移是指对数曲线上的对称点相对坐标原点O产生一定的偏移 (偏移量为s)，如图2所示。

图1 圆柱滚子素线的对数曲线

图2 圆柱滚子的凸度偏移

外滚道锥度是指外滚道实际加工中不是一个理想的圆柱面，存在一个锥度β，如图3所示。

图3 外滚道锥度

在现有的研究中，只有关于对数素线滚子凸度大小对轴承接触应力影响的报道[1-3]，很少有外滚道锥度和滚子凸度偏移同时对轴承接触应力影响的研究。因此，文中以N1015圆柱滚子轴承为研究对象，采用ANSYS分析软件建立轴承的有限元分析模型，对滚子凸度偏移和外滚道锥度对轴承接触应力的影响进行静力学分析，以确定合理的凸度偏移量和外滚道锥度[4-9]。

2 有限元模型

2.1 轴承主要参数

轴承主要参数见表1。

表1 轴承主要参数

2.2 凸度设计

对数曲线滚子的素线方程为[6-9]

(1)

式中：x为对数曲线函数的自变量，-Lwe/2

滚子所受的最大载荷为