冯磊

(大连海洋大学，辽宁 大连 116300)

0 引言

滚动轴承作为我国机械装备制造业中的关键构件在工业化的发展中有着重要的作用，特别是应用于航空发动机、高端机床、高速铁路交通领域的外径尺寸在400mm以上的大尺寸滚动轴承已成为影响高端装备制造业的主要瓶颈，其失效形式主要是接触疲劳。近年我国学者提出的“中国热处理与表面改性技术路线图”中已经明确指出，疲劳强度的应力集中敏感导致了滚动轴额定寿命的降低[1]。因此研究其亚表面的应力分布状态对深入分析交变接触应力下疲劳剥落过程，进而避免裂纹源的产生有着重要的意义。本文应用有限元分析的方法，对滚动轴承表面应力分布进行了模拟，进而围绕轴承接触边缘易发生应力集中处的边缘效应问题进行接触力学仿真研究。

1 表面质量对轴承额定寿命的影响及失效过程

滚动轴承套圈滚道在磨削之后，需要进行超精研加工，加工后虽然其表面粗糙度、表面形貌仅仅在微米级、亚微米级变化，但却更容易形成润滑油膜，进而极大地提高滚动轴承额定寿命[2]。公称外径尺寸在200 mm以下的中小型轴承套圈滚道的超精研加工，目前在世界范围内已经比较成熟，大都采用油石的高频振荡超精加工。如德国supfina公司，采用油石超精轴承套圈滚道后，其表面粗糙度可达到0.2 μm以下,而且表面均匀、纹理沟壑，更容易形成润滑油膜，应控制超精研工件表面的微观形貌[3-4]。但公称外径在200 mm以上的中大型轴承，由于存在与小型轴承的尺寸、质量以及滚道宽度的区别，若采用油石超精大型轴承套圈滚道的设备与技术，因设备价格昂贵主要应用于欧美发达国家，并没有大面积应用。……