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技术中心-交叉滚子轴承设计要点:修形滚子设计应用分析

交叉滚子轴承设计要点:修形滚子设计应用分析

为了提高交叉滚子轴承的承载能力和寿命, 滚子修形是一种十分重要的途径, 长期以来受到洛阳博盈轴承技术人员设计交叉滚子轴承时普遍重视。在早期直线型滚子的基础上, 发展形成了全凸型滚子、凸弧- 直线型滚子以及对数型滚子, 这些修形滚子的采用, 使交叉滚子轴承寿命得到不同程度的提高。为了确定最佳的修形方式和修形量, 有必要对各种修形方式进行系统的分析、比较和研究。 本文利用已建立的滚子轴承接触分析方法,借助应力集中系数的大小, 比较了其工作特性, 得出了对数滚子不但具有最佳的应力状态, 而且对载荷和内外圈倾斜都不敏感, 因而是目前最优的修形方式的结论。 通过引入相对寿命的概念, 建立了优选修形量的数学模型, 利用非线性规划方法, 获得了最佳修形量。
  
                                     图1
1 滚子修形方程
   在滚子的轴截面内, 建立如图 1 所示的坐标系。 并用 和 l 表示
修形量, 其中  为修形深度, l 为修形长度, 而 L e 为滚子的有效长度。
对于直线滚子, 由于未经修形, 必然有  = l = 0, 其滚子母线方
程为
Z = 0 ( 1)  
 对于全凸滚子, 其母线为一圆弧, 设其半径为 R 0, 圆心在滚子长
度的中截面上, 滚子母线方程为
 航空科学基金资助项目
 收稿日期: 1996- 06- 10
Z = R 0 - ( R
2
0 - y
2
)
濎 
( 2)
而修形量 = L
2
e / 8R 0, l = L e / 2 。
对于凸弧 -直线滚子, 其母线由两段凸弧和一段直线组成, 直线与圆弧既可相切, 也可相
交。 由于相切时接触应力较平缓, 故本文只研究相切的情况, 其滚子母线方程为
Z =
0 ( 0 ≤  y  ≤ ( L e/ 2) - l)
R0 - 〔 R
2
0 - (  y  - ( L e / 2 ) + l )
2

濎 
( ( L e / 2) - l ≤  y  ≤ ( L e / 2) )
( 3)
修形量  = l
2
/ z R 0 , 其中 R 0 为圆弧半径。
对于对数滚子, 其母线由关于 Z 轴对 称的两条对数曲线组成, 其方程为
Z = A ln { 1/ 〔 1 - ( 2 y  / L e)
2
〕 } ( 4)
A 为修形系数, 修形长度为 L e / 2
   机器人轴承用交叉滚子轴承的V形滚道中选用修行圆柱滚子,可以最大限度的减少滚子和滚道边缘的应力接触,对轴承滚道寿命和减少滚子磨损都有重要意义,在洛阳博盈轴承的YRT转台轴承中也采用了修形滚子,保证了负游隙轴承加上预载荷后的回转顺畅性,也最大限度的减小了摩擦等潜在破坏因素。

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