滚针轴承接触分析.pdf

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ISSN1000-3762轴承2011年11期
CN41-1148/TH Bearing 2011, No 11
产品设计与应用
滚针轴承接触分析
王爱林,洪玉芳,汪久根
浙江大学机械工程学系,杭州310027)
摘要:建立了两弹性体的弹性接触模型,推导出了滚针轴承的弹性趋近量计算公式,并分析了滚针轴承在滚针
偏斜角不断增大的过程中,其接触应力和表面层 Mises应力场的分布情况,并推出了滚针轴承疲劳寿命降低
20%时滚子的临界偏斜角公式。结果表明,当滚针偏斜角为0.04°时,滚针轴承端部开始出现局部严重磨损;当
滚针偏斜角为0.07时,滚针会发生断裂;并且随着偏斜角的增大,滚针轴承寿命会显著下降。
关键词:滚针轴承;滚针偏斜;弹性接触;接触应力; Mises应力;寿命
中图分类号:TH133.333文献标志码:A文章编号:1000-3762(2011)11-0001-04
Analysis on Contact of Needle Roller Bearings
WANG Ai-lin, HONG Yu-fang, WANG Jiu-gen
(Department of Mechanical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
Abstract The elastic contact model of two elastomers is established, the computational formula of elastic approach of
needle roller earings is derived and the distributions of contact stress and Mises stress field are analyzed when the an
gle of inclination increased gradually. Moreover, the formula of critical angle of inclination is deduced for needle roller
bearings when the fatigue life is reuced y 20%.The results show that, when the angle of inclination is 0.04, the lo-
I heavy wear at one needle end appears; and when the angle of inclination is 0. 07, the needles break down. With
the increase of the angle of inclination, the life of needle roller bearings will shorten significantly
Key words: needle roller bearing; needle roller inclination; elastic contact; contact stress; Mises stress; life
滚针轴承的径向尺寸小,广泛应用于结构紧题。将滚针与滚道作为两弹性体,其在径向载荷
凑的场合,例如万向节传动中。滚针轴承的疲劳F作用下产生弹性变形并形成接触区域Ω。定义
寿命是其主要问题,评价滚针轴承疲劳的各种模δ为两弹性体之间产生的弹性趋近量,则
型中,采用的应力有最大剪应力、最大正交剪应力
の1+の2+f1+f1=8,
和Mis应カ2。另外滚针轴承在使用过程中式中:co,0分别为滚针和内滚道在接触点的弹
经常发生滚针的断裂,这一般是由于滚针的偏载性变形;f、2分别为滚针表面和内滚道表面在加
引起的。因此,研究滚针轴承的疲劳寿命和偏载载变形前距名义接触点切线的垂直距离。
问题具有实际的工程意义。
1,o2可由 Boussinesq公式来求解,即
1数学模型
x-s)2+(y
1.1弹性接触模型
滚针与滚道的接触属于非 Hertz弹性接触问
dsdt
式中
E
;E1,E2分别为滚针
收稿日期:2011-06-02;修回日期:2011-06-27
基金项目:博土点基金项目(J20081235);浙江省自然科学
与内滚道的弹性模量;,2分别为滚针与内滚道
基金重点资助项目(Z1100475)
的泊松比;(s,)为接触区中的点坐标;p(s,a)为
作者简介:王爱林(1987-),女,硕土研究生,研究方向为滚径向載荷作用下分布在接触区上的接触应力。
动轴承的摩擦学设计。E-mail:wangailin19870126.com
同时,根据平衡条件有