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1、第6期機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2014年6月MachineryDesign&Manufacture55圓錐滾子軸承滾子凸度的優(yōu)化設(shè)計(jì)王志偉，苗利軍，孟玲琴(1．河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校，河南新鄉(xiāng)453002；2．新鄉(xiāng)市特種設(shè)備檢測(cè)檢驗(yàn)所，河南新鄉(xiāng)453003)摘要：圓錐滾子軸承的承栽能力較大，廣泛應(yīng)用于重載的冶金、礦山等設(shè)備。圓錐滾子軸承中滾子的不同凸型及凸度量設(shè)計(jì)對(duì)滾子及套圈的應(yīng)力分布以及彈性變形都有十分顯著的影響，直接關(guān)系到滾動(dòng)軸承的承載能力和疲勞壽命。文中利用有限元法(FEM)，通過(guò)對(duì)圓錐滾子軸承不同凸型及凸度量的滾子設(shè)計(jì)時(shí)滾子母線(xiàn)與滾道接觸區(qū)域的應(yīng)力
2、分布狀況進(jìn)行對(duì)比分析，得到了圓錐滾子的凸度設(shè)計(jì)最優(yōu)方案，找出了軸承早期損壞的原因，優(yōu)化結(jié)果表明，軸承的實(shí)際使用壽命提高了約93％，分析結(jié)果對(duì)提高該型軸承的壽命具有重要技術(shù)意義，也為圓錐滾子軸承設(shè)計(jì)提供一個(gè)新的方法。關(guān)鍵詞：圓錐滾子軸承；凸度；接觸應(yīng)力；有限元分析；優(yōu)化設(shè)計(jì)中圖分類(lèi)號(hào)：TH16；TH133．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—3997(2014)06—0055—03OptimalDesignofRollerConvexityofTaperedRollerBearingWANGZhi—wei，MIAOLi~un，MENGLing-q
3、in(1．He’nanMechanicalandElectricalEngineeringCollege，HenanXinxiang453003，China；2．TheInstituteofSpecialEquipmentInspectionofXinxiang，HenanXinxiang453003，China)Abstract：Taperedrollerbearingswhichhaslargecarryingcapacityarewidelyusedinheavy-dutyequipment．Thediferentdesignsofrol
4、lerswithvariedconvexityhavenoticeableeffectsonstressdistributionandelasticdeformation．Thedesignsaredirectlyrelatedtotheloadcapabilityandthelifelengthoftherollerbearing．Stressdistributionofcontactareabetweenrollerbusbarandr(1cewaywithdiferentconvexitydesignsoftaperedbearingro
5、llershasbeenanalyzedusingFiniteElementMethod(FEM)analysis，thebestsolutionforthedesignofconvexityoftaperedrollersisachievedandtheco21~eofearlydestroyofrollerbearingsisfound．Theoptimalresultshowsthatkservicelifeofbearingimprovedby93％．Hence．a(chǎn)lnoreefficientmethodofimprovingthese
6、rvicelifeoftaperedrollerbearingsisgot．KeyWords：TaperedRollerBearing；Convexity；ContactStress；FEMAnalysis；OptimalDesign距離，該值大小取決于滾子的母線(xiàn)形狀以及在滾子上施加的載1引言荷。目前常見(jiàn)的圓錐滾子母線(xiàn)的凸型方式有直母線(xiàn)和圓弧全凸母圓錐滾子軸承基于其自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，承載的能力較大，因線(xiàn)兩種。以軸承3811／750／HC為例介紹兩種凸型設(shè)計(jì)方案。圓錐此在重載的冶金、礦山等設(shè)備上應(yīng)用廣泛I1。結(jié)構(gòu)如圖1所示，主滾子軸承剖面圖，如圖1
7、所示。要參數(shù)為：外徑D、內(nèi)孔徑d、外圈寬度C、內(nèi)圈寬度日、裝配高度了1。在圓錐滾子軸承正常工作時(shí)，軸承破壞形式主要是由接觸循環(huán)—C一．變應(yīng)力過(guò)大引起的滾動(dòng)接觸表面上的接觸疲勞損傷(點(diǎn)蝕)。因忙IV／／／A^l此，軸承設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題是改善滾動(dòng)接觸副之間接觸應(yīng)力的分布，I提高軸承滾動(dòng)元件的疲勞壽命，避免軸承發(fā)生早期疲勞失效。t72圓錐滾子軸承的滾子凸度設(shè)計(jì)—lfJ【對(duì)于圓錐滾子軸承而言，其接觸區(qū)域的應(yīng)力分布情況與圓—·函Q錐滾子母線(xiàn)的凸度設(shè)計(jì)有密切關(guān)聯(lián)。圓錐滾子凸度的設(shè)計(jì)有兩方面內(nèi)容，即滾子的凸型設(shè)計(jì)和凸度量大小的設(shè)計(jì)，其中凸型的設(shè)一J計(jì)尤為重要。
8、凸型是指軸承滾子母線(xiàn)的幾何形狀，其決定接觸應(yīng)圖1圓錐滾子軸承剖面圖力的分布特征。在相同的載荷和接觸條件下，不同形狀圓錐滾子Fig．1TheCross-
