滚子轴承边缘应力对承载能力的影响及接触类型

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：因为滚子轴承中，寿命与载荷的10次方有关，而载荷又3与接触应力的平方有关，所以边缘应力对滚子轴承的承载能力影响很大。经过修正接触母线的滚子轴承，只能在一定的载荷范围内消除边缘应力。当作用于轴承上的载荷超过此载荷时，边缘应力将重新发生。当接触椭圆长轴在2a﹥1.5lwe时称为线接触。

按无载荷状态下两物体的接触情况，基本上可分为两种接触类型，即：

点接触——不受载荷时两物体在一点接触。

线接触——不受载荷时两物体间为直线或曲线接触。

（1）点接触很明显，在载荷作用下点接触将扩展成一接触面，接触面在与接触法线垂直的平面内的投影为一椭圆。椭圆的长轴用2a表示，短轴用2b表示，如图2-8所示。

在接触区内接触应力按椭球体分布，如果坐标系以椭圆长轴为x轴，椭圆短轴为y轴，与xy所在平面垂直的为z轴，如图2-9所示，则在接触区内任意点的接触应力为

图2 - 8 接触椭圆

图2 - 9 接触区的应力分布

由式（2-21）可看出，在接触区中心（x=0，y=0）接触应力最大。最大接触应力为

（2）线接触对理想线接触来说，在载荷作用下接触线将扩展为一矩形接触面，接触面的宽度用2b表示，如图2-10所示。

在接触区内接触应力按半椭圆柱体分布如图2-11所示。接触区内任一点的接触应力为

图2 - 10 线接触

图2 - 11 接触区的应力分布

在接触区中心线上接触应力最大，其数值为

理想线接触只有在两个轴线互相平行的无限长的圆柱体之间才能实现。在两个长度相同的有限长圆柱体的接触中，沿滚子长度方向的应力分布，可近似认为是均匀分布的。在滚子轴承中，滚道宽度一般大于滚子的长度，这种情况下，与滚子端部接触的滚道部分，因压缩滚子端部以外的滚道而受到张力作用。因此使接触端部的应力高于接触中部的应力，此种现象称为边缘应力，如图2-12所示。

因为滚子轴承中，寿命与载荷的¹⁰次方有关，而载荷又

3与接触应力的平方有关，所以边缘应力对滚子轴承的承载能力影响很大。