滚动轴承的塑性变形及其优化

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：随着载荷的增大，塑性变形量也逐渐增大。实验证明，即使在很小的载荷作用下，轴承中也产生塑性变形。图2-51 δ与Q2/3的关系图图2-52 塑性变形δs与载荷Q的关系图2.塑性变形的计算公式滚动轴承中塑性变形的计算公式为对点接触：式中 δs——滚动体和一个滚道接触处总的塑性变形量；Q——滚动体载荷；Dw——滚动体直径；ρⅠ1；ρⅡ1；ρⅠ2；ρⅡ2——接触物体Ⅰ、Ⅱ在主平面1、2中的主曲率。

1.基本概念

图2-50表示塑性变形的示意图。三个直径相同的钢球在载荷Q的作用下，钢球Ⅰ、Ⅲ的中心距由l减小到l₁，这时钢球Ⅰ上的a点和钢球Ⅱ上的b点、钢球Ⅱ上的c点和钢球Ⅲ上的d点互相趋近。两个接触处总的趋近量为

δ=l-l₁

如果趋近量δ为弹性变形造成的话，则在去掉载荷Q后，其中心距应恢复到l。但是实际上中心距并不恢复到l而是到l₂。这就说明，在载荷Q的作用下钢球Ⅰ、Ⅱ和Ⅱ、Ⅲ之间的接触变形不完全是弹性变形，而有塑性变形存在。塑性变形量为

δ_s=l-l₂

根据Hertz弹性接触理论，点接触时弹性变形与载荷Q^2/3成正比，在图2-51中应为虚线所示的直线，但实际测得的变形曲线却为实线所示的曲线。图2-51表明，载荷较轻时，接触变形量主要是弹性变形。随着载荷的增大，塑性变形量也逐渐增大。如果载荷超过一定数值后，塑性变形量明显的增大。图2-52为塑性变形δ_s与载荷Q关系的示意图。

图2 - 50 塑性变形示意图

滚动轴承中塑性变形的形式是在接触面处形成局部凹坑。实验证明，即使在很小的载荷作用下，轴承中也产生塑性变形。在很小载荷作用下就产生塑性变形的主要原因是接触表面并不是理想的光滑表面，而是凸凹不平的粗糙表面。当两物体在载荷作用下互相接触时，首先接触的是凸起的高点，因为这些高点的面积很小，所以即使在很小载荷的作用下，其单位面积上承受的压力已超过材料的弹性极限，故可使高点的材料产生塑性变形而逐渐变平。