軸承橢圓截斷應力及其對滾動體載荷分布的影響

Cruise

2023年7月25日 16:36

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概述

在某些運行工況下，特別是較大的軸向力和彎矩載荷作用于軸承上時，滾動體與滾道之間的接觸橢圓可能超出滾道邊緣，這被稱為橢圓截斷或者爬擋肩。產生橢圓截斷現象時，滾動體與滾道的邊緣接觸應力會有較大幅度的增加，從而大大加速軸承的疲勞失效。

隨著傳動技術的快速發展，業界對于軸承的性能指標有了更高的要求，一個常見的要求是：軸承既要更加小型化，承載能力又要不斷提升。這將會進一步加大軸承在運行過程中發生橢圓截的風險。

對于軸承橢圓截斷率的許用值，目前業界尚無統一的標準。Romax根據工程經驗推薦，在間歇工況下橢圓截斷不超過15%，常規持續工況下允許發生橢圓截斷（<0）。然而，為了更精確地評估橢圓截斷對于軸承剛度和壽命的影響，我們需要知道發生橢圓后的赫茲接觸應力和邊緣應力，因為橢圓截斷后滾動體的載荷分布也會隨之發生變化，同時對軸承剛度也會產生影響。

從R22.1開始，在系統模型的靜態分析和軸承滾動體載荷分布中考慮了由于球軸承接觸橢圓截斷導致的接觸剛度降低，該計算方法也會同步到Romax其它幾個產品線中，在各個產品線中均會得到同樣的軸承剛度值，確保更準確的系統變形結果。此外，考慮橢圓載荷效果后，由于接觸面積的減少，中心區域的接觸應力會略有增大，軸承的內部載荷分布和接觸應力的計算結果更加準確。