滾子軸承的案例
圓錐滾子軸承有關空心度，接觸，負荷等問題研究
1 引言
對于力學性能分析是滾動軸承分析的基本內容，其首要的問題是其接觸應力和變形的計算，滾子軸承也不例外。在靜負荷作用下，圓柱滾子軸承套圈滾道與滾動體的接觸面將擴展為一矩形面，而圓錐滾子軸承由于內外接觸角不同的緣故，受載后滾道-滾動體之間的接觸面將擴展為一梯形面。對圓柱滾子軸承靜態接觸特性分析考慮空心度、凸度、滾子的偏斜等因素的研究比較全面，而對于圓錐滾子軸承這些方面的研究相對較少，因此本文將重點分析超零臨速球磨機主軸承－32216圓錐滾子軸承在靜載荷作用下的接觸應力和變形等接觸特性，以剖析旋轉機械中的滾子軸承基本力學性能，為動力學性能的分析提供對比與參照。
2 圓錐滾子軸承的結構尺寸、受力分析與負荷分布
單列圓錐滾子軸承一般由內外套圈、滾動體、保持架組成。其內圈和一組錐形滾子包羅成為一個內圈組件，能夠同時承受軸向和徑向載荷的聯合作用，忽略筐形保持架，常用來對其進行靜態力學性能分析時的內部結構如下圖1所示：
圖1 圓錐滾子軸承內部結構圖
滾動軸承承受的負荷是通過滾動體由一個套圈傳遞到另外一個套圈，反之亦然。在圓錐滾子軸承中，作為滾動體的圓錐滾子會受到內外滾道以及起引導作用大擋邊所施加的三個接觸力的作用，即滾子-套圈滾道、滾子-內圈擋邊載荷。具體受力情況如圖2所示，軸承負荷分布圖如圖3：
圖2 單個圓錐滾子受力圖 圖3 軸承負荷分布圖
3 基于ANSYS的單滾子軸承接觸特性分析
取一個滾子1/2對稱模型，即單滾子-套圈三維模型作為研究對象。在靜力學分析中，不對保持架建模，但考慮其對滾動體的約束作用。忽略軸承結構中的倒圓倒角等次要因素以減少計算機的運行時間提高效率。
展開 圓錐滾子軸承如何安裝
四、圓錐滾子軸承的安裝方式
1、推力圓錐滾子軸承的安裝方法
推力圓柱滾子軸承和推力滾針軸承適用于轉速低的場合，推力圓錐滾子軸承轉速稍平面推力軸承在裝配體中主要承受軸向載荷，其應用廣泛。雖然推力軸承安裝操作。
2、齒輪與圓錐滾子軸承是怎樣裝配的？
齒輪設計時要有軸向定位臺階，將軸承外環靠死，內環外側再用鎖緊螺母鎖死，根據應用條件設置鎖死的預緊力。
3、圓錐滾子軸承如何安裝及調節游隙？
一般選用圓錐滾子軸承，面對面和背靠背都可以，游隙大小要根據你選擇的軸承大小和機構要求的傳動精度選定游隙組別確定！至于調整方法可以用壓緊回松的辦法實現。瀏覽米思米官網https://www.misumi.com.cn/學習更多軸承知識
展開 基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴展仿真分析
基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴展仿真分析
Cliff_Shi 重慶大學 400044
1. 摘要
滾子軸承在轉動過程中會在滾動體與保持架之間產生較大的沖擊載荷，導致應力集中分布在保持架橫梁的彎折位置，誘發保持架裂紋的萌生與擴展，影響軸承性能與壽命。針對這一問題，建立了3D保持架橫梁有限元模型，仿真分析了保持架橫梁在連續沖擊載荷作用下的裂紋萌生與擴展過程，結果顯示，保持架末端裂紋呈近似45?擴展，結果為滾子軸承保持架結構設計提供了有益指導。
2. 問題/任務描述
滾子軸承在運行過程中，滾動體在載荷區推動保持架轉動，而保持架在非承載區推動滾動體轉動，滾動體與保持架之間的載荷具有作用時間短，載荷幅值大的沖擊特征，而滾動體與保持架的打滑加劇了兩者之間的沖擊程度，容易導致保持架橫梁在端部萌生裂紋與擴展而發生斷裂，影響滾子軸承的服役性能和壽命。如圖1所示，滾動體與保持架在區域A和B發生接觸，載荷分布面積較小，沖擊幅值較大，應力容易在區域A、B、C和D區域集中分布，導致該區域內裂紋萌生，在滾動體的反復沖擊作用下，裂紋擴展直至保持架橫梁斷裂。具體參考《滾針軸承滾針—保持架沖擊碰撞特征仿真分析》一文[1]。
圖1 保持架應力集中區域A、B、C和D
3. 仿真計算采用的設備基本情況（CPU、內存等）
Intel(R) Core(TM) i7-8565U CPU @ 1.80GHz 1.99 GHz
8.00 GB (7.88 GB 可用)
Abaqus 6.14
4.
展開 SJ5730粗糙度輪廓儀解決圓柱滾子軸承測量難題
背景
軸承是支撐制造業發展必不可少的“關節”，是制造業中至關重要的基礎零部件。滾道和滾子作為圓柱滾子軸承關鍵的基礎元件,其加工精度及一致性對軸承的性能和壽命起著決定性作用。
測量需求
圓柱滾子軸承由軸承滾道與圓柱滾子等部分組成，通過滾子在軸承滾道的運動完成對應工作。
測量需求主要包括：
1、測量軸承滾道錐面直線度與粗糙度；
2、測量圓柱滾子不同位置的凸度、滾子素線、對稱性等。
解決方案
使用SJ5730高精度粗糙度輪廓一體測量儀與配套軟件測量軸承滾道，在行業內創新性地實現“一次測量掃描后，在同一個界面顯示粗糙度評價結果與輪廓分析結果”。測量圓柱滾子，SJ5730軟件新增滾子分析功能，專門針對軸承滾子凸度等參數進行評價分析，如下測量示例：
軸承滾道直線度和粗糙度測量與分析
在同個界面可同時顯示直線度與粗糙度參數：
圓柱滾子對數曲線測量與分析
定制夾具放置滾子掃描
圓柱滾子測量分析結果：
總結
SJ5730系列高精度粗糙度輪廓一體測量儀能夠滿足軸承行業絕大部分測量需求，除了本文提到的圓柱滾子軸承的錐面直線度、粗糙度以及圓柱滾子的凸度分析，也支持其他軸承測量與結果分析。例如內外套圈的密封槽形狀（角度、倒角、槽深、槽寬等）；各種滾子軸承的滾子和套圈母線的凸度、角度、曲線；滾針軸承、圓柱滾子軸承、直線軸承的滾動體和套圈的直線度；球軸承溝道與四點接觸軸承溝槽曲率半徑等測量分析。專業化的軟件設計能夠讓用戶輕松使用的同時獲得精準的測量數據，為軸承檢測行業助力！
SJ5730-100高精度粗糙度輪廓一體測量儀
SJ5730-200高精度粗糙度輪廓一體測量儀
展開 
基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴展仿真分析
滾子軸承在轉動過程中會在滾動體與保持架之間產生較大的沖擊載荷，導致應力集中分布在保持架橫梁的彎折位置，誘發保持架裂紋的萌生與擴展，影響軸承性能與壽命。針對這一問題，本案例建立了3D保持架橫梁有限元模型，仿真分析了保持架橫梁在連續沖擊載荷作用下的裂紋萌生與擴展過程，結果顯示，保持架末端裂紋呈近似45?擴展，結果為滾子軸承保持架結構設計提供了有益指導。
一
問題描述
滾子軸承在運行過程中，滾動體在載荷區推動保持架轉動，而保持架在非承載區推動滾動體轉動，滾動體與保持架之間的載荷具有作用時間短，載荷幅值大的沖擊特征，而滾動體與保持架的打滑加劇了兩者之間的沖擊程度，容易導致保持架橫梁在端部萌生裂紋與擴展而發生斷裂，影響滾子軸承的服役性能和壽命。如圖1所示，滾動體與保持架在區域A和B發生接觸，載荷分布面積較小，沖擊幅值較大，應力容易在區域A、B、C和D區域集中分布，導致該區域內裂紋萌生，在滾動體的反復沖擊作用下，裂紋擴展直至保持架橫梁斷裂。
圖1 保持架應力集中區域A、B、C和D
二
有限元建模
擴展有限元法(extended finite element method,XFEM)是1999年提出的一種求解不連續力學問題的數值方法, 它繼承了常規有限元法(CFEM)的所有優點, 在模擬界面、裂紋生長、復雜流體等不連續問題時特別有效, 短短幾年間得到了快速發展與應用.
展開 算例丨基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴展仿真分析
滾子軸承在轉動過程中會在滾動體與保持架之間產生較大的沖擊載荷，導致應力集中分布在保持架橫梁的彎折位置，誘發保持架裂紋的萌生與擴展，影響軸承性能與壽命。針對這一問題，本案例建立了3D保持架橫梁有限元模型，仿真分析了保持架橫梁在連續沖擊載荷作用下的裂紋萌生與擴展過程，結果顯示，保持架末端裂紋呈近似45?擴展，結果為滾子軸承保持架結構設計提供了有益指導。
一、問題描述
滾子軸承在運行過程中，滾動體在載荷區推動保持架轉動，而保持架在非承載區推動滾動體轉動，滾動體與保持架之間的載荷具有作用時間短，載荷幅值大的沖擊特征，而滾動體與保持架的打滑加劇了兩者之間的沖擊程度，容易導致保持架橫梁在端部萌生裂紋與擴展而發生斷裂，影響滾子軸承的服役性能和壽命。如圖1所示，滾動體與保持架在區域A和B發生接觸，載荷分布面積較小，沖擊幅值較大，應力容易在區域A、B、C和D區域集中分布，導致該區域內裂紋萌生，在滾動體的反復沖擊作用下，裂紋擴展直至保持架橫梁斷裂。
圖1 保持架應力集中區域A、B、C和D
二、有限元建模
擴展有限元法(extended finite element method,XFEM)是1999年提出的一種求解不連續力學問題的數值方法, 它繼承了常規有限元法(CFEM)的所有優點, 在模擬界面、裂紋生長、復雜流體等不連續問題時特別有效, 短短幾年間得到了快速發展與應用.
展開 觸針式輪廓儀在軸承滾子測量中的應用
3.滾子凸度分析
3.1.切換到凸度分析界面，輸入凸度修行位置；
3.2.軟件自動計算凸度分析結果。
通過輪廓儀測量分析滾子素線和凸度，操作簡單，軟件自動處理分析數據，快捷高效，已成為主流檢測手段。
輪廓儀在軸承應用非常廣泛，除了測量滾子素線和凸度外，還可以測量滾子粗糙度以及內外圈保持架相關尺寸和粗糙度，是軸承行業十分重要的量測儀器！
【經驗分享】設計基礎知識——軸承選型必須要考慮這幾點因素
“各種類型的軸承，因設計各異而具有不同的特性。由于軸承的具體安裝部位以及應用場合的多變性與復雜性，軸承類型選擇無固定模式可循為適應某種主機特定的安裝部位和應用條件進行軸承類型選擇時，建議依據以下幾個主要因素綜合考慮。”
允許空間
機械設計時，一般先確定軸的尺寸，然后根據軸的尺寸選擇軸承。通常，小軸選用球軸承；大軸選用圓柱滾子軸承、調心滾子軸承、圓錐滾子軸承(有時也可選用球軸承)。若軸承安裝部位的徑向空間受到限制，應采用徑向截面高度較小的軸承。如滾針軸承、某些系列的深溝球軸承、角接觸球軸承、圓柱滾子或調心滾子軸承以及薄壁軸承。若軸承安裝部位的軸向空間受到限制，可采用寬度尺寸較小的軸承。
軸承載荷
載荷大小載荷大小通常是選擇軸承尺寸的決定因素。滾子軸承比具有相同外形尺寸的球軸承承載能力大。通常球軸承適用于輕或中載荷、滾子軸承適用于承受重載荷。（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
載荷方式純徑向載荷可選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承。
展開 Hypermesh圓錐滾子軸承全六面體網格劃分 ￥10
圓錐滾子軸承，帶保持架模型，Hypermesh全六面體網格劃分，模型源文件有詳細的每個部分的網格劃分操作記錄，對模型的分割操作及思路一目了然！
【專業積累】一起認識滾動軸承——常用類別術語及相關知識
3、圓柱滾子軸承 cylindrical roller bearing
滾動體是圓柱滾子的向心滾動軸承。
4、圓錐滾子軸承 tapered roller bearing
滾動體是圓錐滾子的向心滾動軸承。
5、滾針軸承 needle roller bearing
滾動體是滾針的向心滾動軸承。
6、沖壓外圈滾針軸承 drawn cup needle roller bearing
薄鋼板沖壓（拉伸）外圈向心滾針軸承，其一端封閉或兩端敞開，經常不帶內圈使用。
7、（凸）球面滾子軸承 convex roller bearing
滾動體是凸球面滾子的向心滾動軸承。
8、凹面滾子軸承 concave roller bearing
滾動體是凹面滾子的向心滾動軸承。
9、球面滾子軸承 spherical roller bearing
滾動體是凸球面或凹面滾子的調心向心滾動軸承。有凸度球面滾子的軸承，外圈有一球面形滾道；有凹面滾子的軸承，其內圈有一球面形滾道。
10、交叉滾子軸承 crossed roller bearing
有一列滾子的角接觸滾動軸承，相鄰滾子交叉成十字配置，以使一半滾子（每數第二個滾子）承受一個方向的軸向負荷，而相反方向的軸向負荷由另一半滾子承受。
11、推力滾子軸承 thrust roller bearing
滾動體是滾子的推力滾動軸承。
12、推力圓柱滾子軸承 cylindrical roller thrust bearing
滾動體是圓柱滾子的推力滾動軸承。
13、推力圓錐滾子軸承 tapered roller thrust bearing
滾動體是圓錐滾子的推力滾動軸承。
展開 基于接觸分析的凸度滾子軸承力學特性研究與結構優化
軸承是旋轉機械中不可缺少的重要零件之一，其力學特性分析與軸承的設計和應用密切相關，而評定滾動軸承實際工作性能的各項技術因素如承載能力、疲勞壽命、變形與剛度等，都涉及到彈性接觸問題。用有限元法求解軸承的接觸問題，分析應力分布和彈性變形等，將成為提高滾動軸承的承載能力和使用壽命及進行優化設計的關鍵
基于接觸分析的凸度滾子軸承力學特性研究與結構優化.pdf
【專業知識】軸承系列 之軸承的大致分類及常用軸承的特點
承受“徑向負荷”和“軸向負荷”時的“接觸角”
圖4 承受“徑向負荷”和“軸向負荷”的角接觸球軸承的結構
軸承承受“徑向負荷”和“軸向負荷”時，滾道圈和滾動體之間承受的負荷方向與垂直于軸的方向的角度叫做接觸角。
3．徑向滾柱軸承
徑向滾柱軸承是承受“與軸垂直的方向所受的力”的“滾子”軸承。徑向滾柱軸承比徑向滾珠軸承承受的負荷更大，根據滾子種類有不同的類型。圓柱滾子軸承
滾動體使用“圓柱滾子”。圓柱滾子軸承比深溝球軸承承受的徑向負荷更大。可以用于產生沖擊的機器中。
滾針軸承
滾動體使用“針形滾子”。滾針軸承使用比圓柱滾子直徑更小的針形滾子，如圖5所示，這種軸承的截面高度較低，有助于實現機器的小型化和輕量化。
圖5 圓柱滾子軸承和滾針軸承的截面高度比較
圓錐滾子軸承
滾動體使用圓錐臺形的“圓錐滾子”。圓錐滾子軸承在滾柱軸承中使用最廣泛，可以同時承受徑向負荷和單方向的軸向負荷。承受雙方向的軸向負荷時，應組合使用兩個以上圓錐滾子軸承。
圖6 承受雙方向軸向負荷的圓錐滾子軸承組合
調心滾子軸承
滾動體使用桶形的“球面滾子”，如圖7所示，組裝在“擁有球面的外圈滾道面”和“內圈滾道面”之間。因此，調心滾子軸承的內圈、滾動體、保持架可以在傾斜于外圈的狀態下旋轉。
圖7 調心滾子軸承的結構
如圖8所示，調心滾子軸承在承受較大負荷、軸容易撓曲的機器中使用。
圖8 軸的撓曲
總結
根據承受力的方向和大小，有各式各樣的“軸承種類”，可根據機器結構或使用方式選擇適當的“軸承種類”。除了這里介紹的種類以外，還有很多其他的“軸承種類”。
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展開 【專業知識】十四種軸承的特點、區別和用途，一文全看懂
29000型軸承的滾子為非對稱型球面滾子，能減小棍子和滾道在工作中的相對滑動，并且滾子長、直徑大，滾子數量多載荷容量大，通常采用油潤滑，個別低速情況可用脂潤滑。
推力滾子軸承
主要用途：水力發電機,、起重機吊鉤。
九、圓柱滾子軸承
圓柱滾子軸承的滾子通常由一個軸承套圈的兩個擋邊引導，保持架滾子和引導套圈組成一組合件，可與另一個軸承套圈分離，屬于可分離軸承。
此種軸承安裝，拆卸比較方便，尤其是當要求內、外圈與軸、殼體都是過盈配合時更顯示優點。此類軸承一般只用于承受徑向載荷，只有內外圈均帶擋邊的單列軸承可承受較小的定常軸向載荷或較大的間歇軸向載荷。（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
圓柱滾子軸承
主要用途：大型電機、機床主軸、車軸軸箱、柴油機曲軸、汽車的變箱等。
展開 【專業知識】十四種軸承的特點、區別和用途，一文全看懂
29000型軸承的滾子為非對稱型球面滾子，能減小棍子和滾道在工作中的相對滑動，并且滾子長、直徑大，滾子數量多載荷容量大，通常采用油潤滑，個別低速情況可用脂潤滑。
推力滾子軸承
主要用途：水力發電機,、起重機吊鉤。
九、圓柱滾子軸承
圓柱滾子軸承的滾子通常由一個軸承套圈的兩個擋邊引導，保持架滾子和引導套圈組成一組合件，可與另一個軸承套圈分離，屬于可分離軸承。
此種軸承安裝，拆卸比較方便，尤其是當要求內、外圈與軸、殼體都是過盈配合時更顯示優點。此類軸承一般只用于承受徑向載荷，只有內外圈均帶擋邊的單列軸承可承受較小的定常軸向載荷或較大的間歇軸向載荷。
圓柱滾子軸承
主要用途：大型電機、機床主軸、車軸軸箱、柴油機曲軸、汽車、托牢記的變箱等。
十、四點接觸球軸承
可承受徑向負荷與雙向軸向負荷，單個軸承可代替正面組合或背面組合的角接觸球軸承，適用于承受純軸向負荷或軸向負荷成份較大的合成負荷，該類軸承承受任何方向的軸向負荷時都能形成其中的一個接觸角，因此套圈與球總在任一接觸線上的兩面三刀點接觸。
展開 齒輪箱軸承內圈脫開案例分析（一）
某工程師閱讀本公號有關調心滾子軸承軸向負荷的文章，發現現實中遇到類似情況。其結構如圖：
圖中兩根齒輪軸通過齒輪嚙合連接，照片中標識的部分為一根軸的支撐軸承位置。該設計中使用了兩個調心滾子軸承。在齒輪箱正常運行的時候，發現靠近內側的兩個軸承滾子出現脫開的現象。工程師發來一段視頻，即使軸從運行狀態轉入停止狀態，兩個軸承的內側轉子依然可以自由滑行一段時間（時間很短）。同時在之前的一些機器中，根據工程師的反應，這根軸上的軸承經常出現問題。這是一個很有意思的案例，在這里跟大家分享一下分析的過程。
關于調心滾子軸承的脫開問題：
一般常見的調心滾子軸承（圓環滾子軸承除外）是有兩列滾動體并且可以調心的軸承。兩列滾子通過滾子母線的特殊設計以及軸承內外圈的特殊設計實現了軸承承受偏心負荷的能力。總體而言，調心滾子可以承受較大的徑向負荷，一定的軸向負荷以及一定的偏心負荷。
上述的調心滾子軸承負荷能力介紹是關于這個軸承的通用負荷能力的介紹。事實上這類軸承的軸向負荷承載能力受到軸承內部結構的影響，有一定的限制。
首先，當調心滾子軸承承受單向軸向負荷的時候，兩列滾子中與負荷相對一側的滾子受到內圈、外圈滾道的擠壓，承受軸向負荷。相反一側的滾子則不承受這樣的軸向負荷。如果軸承承受了一定的徑向負荷，由于軸承自身結構的原因，上述不承受外界徑向負荷的滾子依然會被壓緊，其壓力角有一定的軸向分量。因此，此時軸承運轉起來，軸承的這一列滾子會和另一列滾子一起被壓緊，并投入運行。
如果軸承承受的外界軸向負荷大于軸承不承受負荷一側的滾子受力的軸向分量的時候，這一列的滾子就會出現“松脫”的現象。當軸承運行的時候，這一列滾子由于沒有足夠的正壓力導致滾動體在滾道內部不能形成純滾動。通常是滑動和滾動混雜的運動狀態。
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