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推力滚针轴承垫圈厚度误差对接触应力的影响

时间:2017-10-14 10:19:00   来源:中国轴承网   添加人:admin

  推力滚针轴承垫圈厚度误差对接触应力的影响杨晓刚王旭永扈文庄(1.上海交通大学,上海200030;2.洛阳轴研科技股份有限公司,河南洛阳471003;3.河南省高性能轴承技术重点。

  网格模型3直素线和对数修形滚针计算结果滚针没有修形(直素线)的情况下,在15kN载荷下所得到的接触应力曲线(沿滚针轴向方向)如所示。由图可知,在滚针的端部(直线与圆弧连接处)出现了较为严重的应力集中现象,最大接触应力为3147MPa.为避免滚针出现应力集中,使接触应力沿滚针轴向均匀分布,根据理论公式计算出了最佳对数曲线,在15kN载荷下,滚针素线为对数修形时所得到的接触应力曲线和等效应力云图分别如和所示。由图可知,滚针最大接触应力为2789MPa,接触应力分布均匀、左右对称,且沿滚针轴向向两端缓慢降低。

  滚针无修形、倒角0.4 mm时沿轴向接触应力曲线理想对数曲线修形滚针沿轴向接触应力曲线理想对数曲线修形滚针等效应力云垫圈厚度误差对对数修形滚针接触应力的影响因推力垫圈加工时存在厚度误差,从而使上下垫圈不能均匀地与滚针有效接触,造成各个滚针间的接触应力分布不均,并且随着厚度误差增大,其最大接触应力也增大。厚度误差不能消除,只能控制在定范围内,在符合产品要求范围内,尽量保持最大公差以降低成本。通过理论分析和试验证明,公差必须控制在0.01mm内,否则会影响产品寿命。考虑到产品精度要求和经济性,厚度误差从0.006mm开始分析:1)厚度误差要求过高,很难甚至无法加工,成本会升高;2)厚度误差要求过低,产品无法正常使用。通过检测不同的厚度误差并建立相应有限元模型,得出垫圈与滚针之间的接触应力见表2,接触应力曲线如表2不同垫圈厚度误差时的接触应力不同厚度误差时理想对数曲线滚针沿轴向接触应力曲线由可知,随着垫圈厚度误差增大,最大接触应力也增大,并且沿滚针轴向方向接触应力分布极不均匀。滚针左端均出现应力峰值,但当厚度误差为0.01mm时,滚针左端出现了较大接触应力峰值,为3 307MPa,接触应力分布也不均匀,但在材料的允许范围之内。

  荷,推力滚针轴承在最大载荷下滚动体和滚道接触中心处所允许的最大接触应力为4在一定载荷下,厚度误差为0.01mm时,滚针与垫圈的最大接触应力为3307MPa,但滚针不可能为理想的对数曲线。故综合考虑取安全系数为1.2,即为5试验结果在推力滚针轴承寿命试验机上对不同垫圈厚度误差的轴承进行了加载(15kN)试验,结果见表3.表3推力滚针轴承试验结果垫圈厚度误差/mm试验结果经过17h后滚针、保持架和垫圈均有磨损,轴承仍可运转经过10h后滚针碎裂,保持架有磨损,垫圈出现剥落6结束语为提高推力滚针轴承的使用性能和寿命,滚针为近似对数曲线的推力轴承垫圈厚度误差应控制在0. 01mm以内,以满足实际工况。