一种铁路轴承用滚动体多曲线段修型方法技术

本发明专利技术公开了的滚动体轴承滚动体多曲线段修型曲线修型方法，其综合运用放大倍数参数K、滚动体工作载荷Qmax、滚动体实际工作长度Lwe、轴承钢泊松比ν、轴承钢弹性模量E、圆周率常数π、距离滚动体中心的轴向坐标x、接触线宽度b、材料常数K0、变形指数f、滚动体组节圆直径Dpw、滚动体大头直径Dw等参数，确定放大倍数参数K及变形指数f，使滚动体端部修型量增大，避免端部应力集中，又使中间部位平直，降低载荷在滚动体轴向承担密度，提高载荷均衡度，提高了轴承疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种铁路轴承用滚动体多曲线段修型方法
本专利技术涉及滚动体轴承滚动体的修型方法，具体涉及一种铁路轴承用滚动体多曲线段修型方法。
技术介绍
由于滚动体轴承在运转过程中，边沿效应的存在，造成在滚动体端部与内外圈滚道接触的位置存在严重应力集中，使轴承发生早期疲劳，缩短了轴承的使用寿命。长期以来，轴承行业专业人员不断探索解决边沿效应的方法，其中，采取对滚动体进行修型是非常普遍的方法。主要有修正线修型、全凸度圆弧修型、端部圆弧修型、对数修型等方法。尤其以对数修型得到广泛应用，有效解决了滚动体的边沿效应，是轴承行业通用的滚动体修型方法。但是经过对数修型的滚动轴承在一些特殊行业、特殊工况下不能完全解决边沿效应产生的应力集中。轴承因滚动体端部疲劳剥离而提前报废的实例时有发生，有人提出对滚动体对数修型量进行直接放大，加大修型量，降低边沿效应，而直接放大倍数的选择造成不能完全解决边沿效应或修型量过大导致中部应力过大。修型需要一条滚动体中间平坦、端部又快速跌落的曲线。既完全解决边沿效应又保证滚动体母线大部分区域均匀承担载荷。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题的提出，而研究设计一种铁路轴承用滚动体多曲线段修型方法，本专利技术采用的技术手段如下：本专利技术铁路轴承用滚动体的修型方法，包括以下步骤：获取轴承的结构参数及工况参数，根据所述轴承的结构参数、轴承的径向游隙以及工况参数计算轴承载荷最大滚动体的实际载荷；根据所述轴承载荷最大滚动体的实际载荷计算多个滚动体中载荷最大滚动体的接触变形量；根据所述载荷最大滚动体的接触变形量计算任一个滚动体的变形量，根据所述任一个滚动体的变形量计算所述任一个滚动体的切片变形量；根据所述切片变形量和所述切片轴向位置计算任一个滚动体切片的实际应力，根据所述切片实际应力计算全部所述滚动体的切片实际应力和每一个滚动体的切片实际应力；根据所述载荷最大滚动体的切片实际应力修正变形指数和修型安全系数；根据修正后的变形指数、所述修型安全系数以及所述轴承的结构参数及工况参数计算所述滚动体的修型量；根据所述滚动体的修型量对所述滚动体进行修型。进一步地，所述根据所述全部滚动体的切片实际应力和所述单个滚动体的切片实际应力修正变形指数和修型安全系数，包括：设定变形指数和修型安全系数的初始值；将载荷最大滚动体的全部切片实际应力进行连线得到实际应力曲线；判断所述实际应力曲线是否有拐点，若是，则重新选定安全系数，若否，则计算载荷最大滚动体的切片实际应力并判断载荷最大滚动体第15％×n个切片实际应力值是否大于所述载荷最大滚动体第50％×n个切片的实际应力的90％，若否，则重新选定变形指数，若是，则完成修型，其中，所述n为载荷最大滚动体的切片总数。进一步地，所述根据所述轴承的结构参数、轴承的径向游隙以及工况参数计算轴承载荷最大滚动体的实际载荷，包括：计算所述轴承在典型工况下承受的载荷；根据所述轴承在典型工况下的承受载荷获取轴承滚动体在一般方法下的承受的最大载荷。进一步地，所述根据修正后的变形指数、所述修型安全系数以及所述轴承的结构参数及工况参数计算所述滚动体的修型量，包括：所述结构参数包括：轴承套圈及滚动体用钢材料的泊松比、单列滚动体的总数量，载荷最大滚动体的平均直径、载荷最大滚动体的节圆直径，所述工况参数包括：滚动体的实际工作长度、轴承典型工况下承受的径向负荷；根据载荷最大滚动体的平均直径和载荷最大滚动体的节圆直径计算载荷最大滚动体的接触副曲率系数；根据载荷最大滚动体的实际承受载荷、所述接触副曲率系数和所述滚动体的实际工作长度计算典型工况下滚动体接触面半宽度；采用公式计算滚动体的修型量，其中，π为圆周率常数；x为每一个修型点位置距离滚动体中心的轴向坐标，f为变形指数，K为修型安全系数，K0＝2.81×10-6，Lwe为滚动体的实际工作长度，v为轴承套圈及滚动体用钢材料的泊松比，b为典型工况下滚动体接触面半宽度，Qmax为单个滚动体在一般工况下承受的载荷。进一步地，所述根据所述典型工况下轴承承受的载荷和所述一般方法下确定轴承载荷最大滚动体的载荷，包括：采用公式Qmax＝4.6P/Zi7/9；(2)获取轴承在典型工况下承受载荷，其中，Qmax为一般方法下承受载荷，Z是一列滚动体的总数量；i是对于多列轴承情况下列的数量；采用公式：P＝max{(XFr+YFa)，0.15Cr}(3)计算轴承典型工况下承受的当量动载荷，其中，P为典型工况下承受的当量动载荷，Fr：轴承典型工况下承受的径向负荷，单位为N；Fa：轴承典型工况下承受的轴向负荷，单位为N；X：径向系数；Y：轴向系数；Cr：轴承的当量动载荷，单位为N，可按照GB/T6391规定的方法获得。进一步地，所述根据所述轴承的实际承受载荷和轴承的径向游隙计算多个滚动体中载荷最大滚动体的接触变形量，包括：采用公式：S＝Gr-(δi+δe)-δt(4)计算轴承在工作时的径向游隙，其中，S为轴承在工作时的径向游隙，单位为mm；Gr为轴承在原始时的径向游隙，单位为mm；δi为轴承因内圈与轴过盈而导致游隙的减少量，单位为mm；δe为轴承因外圈与安装壳体过盈而导致游隙的减少量，单位为mm；δt为内外圈温度差而导致游隙的减少量，单位为mm；采用公式为：计算任一个滚动体的弹性变形δj，单位为mm；计算值不小于零，其中，为第j个滚动体与第1个滚动体的圆周夹角，单位为度；δr为滚动体的综合接触变形量，单位为mm；其计算公式为：δr＝(Qmax/35948Lwe8/9)0.9(6)采用公式计算线接触负荷积分参数Jr(ε)，其中Ψ为圆周角，单位为度，ε为负荷分布范围参数；计算轴承外部负荷P’，单位为N；其计算公式为：P’＝i7/9ZJr(ε)Qmax(8)若P’≠P；Qmax重新赋值，并将赋值后的Qmax代入公式(6)，计算δr，并依次计算ε、Jr(ε)、P’直到P’＝＝P停止循环。进一步地，所述重新选定变形指数，包括：从0开始一直到10进行逐步选择。进一步地，所述重新选定安全系数，包括：安全指数从1开始选取，每次修正后增加0.5。本专利技术采用多曲线段可变修型方法的修型量对滚动体轴承的滚动体进行整型，降低了轴承在实际工况下产生过载或倾斜条件下的边沿效应应力集中，同时降低了载荷在滚动体轴向平均分摊密度。避免端部应力集中，也避免中部载荷过大。较通用修型方法提高疲劳寿命1～2倍；较直接放大曲线提高疲劳寿命50％～1倍；改进效果明显。附图说明图1为本专利技术滚动体轴承滚动体多曲线段修型曲线修型方法流程图；图2为本专利技术滚动体轴承滚动体多曲线段修型曲线修型方法程序图；图3为本专利技术滚动体轴承滚动体多曲线段修型曲线修型方法修型曲线对比图；图4a为采用直接放大的对数修型曲线加工的滚动体实际接触区压强曲线；图4b为采用直接放大的对数修型曲线加工的滚动体在倾斜后实际接触区压强曲线；图5a为采用多曲线段可变修型曲线加工的滚动体实际接触区压强曲线；图5b为采用多曲线段可变修型曲线加工的滚动体在倾斜后实际接触区压强曲线；图6a为采用通用对数修型曲线加工的滚动体实际接触区压强曲线；图6b为采用通用对数修型曲线加工的滚动体在倾斜后实际接触区压强曲线。具体实施方式如图1-2所示为本专利技术的公开的铁路轴承用滚动体多曲线段修型方法流程图，包括以下步骤：一种铁路轴承本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路轴承用滚动体的修型方法，其特征在于：包括以下步骤：获取轴承的结构参数及工况参数，根据所述轴承的结构参数、轴承的径向游隙以及工况参数计算轴承载荷最大滚动体的实际载荷；根据所述轴承载荷最大滚动体的实际载荷计算多个滚动体中载荷最大滚动体的接触变形量；根据所述载荷最大滚动体的接触变形量计算任一个滚动体的变形量，根据所述任一个滚动体的变形量计算所述任一个滚动体的切片变形量；根据所述切片变形量和所述切片轴向位置计算任一个滚动体切片的实际应力，根据所述切片实际应力计算全部所述滚动体的切片实际应力和每一个滚动体的切片实际应力；根据所述载荷最大滚动体的切片实际应力修正变形指数和修型安全系数；根据修正后的变形指数、所述修型安全系数以及所述轴承的结构参数及工况参数计算所述滚动体的修型量；根据所述滚动体的修型量对所述滚动体进行修型。

【技术特征摘要】
1.一种铁路轴承用滚动体的修型方法，其特征在于：包括以下步骤：获取轴承的结构参数及工况参数，根据所述轴承的结构参数、轴承的径向游隙以及工况参数计算轴承载荷最大滚动体的实际载荷；根据所述轴承载荷最大滚动体的实际载荷计算多个滚动体中载荷最大滚动体的接触变形量；根据所述载荷最大滚动体的接触变形量计算任一个滚动体的变形量，根据所述任一个滚动体的变形量计算所述任一个滚动体的切片变形量；根据所述切片变形量和所述切片轴向位置计算任一个滚动体切片的实际应力，根据所述切片实际应力计算全部所述滚动体的切片实际应力和每一个滚动体的切片实际应力；根据所述载荷最大滚动体的切片实际应力修正变形指数和修型安全系数；根据修正后的变形指数、所述修型安全系数以及所述轴承的结构参数及工况参数计算所述滚动体的修型量；根据所述滚动体的修型量对所述滚动体进行修型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述全部滚动体的切片实际应力和所述单个滚动体的切片实际应力修正变形指数和修型安全系数，包括：设定变形指数和修型安全系数的初始值；将载荷最大滚动体的全部切片实际应力进行连线得到实际应力曲线；判断所述实际应力曲线是否有拐点，若是，则重新选定安全系数，若否，则计算载荷最大滚动体的切片实际应力并判断载荷最大滚动体第15％×n个切片实际应力值是否大于所述载荷最大滚动体第50％×n个切片的实际应力的90％，若否，则重新选定变形指数，若是，则完成修型，其中，所述n为载荷最大滚动体的切片总数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述轴承的结构参数、轴承的径向游隙以及工况参数计算轴承载荷最大滚动体的实际载荷，包括：计算所述轴承在典型工况下承受的载荷；根据所述轴承在典型工况下的承受载荷获取轴承滚动体在一般方法下的承受的最大载荷。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据修正后的变形指数、所述修型安全系数以及所述轴承的结构参数及工况参数计算所述滚动体的修型量，包括：所述结构参数包括：轴承套圈及滚动体用钢材料的泊松比、单列滚动体的总数量，载荷最大滚动体的平均直径、载荷最大滚动体的节圆直径，所述工况参数包括：滚动体的实际工作长度、轴承典型工况下承受的径向负荷；根据载荷最大滚动体的平均直径和载荷最大滚动体的节圆直径计算载荷最大滚动体的接触副曲率系数；根据载荷最大滚动体的实际承受载荷、所述接触副曲率系数和所述滚动体的实际工作长度计算典型工况下滚动体接触面半宽度；采用公式计算滚动体的修型量，其中，π为圆周率常数；x为每一个修型点位置距离滚动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宗峰，康建明，章建良，高卫卫，申强，周晴，
申请(专利权)人：中车大连机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21