一种圆锥滚子轴承的修形方法及滚子轴承技术

本发明专利技术涉及轴承应用技术领域，特别是一种圆锥滚子轴承的修形方法及滚子轴承，该滚子轴承通过一种修形方法修形后得到，该修形方法利用对数曲线对以滚子与滚道接触点为原点的沿接触线长度方向延伸设定长度的部分进行修形，利用二次多项式曲线对延伸设定长度之外的剩余部分进行修形，再通过物理仿真对滚子轴承进行仿真计算确定二次多项式方程的最佳参数，根据最佳参数对应的修形曲线方程对轴承进行修形，实现对圆锥滚子轴承的修形，防止轴承偏载时端部接触应力过于集中，解决了现有对数修形的圆锥滚子轴承在严重偏载情况下出现一端接触应力集中导致轴承使用寿命受限的问题。

A modification method of tapered roller bearing and roller bearing

The invention relates to the technical field of bearing application, in particular to a modification method of tapered roller bearing and roller bearing. The roller bearing is obtained by a modification method. The modification method uses logarithmic curve to modify the part with the contact point of roller and raceway as the origin and extending the set length along the contact line length direction, and uses quadratic polynomial curve to set the extension The remaining part outside the length is reshaped, and then the best parameters of the quadratic polynomial equation are determined through the physical simulation of the roller bearing. The bearing is reshaped according to the reshaping curve equation corresponding to the best parameters to realize the reshaping of the tapered roller bearing, so as to prevent the end contact stress from being too concentrated when the bearing is under eccentric load, thus solving the existing logarithmic reshaped tapered roller shaft In the case of severe eccentric load, the contact stress concentration at one end leads to the limited service life of the bearing.

【技术实现步骤摘要】
一种圆锥滚子轴承的修形方法及滚子轴承
本专利技术涉及轴承应用
，特别是一种圆锥滚子轴承的修形方法及滚子轴承。
技术介绍
修形滚子轴承正在很多重要领域取代传统的直母线滚子轴承，传统的直母线滚子轴承的滚动体与滚道间的早期接触疲劳点蚀常常发生在滚子或滚道上靠近滚子端部的区域，这是因为直母线滚子轴承在受载后滚动体两端存在边界应力集中，即“边缘效应”。研究表明轴承的寿命与应力的7次方成反比，“边缘效应”的产生使轴承的疲劳寿命大大降低，为了克服这种“边缘效应”，人们进行了大量的理论分析和实验研究。早在十九世纪30年代末Lundberg就提出了母线修形的基本理论，直至二十世纪60年代SKF轴承公司进一步发展了滚子轴承的修形技术，通过使用特殊的滚子外廓曲面可以避免或降低滚动体和内外圈接触引起的边缘应力集中。目前，工程中采用的修形曲线主要有：圆弧曲线、直线加圆弧(滚子母线中部为直线，两端是圆弧)和对数曲线。有中国专利公告号为了CN103810354B的专利文献公开了一种圆柱滚子轴承对数修形曲线的优化设计方法，首先将对数修形曲线方程简化变形，针对简化变形的对数修形曲线方程进行处理，使优化设计转化为对简化变形的对数修形曲线方程式中一个参数的优化问题，得到最佳修形曲线，然而通过对数曲线对圆锥滚子轴承进行修形，虽然中部比较平缓，但是端部曲率增长较大，对于这样的圆锥滚子轴承在严重偏载情况下还是会出现一端接触应力集中现象，因此，单纯的对数修形无法完全解决圆锥滚子轴承的应力集中而问题，导致轴承的承载能力和使用寿命受限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种圆锥滚子轴承的修形方法及滚子轴承，用以解决现有对数修形的圆锥滚子轴承在严重偏载情况下出现一端接触应力集中导致轴承使用寿命受限的问题。为了实现对圆锥滚子轴承的修形，防止轴承偏载时端部接触应力过于集中，解决现有对数修形的圆锥滚子轴承在严重偏载情况下出现一端接触应力集中导致轴承使用寿命受限的问题，本专利技术提供一种圆锥滚子轴承的修形方法，利用对数曲线对以滚子与滚道接触点为原点的沿接触线长度方向延伸设定长度的部分进行修形，利用二次多项式曲线对延伸设定长度之外的剩余部分进行修形。进一步地，对数曲线和二次多项式曲线叠加的修形曲线方程为：其中，x是以滚子与滚道接触点为原点沿接触线长度方向的坐标值，y是横坐标值x所对应的径向坐标值，Lwe为滚子接触有效长度，L′we为对数修形有效长度即所述设定长度，r为滚子倒角半径，P为接触全载荷，γ1和γ2分别为接触元件1和接触元件2的泊松比，E1和E2分别为接触元件1和接触元件2的弹性模量，a、b、c分别为二次多项式方程的参数。进一步地，根据对数曲线方程与二次多项式方程在偏载应力突变坐标点(x0,y0)的曲线斜率和曲线数值相同，得到二次多项式方程的参数关系如下：其中，进一步地，将修形曲线的优化设计问题转化为修形曲线方程式中多个参数的优化，通过物理仿真得到二次多项式参数与接触应力分布规律曲线的变化关系，经过比对得到与被修形元件对应的最佳参数，该最佳参数对应的修形曲线即为最佳修形曲线。为了实现一种偏载时端部接触应力不过于集中的滚子轴承，解决现有对数修形得到的圆锥滚子轴承在严重偏载情况下出现一端接触应力集中导致轴承使用寿命受限的问题，本专利技术提供一种滚子轴承，该轴承利用对数曲线对以滚子与滚道接触点为原点的沿接触线长度方向延伸设定长度的部分进行修形，利用二次多项式曲线对延伸设定长度之外的剩余部分进行修形。进一步地，在该轴承的修形中，对数曲线和二次多项式曲线叠加的修形曲线方程为：其中，x是以滚子与滚道接触点为原点沿接触线长度方向的坐标值，y是横坐标值x所对应的径向坐标值，Lwe为滚子接触有效长度，L′we为对数修形有效长度即所述设定长度，r为滚子倒角半径，P为接触全载荷，γ1和γ2分别为接触元件1和接触元件2的泊松比，E1和E2分别为接触元件1和接触元件2的弹性模量，a、b、c分别为二次多项式方程的参数。进一步地，在该轴承的修形中，根据对数曲线方程与二次多项式方程在偏载应力突变坐标点(x0,y0)的曲线斜率和曲线数值相同，得到二次多项式方程的参数关系如下：其中，进一步地，在该轴承的修形中，将修形曲线的优化设计问题转化为修形曲线方程式中多个参数的优化，通过物理仿真得到二次多项式参数与接触应力分布规律曲线的变化关系，经过比对得到与被修形元件对应的最佳参数，该最佳参数对应的修形曲线即为最佳修形曲线。附图说明图1是对数修形曲线和对数加多项式修形曲线滚子走势随滚子母线长度变化趋势对比图；图2是滚子母线未修形的轴承在不同滚子位置角处内圈接触应力随滚子母线变化趋势图；图3是滚子母线未修形的轴承在不同滚子位置角处外圈接触应力随滚子母线变化趋势图；图4是对数修形后的轴承在不同滚子位置角处内圈接触应力随滚子母线变化趋势图；图5是对数修形后的轴承在不同滚子位置角处外圈接触应力随滚子母线变化趋势图；图6是对数加多项式修形后的轴承在不同滚子位置角处内圈接触应力随滚子母线变化趋势图；图7是对数加多项式修形后的轴承在不同滚子位置角处外圈接触应力随滚子母线变化趋势图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。本专利技术提供一种滚子轴承，该滚子轴承通过一种修形方法进行修形后得到，该方法利用对数曲线对以滚子与滚道接触点为原点的沿接触线长度方向延伸设定长度的部分进行修形，利用二次多项式曲线对延伸设定长度之外的剩余部分进行修形。首先，构建滚子轴承的修形曲线方程，该修形曲线方程包括对数曲线方程和二次多项式方程。将中部为对数修形，而两端为多项式的修形方式称为对数加多项式修形，其中，该修形曲线方程为：式中，x是以滚子与滚道接触点为原点沿接触线长度方向的坐标值，y是横坐标值x所对应的径向坐标值，Lwe为滚子接触有效长度，L′we为对数修形有效长度即为设定长度，r为滚子倒角半径，P为接触全载荷，γ1和γ2分别为接触元件1和接触元件2的泊松比，E1和E2分别为接触元件1和接触元件2的弹性模量，a、b、c分别为二次多项式方程的参数。其中，设定长度为原点到轴承偏载应力突变点之间的长度。然后，获取滚子轴承偏载应力突变的节点坐标，根据对数曲线方程在节点坐标处的数值和斜率与二次多项式方程在节点坐标处的数值和斜率相等的关系，计算得到二次多项式方程的各参数关系。设两条曲线在节点坐标(x0,y0)处平滑衔接，需要保证两曲线斜率相同且两曲线数值相等，即：联立得到各参数关系如下：其中，通过得到各参数关系即可将修形曲线的优化设计问题转化为修形曲线方程中二次多项式的多个参数优化问题。通过物理仿真对滚子轴承进行仿真计算确定二次多项式方程的最佳参数，根据所述最佳参数对应的修形曲线方程对轴承进行修形。通过应用物理仿真方法获得的接触应力的分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆锥滚子轴承的修形方法，其特征在于，利用对数曲线对以滚子与滚道接触点为原点的沿接触线长度方向延伸设定长度的部分进行修形，利用二次多项式曲线对延伸设定长度之外的剩余部分进行修形。/n

【技术特征摘要】
1.一种圆锥滚子轴承的修形方法，其特征在于，利用对数曲线对以滚子与滚道接触点为原点的沿接触线长度方向延伸设定长度的部分进行修形，利用二次多项式曲线对延伸设定长度之外的剩余部分进行修形。


2.根据权利要求1所述的圆锥滚子轴承的修形方法，其特征在于，对数曲线和二次多项式曲线叠加的修形曲线方程为：



其中，x是以滚子与滚道接触点为原点沿接触线长度方向的坐标值，y是横坐标值x所对应的径向坐标值，Lwe为滚子接触有效长度，L′we为对数修形有效长度即所述设定长度，r为滚子倒角半径，P为接触全载荷，γ1和γ2分别为接触元件1和接触元件2的泊松比，E1和E2分别为接触元件1和接触元件2的弹性模量，a、b、c分别为二次多项式方程的参数。


3.根据权利要求2所述的圆锥滚子轴承的修形方法，其特征在于，根据对数曲线方程与二次多项式方程在偏载应力突变坐标点(x0,y0)的曲线斜率和曲线数值相同，得到二次多项式方程的参数关系如下：



其中，


4.根据权利要求3所述的圆锥滚子轴承的修形方法，其特征在于，通过物理仿真得到二次多项式参数与接触应力分布规律曲线的变化关系，经过比对得到与被修形元件对应的最佳参数，该最佳参数对应的修形曲线即为...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱明，牛振华，张瑞，庞晓旭，杜辉，李迎春，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41