高速空心滚子轴承的性能研究.pdfVIP

功能都件 Funclj0 Unils 高速空心滚子轴承的性能研究 刘彦奎① 关天民① 魏延刚① 段立江② (①大连交通大学机械工程学院，辽宁 大连 116028； ② 中海油田服务股份有限公司，天津 300450) 摘 要：根据接触力学理论，利用有限元软件 ABAQUS，合理建立了空心圆柱滚子轴承的分析模型。研究了 某高速空心滚子轴承的应力分布情况，并对滚子的空心度进行了优化设计。结果表明：在一定工况 条件下。只要空心度合适。空心圆柱滚子轴承的应力分布情况要远好于实心滚子轴承。研究结果为 高速空心圆柱滚子轴承的设计提供了指导。 关键词：空心圆柱滚子轴承 有限元 空心度 应力分布 中图分类号：TH133．33 文献标识码：A Study on the performance of high speed hollow roller bearings LIU Yankui① ， GUAN Tianmin① ， WEI Yangang①， DUAN Lijiang② (@School of Mechanical Engineering，Dalian Jiaotong University，Dalian 1 16028，CHN； ②China Oilfield Services Limited by Share Ltd．，Tianjin 300450。CHN) Abstract：According to the theory of contact mechanics，the finite element analysis model of hollow cylindrical rol1． er bearings was built in ABAQUS，the stres distribution of high speed holow roler bearings was stud— ied，and the roller S hollow ratio was optimized．The results show that if roler S hollow ratio is proper， the stress distribution of hollow roller bearings is much better than ordinary solid roller bearings，which could provide guidance to the design of high speed hollow cylindrical roller bearings． Keywords：Hollow Cylindrical Roller Bearings；Finite Element Method；Hollow Ratio；Stress Distribution 以高切削速度、高进给速度和高加工精度为特征 的高速加工与精密加工、高能束加工和柔性 自动化加 工一起被称为当代四大先进制造技术。目前，某些高 速加工中心的主轴转速可以达到 30 000—60 000 r／ min，而轴承作为高速主轴的支撑构件，对其转速性能 的要求也就越来越高 。 由于圆柱滚子轴承在工作过程中，滚子不仅绕着 自己的轴线 自转 ，还要绕着轴承的轴线进行公转，所以 在滚子和轴承外圈滚道之间会产生离心力作用。在 中、低速运转时，与作用在轴承上的载荷所引起的滚子 载荷相比，离心力引起的载荷很小，可以忽略不计。但 在高转速下，滚子离心力将改变作用载荷在滚子间的 分布情况，同时导致外圈的应力和变形过大，从而使轴 承过早产生疲劳失效。目前，为解决高速轴承中滚子 的离心力过大这一难题所采用的方法主要有两种：第 一 种是采用陶瓷轴承，但是陶瓷轴承的加工制造成本 辽宁省教育厅资助项目(L2012158) 较高，且陶瓷轴承的开发主要集中在球轴承上 ；第 二种方法就是采用空心滚子轴承，由于此类轴承中的 滚子采用了空心结构，因而可以大大降低滚子的重量， 从而减小高速时滚子的离心力。然而关于空心滚子轴 承的关键技术为美国等发达国家的轴承企业所垄断， 虽然国内也有一些学者对空心滚子轴承的性能进行了 研究 ，然而这些研究大多基于经典的力学理论 ，且 都没有针对高速空心滚子轴承的应力分布情况进行研 究。本文应用先进的非线性有限元软件 ABAQUS合 理建立了空心圆柱滚子轴承的整体有限元分析模型， 研究了高速时空心滚子轴承的应力分布情况，并对滚 子的空心度进行了优化设计。研究结果，为高速空心 圆柱滚子轴承的设计开发提供了理论依据。 1 模型的建立 所选某主轴轴承的主要参数为：滚子数 目z=14， 固 等 妒 ⋯0 0 滚子半径 R =14 mm，滚子长度 L=44