深沟球轴承轴向承载能力的matlab数值分析

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1、深沟球轴承轴向承载能力的MATLAB值分析叶华聪中车广东轨道交通车辆有限公司技术部摘要：深沟球轴承的轴向承载能力对其使用性能和寿命有重要影响。通过MATLAB软件,在安全接触角范围内对深沟球轴承轴向载荷的计算公式进行数值分析，以快速、有效地设计出符合使用需求的许用轴向载荷以及相应的深沟球轴承尺寸参数，为深沟球轴承的设计制造以及合理选用提供方便。关键词：深沟球轴承;承载能力;安全接触角;轴向载荷;数值分析;作者简介：叶华聪（1988-），男，四川南充人，助理工程师，硕士，主要研宂方向:机械设计制造及其自动化。收稿日期：2016-03-11

2、MATLABNumericalAnalysisforAxialBearingCapacityofDeepGrooveBallBearingYEHuacongEngineeringDepartment，CRRCGuangDongCo.，Ltd.;Abstract：Theaxialbearingcapacityofdeepgrooveballbearinghasimportantinfluenceonitsperformanceandlife.MATLABsoftwareisusedtomakethenumericalanalysisfor

3、thecalculationformulaofaxialloadofdeepgrooveballbearingwithinthescopeofsafetycontactandquicklyandeffectivelysetuptheappropriatedimensionparametersofthedeepgrooveballbearingmeetingtherequirementoftheaxialload.Aconvenientmethodisprovidedforthedesign,manufactureandreasonabl

4、eselectionofthedeepgrooveballbearing.Keyword：deepgrooveballbearing;bearingcapacity;safecontactangle;axialload;numericalanalysis;Received：2016-03-110引言深沟球轴承属于向心球轴承，其负载特性主要承受径向载荷以及不大的轴向载荷。如果轴向载荷人于许用轴向载荷，则会引起轴承钢球与内外圈沟道曲面接触形态发生改变，由点接触变为面接触，而且随着轴向载荷的增大，接触面将会增大，并向挡边爬动，在挡边边缘接触面

5、产生应力集中，致使轴承早期疲劳失效，大大缩短轴承的使用寿命U1。对于承受动载荷，尤其是轴向动载荷较大的工况，深沟球轴承还可能会因为不能有效负载而产生轴向窜动。因此，有必要对深沟球轴承的安全接触角度进行精确计算，作为轴承轴向承载能力的可靠理论依据，并在此基础上设计出更合理、更实用的深沟球轴承。1深沟球轴承轴向承载能力的计算方法1.1轴承轴向承载能力的设计依据由于深沟球轴承的滚动体为球，而在设计、加工以及装配过程中为其特别引入了一定的径向游隙，这就导致当深沟球轴承受到纯轴向载荷时，内外圈将在轴向产生相对位移，最终滚动体与内外圈沟道曲面之间形

6、成椭圆接触面，椭圆中心与轴心的连线与轴承径向将形成一个角度，即为接触角m。如果轴向负荷过大,则接触椭圆将被套圈截去一部分，因而在钢球和挡肩附近的接触处产生应力集中，加速轴承的疲劳失效。此条件可用于确定深沟球轴承的轴向负荷能力。可以将此条件描述为轴向载荷作用下，钢球和沟道曲面间的接触面（赫兹接触椭剛将向挡肩移动，但不可爬越挡肩边缘［3］。1.2轴向载荷引起的轴承内部结构变化深沟球轴承在纯轴向载荷Fa作用下，内外圈在轴向方向发生相对位移，钢球与内外圈沟道曲面之间的接触形态发生变化，从点接触变为面接触，而且接触面为椭圆面，这个接触面称为赫兹接

7、触椭圆。轴承处于受载情况下的位罝儿何关系如图1所示0图1深沟球轴承受纯轴向载荷几何关系示意图下载原图阁1中U力极限轴向载荷Fa作用下产生的安全接触角；为接触椭圆的长半轴a相对于钢球中心形成的角度；0为极限轴向载荷Fa作用下接触椭圆所在侧挡肩边缘和钢球中心的连线与轴承径向的夹角;R。、R,分别为外圈沟道和内圈沟道沟底的半後;Rn为节圆半径;rlt＞、ru分别为外圈和内圈挡肩的半径;为钢球直径。深沟球轴承承受纯轴向载荷Fa从0逐渐增人，内圈和外圈将沿轴内发生相对位移，径向游隙Gr随之抵消，轴承钢球与内外圈沟道曲而之间的接触形态由点接触逐渐变

8、为面接触（赫兹接触椭圆），轴向载荷增大有可能使得赫兹接触椭圆由弹性变形变成塑性变形，而＞1.椭圆有爬越挡肩的危险。1.3安全接触角和极限轴向载荷的相关计算公式在深沟球轴承受轴向载荷的面接触阶段，随着轴向载荷