联合外载荷作用下角接触球轴承内部载荷分布和变形的数值迭代计算

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1、2012年2月机床与液压Feb．2012第40卷第3期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVol.40No.3DOI:10．3969/j.issn.1001－3881.2012.03.001联合外载荷作用下角接触球轴承内部载荷分布和变形的数值迭代计算1，2212刘显军，洪军，王军，刘志刚(1.中国工程物理研究院总体工程研究所，四川绵阳621900;2.西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，陕西西安710049)摘要:为了研究联合外载荷作用下球轴承的内部载荷分布和变形特性，提出一种基于

2、赫兹接触理论的数值迭代计算方法。以角接触球轴承为对象，考虑在预紧力、轴向力、径向力等联合外载荷工况条件下内外圈滚道接触角的变化，以及滚珠载荷分布、载荷大小随接触角的变化，利用滚道接触角与滚珠载荷之间的关系式进行数值迭代求解，来寻找轴承受载后内部的平衡状态。通过与典型有限元分析结果的比较可以看出:所提方法不仅详细计算出了轴承内部的载荷情况，而且更为准确地分析了联合载荷对轴承变形的影响机制。搭建了模拟联合外载荷工况的轴承试验台，测量了轴承的变形，验证了该方法的正确性。关键词:角接触球轴承;联合外载荷;

3、载荷分布;变形;数值迭代;Hertz接触理论;接触角中图分类号:TH123文献标识码:A文章编号:1001－3881(2012)3－001－4NumericalIterativeComputationMethodforSolvingtheInternalLoadDistributionandDeformationofBallBearingundertheConditionofCombinedExternalLoad1，2212LIUXianjun，HONGJun，WANGJun，LIUZhigan

4、g(1.InstituteofSystemEngineering，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，MianyangSichuan621900，China;2.StateKeyLaboratoryforManufacturingSystemsEngineering，Xi'anJiaotongUniversity，Xi'anShaanxi710049，China)Abstract:Inordertoresearchtheinternalloaddistribution

5、anddeformationofballbearingundertheconditionofcombinedex-ternalload，anumericaliterativecomputationmethodbasedonHertzcontacttheorywaspresented．Hereconsideringangularcontactballbearingundertheconditionofpreload，radialandaxialload，themagnitudeanddistribu

6、tionofloadofroller，alongwiththechangeofcontactangleofrollwaybothinsideandoutside，wereanalyzed，andtheirinteractiverelationshipswereusedtoobtainthein-ternalbalancestateofbearings．Throughcomparisonwithresultsoftypicalfiniteelementanalysis，aconclusionisdr

7、awnthatbythismethod，notonlytheinternalloadofbearingscanbesolvedindetail，butalsotheeffectofcombinedloadonbearingdeformationcanbeanalyzedmoreprecisely．Atestsystemwassetupbywhichtheconditionofcombinedexternalloadwassimulated，formeasuringthedeformationofb

8、earing．Thevalidityofthismethodisverified．Keywords:Angularcontactballbearing;Combinedexternalload;Loaddistribution;Deformation;Numericaliterative;Hertzcontacttheory;Contactangle轴承作为主轴系统的关键部件，其性能直接决定不相同，内、外圈滚道的接触角也在不断变化，轴承［6－7］整个轴系的刚度、振动、发热、旋转精度