一种用于三排圆柱滚子轴承的滚子设计方法与流程

1.本发明属于滚子轴承技术领域，具体涉及一种用于三排圆柱滚子轴承的滚子设计方法。


背景技术：

2.对于大型轴承（例如风电轴承）来说，由于其外形尺寸大、重量重、工况条件恶劣，因此在设计、加工制造以及装配等阶段要进行严格的精度控制。特大型三排圆柱滚子轴承是风力发电领域常用的轴承，通常的特大型三排圆柱滚子轴承在设计时，首先根据轴承承受的载荷和安装尺寸进行初步的结构设计，然后进行静强度校核，当安全系数不能满足要求或安全系数过大时，重新修订结构参数，多次反复，直到安全系数达到预定目标。
3.然而，由于轴承在实际工作过程中，轴承的两列推力滚子受力差别很大，上述传统的结构设计，为了使滚子应力分布合理，虽然考虑了滚子母线采用对数曲线，但是未考虑每列滚子由于受力不同、应力不同，若采用同一对数函数，会致使每列滚子母线与套圈滚道母线应力接触的长度也不同，容易造成轴承旋转精度降低、轴承可靠性差、寿命短的问题。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述技术问题，提供一种用于三排圆柱滚子轴承的滚子设计方法，通过有限元分析计算出每列推力滚子承受最大的接触应力后，根据接触应力分别确定对数函数中的k值，使得两列推力滚子母线与套圈滚道的接触长度均控制在滚道总长度的85-90%范围内，有利于提高轴承旋转的稳定性和可靠性，延长轴承的寿命。
5.本发明所采用的技术方案是：一种用于三排圆柱滚子轴承的滚子设计方法，包括在进行轴承设计时，通过结构设计和静强度校核后，再进行有限元分析计算出每列滚子承受最大的接触应力；得出两个接触应力值后，在保持两个滚子母线与套圈滚道的接触长度均控制在滚道总长度相同范围内的情况下，确定出轴承母线对数函数中的系数值，通过该系数值决定滚子凸起量的大小。
6.所述轴承母线对数函数公式为；上式中l
we
为滚子的有效长度，x代表曲线的横坐标，即接触应力的值，p
x
代表曲线的纵坐标；其中，p
x
值也为轴承滚子凸度变形量，通过上述公式可知，两列滚子在接触应力值不同的情况下，若要使滚子凸度变形量保持相同，则对系数k值进行调整即可实现。
7.所述两个滚子母线与套圈滚道的接触长度均控制在滚道总长度的85-90%范围内。
8.本发明的有益效果为：本发明采用系数值不同的对数函数公式对滚子凸度变形量进行计算，能够保证三
排圆柱滚子轴承在由于接触应力不同情况下的变形量一致，使两列推力滚子母线与套圈滚道的接触长度均控制在滚道总长度的85-90%范围内，有利于增加轴承旋转的稳定性、可靠性，从而延长轴承的使用寿命。
具体实施方式
9.以下对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
10.一种用于三排圆柱滚子轴承的滚子设计方法，包括在进行轴承设计时，通过结构设计和静强度校核后，再进行有限元分析计算出每列滚子承受最大的接触应力；其中，有限元分析是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟，利用简单而又相互作用的元素（即单元），就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统，在实际工作中，采用cad软件（包括pro/engineer、unigraphics、solidedge、solidworks、ideas、bentley和autocad等）即可进行建模，从而进行有限元分析；得出两个接触应力值后，在保持两个滚子母线与套圈滚道的接触长度均控制在滚道总长度相同范围内的情况下，确定出轴承母线对数函数中的系数值，通过该系数值决定滚子凸起量的大小；在轴承实际工作阶段，滚子的母线是具有一定凸起形状的，在滚子承受载荷的情况下，滚子会产生一定的变形，为了使两列滚子在受到载荷情况下的变形量保持一致，因此，需采用不同系数值的对数函数计算其变形量。
11.所述轴承母线对数函数公式为；上式中l
we
为滚子的有效长度，x代表对数曲线的横坐标，即接触应力的值，p
x
代表对数曲线的纵坐标；其中，p
x
值也为轴承滚子凸度变形量，通过上述公式可知，两列滚子在接触应力值不同的情况下，若要使滚子凸度变形量保持相同，则对系数k值进行调整即可实现；具体地，应力值越大时，k值选择较小值，应力值越小时，k值选择较大值，这样在进行轴承设计时，可针对两列不同位置的滚子，选择不同k值的对数函数公式。
12.所述两个滚子母线与套圈滚道的接触长度均控制在滚道总长度的85-90%范围内，因为在该范围内，轴承具有更好的旋转精度，可靠性高。


技术特征：
1.一种用于三排圆柱滚子轴承的滚子设计方法，其特征在于：包括在进行轴承设计时，通过结构设计和静强度校核后，再进行有限元分析计算出每列滚子承受最大的接触应力；得出两个接触应力值后，在保持两个滚子母线与套圈滚道的接触长度均控制在滚道总长度相同范围内的情况下，确定出轴承母线对数函数中的系数值，通过该系数值决定滚子凸起量的大小。2.根据权利要求1所述的一种用于三排圆柱滚子轴承的滚子设计方法，其特征在于：轴承母线对数函数公式为；上式中l
we
为滚子的有效长度，x代表曲线的横坐标，即接触应力的值，p
x
代表曲线的纵坐标；其中，p
x
值也为轴承滚子凸度变形量，通过上述公式可知，两列滚子在接触应力值不同的情况下，若要使滚子凸度变形量保持相同，则对系数k值进行调整即可实现。3.根据权利要求1所述的一种用于三排圆柱滚子轴承的滚子设计方法，其特征在于：两个滚子母线与套圈滚道的接触长度均控制在滚道总长度的85-90%范围内。

技术总结
本发明公开了一种用于三排圆柱滚子轴承的滚子设计方法，包括在进行轴承设计时，通过结构设计和静强度校核后，再进行有限元分析计算出每列滚子承受最大的接触应力；得出两个接触应力值后，在保持两个滚子母线与套圈滚道的接触长度均控制在滚道总长度相同范围内的情况下，确定出轴承母线对数函数中的系数值，通过该系数值决定滚子凸起量的大小，本发明采用系数值不同的对数函数公式对滚子凸度变形量进行计算，能够保证三排圆柱滚子轴承在由于接触应力不同情况下的变形量一致，使两列推力滚子母线与套圈滚道的接触长度均控制在滚道总长度的85-90%范围内，有利于增加轴承旋转的稳定性、可靠性，从而延长轴承的使用寿命。从而延长轴承的使用寿命。


技术研发人员：郝文路 吴群 杨超 张峰
受保护的技术使用者：洛阳新强联回转支承股份有限公司
技术研发日：2021.12.13
技术公布日：2022/3/3