[發明專利]滾子的凸度優化設計方法

有效

• 申請號: 202110834115.0
• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN113468695B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 白雪峰
• 申請（專利權）人: 人本股份有限公司;上海人本集團軸承技術研發有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06T7/62;G06T7/64;G06T11/20;G06F119/14
• 代理公司: 溫州甌越專利代理有限公司 33211
• 代理人: 陳蔥蔥

本發明提供一種滾子的凸度優化設計方法，其基于傳統公式建立滾子凸度設計公式如下：Hc(y)=Zm*f(x)。上式中，其中Zm是滾子輪廓邊緣的凸度數值，f(x)為無量綱化的凸度輪廓曲線。本發明只需獲知一定的額定動載荷比值d、滾子直徑Dwe、滾子長度Lwe即可，避免了大量的、繁瑣的計算，也降低了計算的難度，不需要專業設計人員就可以設計，同時用本發明的凸度優化設計方法設計的凸度形狀的功能并不弱于傳統方法，本發明凸度優化設計方法更為簡易且適于實用。

技術領域

本發明涉及軸承加工技術領域，尤其涉及一種滾子凸度的優化設計方法。

背景技術

直母線滾子軸承在受載后滾動體兩端不可避免的存在邊界應力集中，產生所謂的“邊緣效應”使得軸承的疲勞壽命大大降低。故在后續設計中將滾子表面設計為凸形進行克服。

傳統的滾子軸承對數凸度設計基本方法包括有滾動體最大載荷計算、接觸應力計算、對數凸度設計計算等過程。最大載荷計算方式需要分別查表計算徑向載荷、聯合載荷；接觸應力根據赫茲接觸理論進行計算，滾子、圓柱滾子、圓錐滾子軸承的計算方式不同，還涉及材料等修正因素；最后采用圖1所示的凸度兩計算公式進行計算。由此可見該種設計方法所涉參數多、計算過程繁瑣。

基于此，提出本案申請。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種滾子的凸度優化設計方法，解決現有技術中滾子的凸度量設計過程復雜、計算量大的問題，簡化滾子的凸度設計的過程，以適于實際使用。

為實現上述目的，本發明滾子的凸度優化設計方法包括以下步驟：

先根據標準曲線設定不同的載荷設計出輪廓曲線，再采用曲線擬合獲得與滾子直徑、滾子長度相關的滾子輪廓邊緣的凸度數值，最終建立滾子凸度設計公式如下：Hc(y)=Zm*f(x)，其中Zm是滾子輪廓邊緣的凸度數值，f(x)為無量綱化的凸度輪廓曲線；

其中，Zm根據公式Zm=a(Dwe+Lwe)+b計算獲得滾子輪廓邊緣的凸度數值，式中：a=0.3055*3.0175^d，b=(2.3303*d)^0.2346/d；其中d為一定比值的軸承的額定動載荷（Cr），Dwe為滾子直徑、Lwe為滾子長度；

其中，f(x)根據公式f(x)=3.577*10^-3*exp([ln(2x)+1.529]²/0.414)計算獲得凸度輪廓曲線，式中：其中x為滾子輪廓線上一點到滾子中點的距離與滾子有效長度的比值。

本發明中，滾子的有效長度是指在使用中除倒角外、滾子與滾道之間產生接觸并承受載荷的長度。

本發明進一步設置如下：所述d為設計載荷與額定動載荷的比值。

本發明進一步設置如下：所述d為0.2Cr~0.5?Cr。該范圍下，本發明提供的優化設計方法具備更好的平緩邊緣處應力的效果。

本發明進一步設置如下：所述x需滿足以下條件：0.15lwe=x=0.5lwe，該取值范圍內，滾子的凸度量較低、滾子的輪廓曲線更趨于平緩，更適應實際使用中滾子承載情況，也更便于實際加工。

本發明的有益效果如下：本發明的凸度優化設計方法，只需獲知一定的額定動載荷比值d、滾子直徑Dwe、滾子長度Lwe即可，其所需測量和活動的已知參數數量少，且計算步驟與計算公式相對于傳統方法均有較大程度上的精簡，故基于本發明的滾子的凸度的優化設計方法可以快速得到結果，避免繁瑣的計算，計算過程簡單方便、滾子凸度得到較大優化。簡而言之，本發明凸度優化設計方法更為簡易且適于實用。

附圖說明

圖1為Lundberg公式與本發明方法所設計的有傾斜角度、0.2Cr下的滾子的凸度曲線對比圖；