滚动轴承疲劳寿命理论模型的争比模式评价

张亚军，王建共

(1.杭州轴承试验研究中心有限公司，杭州 310022；2.浙江进泰机械设备有限公司，浙江 新昌 312500)

滚动轴承有多种失效形式，其中滚动接触疲劳最为典型。早在20世纪40年代，Lundberg和Palmgren认为疲劳裂纹首先产生于滚动表面下最大剪应力处，提出了最大动态剪应力理论，建立了较完善的寿命计算理论[1]，至今仍是滚动轴承寿命计算的基础。但在边界润滑特别是污染严重的工况条件下，裂纹不仅从表面下发生，而且从表面上发生的概率更大。文献[2]提出了接触疲劳的工程模型，并建立了基本的计算方法，而且能较好地分析润滑和表面状况的影响。文献[3]认为决定滚动体疲劳寿命的表面下剪应力既可以是正交剪应力，也可以是最大剪应力，而在某种条件下，最大剪应力贡献更大。因此，下文将着重讨论文献[1]的传统疲劳寿命理论模型和文献[3]疲劳寿命理论模型之间的矛盾，并利用寿命比提出了争比模式，进一步分析了转速、过盈配合及温度对疲劳寿命的影响。

1 传统疲劳寿命理论

传统理论认为表面下的剪应力引起了滚动接触疲劳，在无滚动状态，设y为滚动体的滚动方向，z指向半无穷体内，O点为接触中心，Oxyz构成右手螺旋系。滚动体在半无穷体上接触的最大剪应力为(在y轴上如图1所示)

(1)

式中：σz，σy分别为z，y方向的主应力。在线接触情况下有

τ1max=-0.300 28P0，

式中：P0为接触载荷。

由于接触体在另一接触体上滚动，因此单独考虑应力状态中的某一个剪应力时，发现当滚动体经过一点时，其表面下的剪应力分量τyz改变方向，形成正交剪应力，其幅值变化的最大值为